固井复杂(第八章
第八章 井壁稳定
易于发生井壁失稳的地区
高构造应力地区，如逆掩断层、 高构造应力地区，如逆掩断层、山前构造带或 大倾角地层 异常高孔隙压力 水敏性地层 裂缝性地层 低强度地区
垂直于地层层理钻进井眼较稳定 对裂缝性地层， 对裂缝性地层，提高钻井液密度不一定有助于防止 坍塌 崩落后的井眼比圆形井眼更稳定 构造运动剧烈地区有可能通过优化井眼方位来改善 稳定性； 稳定性； 减少井眼裸露时间是有益的 强抑制、严封堵、 强抑制、严封堵、合理密度是防塌钻井液设计的方 向 冷却钻井液有助于防塌
井眼稳定分析所需资料
区域地质构造；岩性剖面 测井资料（井径、声波、密度、自然伽玛等） 录井资料 钻井设计任务书、井史及完井地质报告 岩心、岩性、岩相、岩石物性分析资料 地层漏失试验及事故记录 其他部门的研究结果（地质、开发部门） 钻井过程中的其他测试资料
分析步骤
判断井眼失稳性质（化学、力学、疏松岩层、 塑性岩层） 了解构造背景、准确判定地应力特征； 分析岩性剖面，收集岩心、测井资料； 应用分析软件进行分析 将分析结果与钻进实际进行对比，进行必要的 修正； 结合钻井液特性、井眼轨迹进行预测，并提出 维护井眼稳定的措施。
力学方面的研究: 力学方面的研究: 岩石力学研究主要包括原地应力状态的确定、 岩石力学研究主要包括原地应力状态的确定、岩 石力学性质的测定、井眼围岩应力分析， 石力学性质的测定、井眼围岩应力分析，最终确定保 持井眼稳定的合理泥浆密度。 持井眼稳定的合理泥浆密度。 化学和力学耦合研究 泥浆化学和岩石力学耦合起来研究， 泥浆化学和岩石力学耦合起来研究，尽可能多地 搜集井眼情况资料（ 搜集井眼情况资料（如井眼何时以何种方式出现复杂 情况），尽可能准确地估计岩石的性能， 情况），尽可能准确地估计岩石的性能，确定起主要 ），尽可能准确地估计岩石的性能 作用的参数有哪些。 作用的参数有哪些。
第08章固井完井与试油--2h
注水泥技术 所涉及内容
1． 油井水泥选择 油井水泥是波特兰水泥（也即硅酸盐水泥）的一种，它 是将石灰与粘土矿物或其它含氧化硅、氧化铝及氧化铁的物 质均匀混合，在一定温度下锻烧，然后磨粉制得的产品。
油井水泥 主要成分 硅酸三钙3CaO· SiO2(比例：40%～65%)； 硅酸二钙2CaO· SiO2(24%～30%)； 铝酸三钙3CaO· Al2O3(3%～15%)； 铁铝酸四钙4CaO2· Al2O3· Fe2O3(8%～12%)。
(5) 强度
表示水泥石强度的主要指标是抗压、抗拉和胶结强度，其中胶结强 度又分为水力胶结强度和剪切胶结强度，水力胶结强度指的是第一、第 二界面的抗渗透能力的大小；而剪切强度则指界面抗滑脱的剪切应力。 胶结强度主要用来衡量水泥浆的防窜性能。
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3 注水泥工艺 注水泥工艺方法一般分为常规注水泥和非常规注水泥， 常规注水泥包括一次注水泥、分级注水泥、尾管注水泥； 非常规注水泥如外管注水泥、反循环注水泥等。 例：常规注水泥作业过程
一般根据钻井液密度和地层破裂压力来设计水泥浆密度。
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（2）稠化时间 稠化时间是指水泥浆在流动过程中丧失流动的时间，即指 水泥浆从配制开始到其稠度达到规定值所用的时间。稠度用来 表征水泥浆的流动特性，单位是Bc。稠度随时间的变化曲线叫 稠化曲线，如下图表示。
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(3)凝结时间
水泥浆从液态向固态转变的时间。分为初凝时间和终凝时间。初凝 为水泥浆丧失流动开始的时间，而终凝是水泥浆完全失去塑性，并开始 具有一定强度的时间。
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2.贯眼完井方式
优点 油气层上部位井径和上 部地层井径相同，井身结构比 较简单；油气层裸露面积大， 防砂效果好。
缺点 水泥伞易被压坏，水泥 浆易侵入油气层，油气出水后 不易封堵。下套管遇阻后不易 解除。
复杂油气藏固井液技术研究与应用(郭小阳等编著)PPT模板
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第7章固井水泥石增韧改性技术
第7章固井水泥石增韧改性技术
7.1等离子改性橡胶粉增韧水泥浆 7.2纤维增韧水泥浆
7.2.1聚酯纤维对水泥石力学性能的影响 7.2.2碳纤维对水泥石力学性能的影响 7.2.3水镁石纤维对水泥石力学性能的影响 7.2.4碳酸钙晶须对水泥石力学性能的影响 7.2.5混杂纤维对水泥石力学性能的影响
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第8章自修复固井水泥浆技 术
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第1章绪论
第1章绪论
1.1固井及固井液 1.2复杂油气藏固 井液面临的挑战 1.3本书主要内容 简介
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第2章高效抗污染隔离液技术
第2章高效抗污染隔离液技术
2.1钻井液与水泥 浆接触污染机理
2.1.1钻井液与水泥浆 接触污染的危害
2.1.2钻井液与水泥浆 接触污染机理研究
响
5.1.2低温 02 条 件 下 石 英
砂对水泥石 抗压强度的
影响
第5章稠油热采井 铝酸盐水泥浆体系
5.2稠油热采井铝酸盐水泥浆体系 研究
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5.2.1铝酸盐水泥基材及辅材性 能
0 2 5.2.2低温条件下外掺料对铝酸盐水 泥石强度的影响
0 3 5.2.3高温条件下外掺料对铝酸盐水 泥石强度的影响
2.1.3固井井下流体相 容性评价方法
2.2高效抗污染隔 离液体系
2.2.1高效抗污染隔离 液组成材料
2.2.2高效抗污染隔离 液体系综合性能
2.2.3隔离液多倍体积 置换技术
2.3高效抗污染隔 离液的现场应用
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第3章可固化堵漏工作液
第八章井壁稳定
2、井壁失稳与岩石破坏类型的关系 井壁失稳(unstable borehole)时岩石的破坏类型主要有两种： 拉伸破坏(tensile failure)、剪切破坏（shear failure )。 剪切破坏又分为两种类型: 一种是脆性破坏，导致井眼扩大，这会给固井、测井带来问题。 这种破坏通常发生在脆性岩石中，但对于弱胶结地层由于冲蚀作用 也可能出现井眼扩大； 另一种是延性破坏，导致缩径，发生在软泥岩、砂岩、岩盐等 地层，在工程上遇到这种现象要不断地划眼，否则会出现卡钻现象。 拉伸破坏或水力压裂会导致井漏，严重时可造成井喷。 实际上井壁稳定与否最终都表现在井眼围岩的应力状态。如果 井壁应力超过强度包线，井壁就要破坏；否则井壁就是稳定的。
一、井壁不稳定的危害
在我国各大油田的长期勘探开发过程中，井壁不稳定问题一直 比较突出。如环渤海湾地区主要表现为馆陶、明化镇组泥页岩地层 的水化膨胀，造成缩径卡钻事故；东营底、沙河街、孔店组泥页岩 地层的剥落掉块，造成井径扩大(out of gauge hole )、坍塌卡钻 (stuck drill pipe )、电测质量低下、固井不合格等工程事故； 一些特殊层位如：生物灰岩、裂隙性玄武岩、软弱砂岩的井塌井漏 等。
（公式复杂） ，再利用破坏准则（failure criterion ）求解。
三、井壁破裂的判据
对于拉伸破坏一般采用最大拉应力理论：
3 Pp t
其中 3 为井壁上的最小主应力； t 为地层的抗拉强度。
对于直井，均匀水平地应力的情况，有:
Pf Pw 2 h t Pp
对于直井，非均匀水平地应力的情况 ：
pw 图8-1 井壁围岩的应力分析
H h
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h
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钻井事故与复杂问题(第八章 固井复杂问题)
第八章固井复杂问题固井是钻井工程的最后一个环节,也是最重要的一个环节,固井的主要任务是在地层与井口之间建立可靠的联系通道,并能可靠的封隔开油、气、水层,为油气井长期稳定有效的进行生产奠定基础。
固井工作又是一次定型的工作,•如果固井工作出现问题,将会导致油气井终身残废或前功尽弃,所以人们对固井工作都非常重视。
但是由于各方面的原因,•还是经常出现一些问题,使人们回天无术,抱憾终身。
固井的重要环节是下套管和注水泥,我们就将这两个环节中出现的问题分别加以论述。
并且对一些特殊的固井方法加以介绍。
第一节下套管过程中可能出现的问题下套管和下钻杆的程序一样,•只是要求一次下入,并不希望起出,所以要求对下套管的工作要做得非常认真仔细。
下套管过程中容易出现的问题有:一 .卡套管卡套管的原因有两种:•一是粘吸卡,由于套管接箍外径相对的小于钻杆接头外径,套管本身的外径又往往大于钻杆外径,•套管与井壁的接触面积大于钻杆与井壁的接触面积,而套管的连接螺纹时间又多于钻杆的连接螺纹时间,所以粘卡的机会比钻杆多,•特别在钻井液性能不好的情况下,卡套管的机会更多。
七十年代初江汉油田会战时,使用的是钻井粉处理的钻井液,油层套管的粘卡率在25%以上,每次下油层套管都是一场攻坚战,以最快的速度操作,•尚不能逃脱厄运。
二是井壁坍塌或砂桥卡。
在下套管过程或下套管以后发生井塌或砂桥,卡住套管,阻塞了钻井液和水泥浆的循环通道,这是灾难性的后果。
1 卡套管的原因:(1)钻井液性能不好,越是高密度的钻井液,越是分散性的钻井液,卡套管的机会越多,可参看卡钻一章。
(2)电测和井壁取心时间过长,通井时没有很好的循环处理钻井液,没有把井内的砂子带乾净,井壁的稳定性不够。
或者在电测、取心后不通井循环，直接下套管，以致环空堵塞，把套管卡住。
(3)下套管时没能按技术要求及时足额灌好钻井液,把回压阀挤毁,产生强烈的倒流抽吸,环空液面下降,•液柱压力下降,造成井壁坍塌或钻屑集中,堵塞环空。
井楼油田复杂井固井技术
文章编号:100125620(2006)0520078203井楼油田复杂井固井技术何德清 谢亚辉 白斌 许广辉 陈红宾 曾元生(河南石油勘探局钻井工程公司,河南南阳)摘要 井楼油田稠油油藏埋深浅,稠度大,需进行蒸汽吞吐才能开采。
由于长期注水、注汽开采,导致地层水十分活跃,井下动态干扰大,在钻进过程中经常发生溢流、井涌、气窜,影响固井质量。
采用管外封隔器工艺与快凝早强膨胀水泥浆体系,并配合其他固井技术措施如用低密度水泥浆替代“清水”用作冲洗液、采用小排量进行替浆和优化固井设计相结合,有效地解决了井楼油田稠油浅井复杂井的固井质量差的难题。
关键词 固井 溢流 管外封隔器 快凝早强膨胀水泥浆 固井质量 井楼油田中图分类号:TE256.6文献标识码:A 井楼油田主要特点是稠油油藏埋深浅,稠度大,需进行注汽吞吐才能开采。
由于长期受污水回注及注汽开采的影响,大部分地层的原始压力发生变化,地层水十分活跃,在新井钻进过程中经常发生溢流、井涌、气窜现象。
如楼963井,因受周围注汽井的影响,在钻进中发生井下溢流,钻井液密度由原来的1.20g/cm 3加重到1.94g/cm 3仍未能压稳井下溢流。
这增大了稠油浅井固井施工难度,采用常规固井方法很难保证固井质量。
结合该区块的特点采用管外封隔器与快凝早强膨胀水泥浆体系等固井技术措施,保证了固井质量,取得了较好的效果。
1 稠油浅井固井施工难点1.1 油层埋藏浅、地层温度低,水泥外加剂选择困难井楼油田稠油埋深一般都在112～524m 之间。
因为油层埋深浅,地层温度低,常规的水泥外加剂很难发挥作用,水泥浆失水量大,候凝时间长。
加上某些区块又有浅气层存在,容易产生油、气、水的互窜,从而影响固井质量。
1.2 多数封固层位压力远远高于原始压力由于长期污水回注、注汽开采,井楼油田各区块地层压力变化很大,井下油、气、水层压力体系混乱,大部分层位压力远远高于原始压力,即使在钻井的前期把同区块的注水井、注汽井停了,井下的能量也难以释放,因此,在该区块钻井过程中经常发生溢流、井涌,增大了固井施工难度。
水平井、复杂井固井
岩石中的裂缝多半是垂直发育的，极少见到水平的缝。水 平井可一次穿越许多个垂直的裂缝，参与出油的裂缝增多， 井的产量就高，见图4—2。水平井在裂缝油气藏中的产量是 直井的10～100倍。
意大利一个裂缝油田用直井开发，产量很低，日产量只有 十几吨，而用水平段长600米的水平井采油，日产可达500吨， 是直井30倍。
(4) 在裂缝油气藏，水平井穿越的有效垂直裂缝数量 越多，井的效果越好；水平井段应避开出水的裂缝， 否则井会被水淹。水平井段岩石的垂直渗透率与水平 渗透率之比应大于0.1，最好是大于0.5，否则井的效 益低下。
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(5) 在水和气锥进的油气藏，油层上下封隔 的有效性和岩石中存在的垂直裂缝都会影响 水平井的效果。一般要求层厚20～40米；储 层中不应有能引起上下窜通的垂直裂缝。
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这种井的优点是： (1) 由于是在极短的距离内(0.3米)就由垂直转向水 平，造斜段极短，故方位和方向准确，定向工艺很 简单，大大减少造斜的时间并能保证水平井进入油 层的位置准确。 (2) 可在已废弃的老井眼中利用套管断铣技术在一 个油层的水平面上冲出多个辐射状的水平井眼，从 而使老井恢复，提高井的产量和采收率。 (3) 所用的设备简单，工艺也不复杂，施工周期短， 尤其是不用笨重的钻机，可节省费用。
有足够的能量和供液能力，水平井才有效。
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2. 水平井段的长度
水平井的水平长度越长，开采效果越好。水 平长度受油藏类型，钻井工艺，井眼稳定性和 井的综合经济性的制约。
水平井的长度与油藏的泄油面积有关，长度 越长，控制的面积越大，效果越好。水平段的 长度影响因素主要有三个：井底到地面的举升 能力；油藏的均质程度和钻井完井的工艺水平。
2、中半径水平井
中半径水平井是最常用的井，在裂缝性油藏、稠油油藏、
固井复杂问题
固井复杂问题固井作业不仅关系到油气井能否顺利完成,影响投产后油气井质量的好坏、油气井寿命的长短及油气井产量的高低,而且其成本在整个钻井工程中也占有很大的密度(占20%～30%)。
固井技术发展的目标一直围绕如何进一步提高固井质量及减少固井事故等。
固井又就是一个系统工程,影响因素复杂多样,具有其特殊性,主要表现在以下几个方面:(1)固井作业就是一个一次性工程,如质量不合格,即使采用挤水泥等补救方法也难以取得良好的效果。
(2)固井作业就是一项系统工程、隐蔽性作业,涉及到材料、流体、化学、机械、力学等多种学科,施工时未知因素多,风险大。
(3)固井作业施工时间短,工作量大,技术性强,费用高。
因此,要求固井作业要精心设计、精心准备、精心施工,并要有较完备的预防固井复杂情况的预处理方案,确保优质高效地完成固井作业。
固井作业涉及套管、水泥浆浆体性能设计、注水泥现场施工、水泥胶结质量等方面,为此,固井复杂问题与事故也可以分为以下几类。
第一类:套管及下套管复杂情况,包括下套管阻卡、套管断裂、套管泄漏、套管挤毁、套管附件与工具失败、下套管后漏失或循环不通等。
第二类:水泥浆浆体性能事故,包括水泥浆闪凝、水泥浆触变性、水泥浆过度缓凝等。
第三类:注水泥现场施工复杂情况,包括注水泥漏失、环空堵塞、注水泥替空等复杂情况与事故。
第四类:水泥胶结质量复杂情况,包括油气水层漏封、水泥胶结质量差、环空气(水)窜等。
下面就上述固井复杂情况及事故发生的主要原因及预防、处理方法分别加以论述。
1、下套管复杂情况1、1套管阻卡套管阻卡一般可分为以下三类:一就是套管粘吸卡,二就是井眼缩经卡,三就是井眼坍塌或砂桥卡。
1) 管阻卡的原因及影响因素1、套管粘吸卡就是由于套管的外径往往大于钻杆的外径,套管与井壁的接触面积大于钻杆的接触面积,上扣时间要大于钻杆的上扣时间,且下套管时又难以旋转,因此,卡套管的发生机率较大。
2、井眼缩径卡套管就是由于井眼不稳定,特别就是钻遇蠕动性岩盐层或由于钻井夜性能不好形成较厚的假泥饼,导致井眼缩径,造成缩径卡套管事故。
固井管理制度
固井管理制度第一章总则第一条为加强对固井施工过程的管理，确保油气井的安全运营，保护环境，制定本制度。
第二条本制度适用于所有油气井的固井施工过程，并适用于所有参与固井施工的相关人员。
第三条固井施工应符合相关国家法律法规、规范和标准的要求，按照企业现行的管理流程和程序进行。
第四条固井施工应优先考虑井下施工设备和工艺装备的安全性能，保证固井质量和安全。
第五条经理部门应建立健全固井施工管理体系，并向相关人员提供必要的培训。
第二章固井施工前期准备第六条在固井施工前，固井队应进行充分的准备工作，包括但不限于：（一）确定固井队负责人和施工队员，明确各自责任；（二）编制详细的施工方案，包括固井设计、固井液配置、固井设备、固井工艺等；（三）确保施工设备和工艺装备符合要求，进行必要的维修和检验；（四）制定安全操作规程，指导施工人员进行安全操作；（五）进行现场勘探，评估井口地质条件，在确定井口设置固井施工设备和工艺时考虑井口地质特征；（六）制定固井施工计划，明确施工工期和进度。
第三章固井施工过程管理第七条固井施工过程中的各项操作必须符合安全操作规程和施工方案的要求，严禁违规操作。
第八条井口防喷管理：（一）在井口防喷方面，应根据地质特征采取相应的预防措施，并设立相应的防喷设备；（二）在作业过程中，应随时关注井口压力变化，一旦发现异常，应立即停工并采取应急措施；（三）固井过程中如出现防喷不力或有喷出风险时，在保证人员安全的前提下迅速采取措施，防止事故发生。
第九条固井液管理：（一）固井液配置应按照设计要求进行，严禁在施工过程中随意更改固井液类型和配比；（二）固井液的配制和循环应严格依照固井液管理规程进行，记录每次的操作过程和配方；（三）对于固井液中的化学品和有毒物质，要注意储运和使用的安全性，保证工作人员不受伤害。
第十条钻井液处理：（一）钻井液的处理应符合国家环境保护要求，控制固体废弃物的排放；（二）对于有污染的钻井液，要经过处理后再进行排放，以减少对环境的影响；（三）钻井液的处理设备应经过日常保养和检修，确保正常运行；（四）钻井液的处理记录要完整、准确，保留一定的时限。
固井工艺技术
固井工艺技术（张明昌）第一章概念：常用固井方法，固井的主要目的，固井的重要性。
第二章各套管的作用：表层套管，技术套管，油层套管第三章常用注水泥工艺一、常规固井工艺[一]概念[二]常规固井基本条件[三]水泥量的计算[四]环空液柱压力的计算1.静液柱压力计算;2.动液柱压力计算3.固井压力平衡设计的基本条件[五]下套管速度的计算[六]地面及井下管串附件（常规注水泥的~附件表）二、插入法固井工艺[一]概述[二]插入法固井工艺流程[三]插入法固井的有关计算：1.套管串浮力计算；2.钻柱做封压力的计算三、尾管固井工艺[一]概述[二]尾管悬挂器类型[三]尾管固井工艺流程（以液压式尾管悬挂器类型为例）[四]尾管送入钻杆回缩距的计算：1.回缩距计算公式 2.方余的计算[五]各类尾管的特点及使用目的[六]常用尾管与井眼和上层套管尺寸的搭配[七]提高尾管固井质量的主要技术措施13条[八]尾管的回接固井工艺；1.回接套管贯串结构；2尾管回接固井工艺流程。
四、分级固井工艺[一]概述[二]分级箍分类[三]分级固井适用范围[四]分级固井工艺分类[五]双级固井工艺流程：1.非连续打开式双级注水泥工艺；2.连续打开式双级注水泥工艺：(1)机械式分级箍（用打开塞或重力塞）;(2)压差式分级箍。
3.双级连续注水泥工艺：(1)机械式分级箍；(2)压差式分级箍。
[六]分级固井注意事项五、预应力固井工艺[一]概述[二]热应力计算[三]预应力计算[四]预拉力计算[五]套管伸长的计算[六]预应力固井的水泥及材料[七]预应力的固件方法及特点[八]预应力固井的技术要点六、外插法固井工艺：[一]概述[二]特点七、先注水泥后下套管固井工艺：[一]概述[二]特点八、反注水泥法固井工艺：[一]概述[二]特点九、选择式注水泥固井工艺：[一]概述特点[二]选择式注水泥施工流程。
十、筛管顶部注水泥固井工艺：[一]概述特点[二]选择式注水泥施工流程。
十一、封隔器完井及水泥填充封隔器工艺：[一]概述特点[二]选择式注水泥施工流程。
深井超深井固井面临的复杂情况分析与探讨
一 深井超深井固井面临的复杂情况深井超深井固井与浅井、中深井固井相比有一个最大的不同就是深井超深井固井存在高温问题。
高温与其他任何一项复杂情况联合作用都将大幅度提高固井设计、准备和施工的难度。
深井超深井固井面临的复杂情况二、深井超深井固井的工艺流程及关键环节尽管与浅井、中深井固井相比，深井超深井固井技术将面临更多的固井技术问题，但是，其固井工艺流程（如图2）关键技术环节（如图2）和浅井、中深井固相比没有太大的差别。
一、复杂地质条件下深井超深井的固井技术难点1低压易漏长封固段问题对于低压易漏的地层来说要实现较长的封固段和较好的封固质量，固井技术难点是非常大的，其主要表现为：（1）要求水泥浆密度低（有时地层漏失压力系数在1.20以上），流变性好，沉降稳定性好，形成的水泥石要有较高的强度。
在低密度情况下要获得较高强度难度是非常大的。
（2）水泥封固段多在1000m 以上，甚至有时水泥封固段达到3000m 。
要实现一次固井作业，施工作业要求的注水泥量大，施工作业时间长，即使在平衡压力条件下施工作业，确保施工作业不漏失和获得一个良好的封固质量，其施工作业难度也是非常大的。
2高温、高压问题高温高压固井既要解决高温下稠化时间问题，又要解决高密度水泥浆流变性和沉降稳定性问题，还要解决高密度水泥浆现场混配和施工作业等问题。
其主要表现为：（1）高温条件下高密度水泥浆稠化时间、失水、流变性、强度等性能指标调整和实现难度非常大。
（2）高密度水泥浆体系材质密度相差大，加重材料容易沉淀，造成浆体失稳。
（3）在高密度水泥浆体系中，由于体系加入大量外掺料，浆体单位体积内活性材料少，水泥石强度难以保证。
（4）高密度水泥浆注水泥及替浆过程中流动压耗大，注水泥施工作业难度大。
（5）水泥浆密度超过2.53cm /g 以上，现场混配困难，施工困难。
（6）在确保高密度水泥浆沉降稳定性的同时，要求水泥浆还要有一个好的流变性。
3小井眼窄间隙固井问题对于小井眼窄间隙固井，要获得环空有效封固，确保施工作业安全，就需要特殊水泥浆设计和施工作业技术措施。
固井复杂情况与事故解读
套管断裂
• 与钻井有关的原因：
– 螺纹连接不好，特别是大直径套管很容易错扣，错扣后用 大钳硬上，入井后很容易滑脱。或者在错扣后用电焊焊接， 在焊接处造成了一个拐点，在以后的钻具撞击中也容易脱 落 – 钻井液中有硫化氢气体，对高等级钢材有氢脆破坏作用， 温度越低氢脆破坏作用越显著，在这种条件下，套管很容 易从上部断裂 – 套管遇卡后，上下活动套管时施加的拉力过大，把套管从 接箍中提脱
套管断裂
• 预防：
– 含有硫化氢的产层必须压稳，并充分循环处理钻井液，清 除混入钻井液中的硫化氢气体后，才能下套管。为了考虑 以后的生产需要，含硫油气井应采用防硫套管和井口装置 – 连接套管时不许错扣，更不允许在错扣后用电焊焊接（圆 螺纹错扣后很难处理） – 套管遇卡后可以全压，但不允许多提，上提拉力不得超过 套管串中最薄弱套管抗拉强度或螺纹抗滑脱强度的80%
套管或回压阀挤毁
• 原因：
–回压阀挤毁：主要是灌钻井液不足 –套管挤毁的原因：灌钻井液不足，内外压差太大；抗挤强 度低的套管混入强度高的套管串中；套管壁厚不匀、椭圆 度太大、钢材性能达不到标准 –固井以后的作业超过套管设计强度发生挤毁：设计强度太 低，例如有盐岩井段未按盐岩蠕变压力设计套管抗挤强度， 盐岩蠕变压力过大而挤毁；试油作业时，掏空深度太大， 超过了套管的抗挤极限；为了补救固井质量，在挤水泥在 过程中，井下座封的封隔器过于靠近射孔段引起套管挤毁
• 下完套管后，灌满钻井液再开泵循环
刚性扶正器
•外径8.25in，高7.5in； •六条支撑翼片：高0.75in，宽1.5in 螺旋(左)角度30° 设计考虑因素： (1)、翼片螺旋角度与扶正器高度综合考虑，确保与井壁的任何一个接触面上有足够的接 触面积，防止支撑翼片嵌入软地层； (2)、翼片两端的倒角，保证不会造成扶正器卡在硬地层上； (3)、当下套管遇阻时，由支撑翼片分解出的周向力使扶正器旋转，可以顺利通过轻微缩 径井段。 (4)、为减小扶正器旋转阻力，对扶正器两端和支撑翼片外部进行一定的处理，使其具有 一定的光洁度。 (5)、当流体流过扶正器时，支撑翼片使其产生螺旋紊流流动，其作用距离为3.5～7.0m。 如果每根套管加一个扶正器，几乎所有加扶正器的井段均能保证水泥胶结优。 (6)、左螺旋避免摩擦阻力造成套管螺纹松扣。
常规及复杂工况固井技术PPT教案
内管法固井作业规程
双级注水泥作业规程
尾管固井作业规程
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100%
尾管固井技术要求
油井水泥浆性能要求
油井水泥试验方法
固井第质3量1页评/共价2方08法页
备注
现行有效 现行有效 现行有效 现行有效 现行有效 现行有效
现行有效 现行有效 现行有效 现行有效 现行有效 现行有效 现行有效
一、固井标准
3、固井行业标准最新动态
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高的顶替效率
第22页/共208页
三、影响固井质量的因素
6、地质情况：
影响井眼质量的关键因素；
❖软泥岩、膏泥岩等塑性蠕变地层，易缩径；
❖山前高陡构造地层，导致井斜、狗腿等；
❖煤层、盐层等坍塌、水溶地层，易形成“糖葫
芦”井眼；
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❖多套压力体系地层，存在井漏和压稳问题。
第23页/共208页
常规及复杂工况固井技术
会计学
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第一部分 固井概述
固井概念 固井特点 影响固井质量的因素
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一、固将一层钢管（套管）下入到井 内预定深度，再在钢管和井壁之间注入水泥浆封固的 作业。
具体地说：为了加固井壁，保证继续安全钻进， 封隔油、气、水层，保证分层试油和合理开采油气， 在井筒内下入优质钢管，并在井筒和钢管环空充填好 水泥的作业。
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三、影响固井质量的因素
影响固井质量的因素有：
1、顶替效率：
顶替效率是水泥浆注入段水泥浆体积与该段环空 容积的百分比。
是影响水泥段封固质量的最重要的因素。 顶替效率越高、固井质量越好。
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三、影响固井质量的因素
固井复杂情况与事故
固井复杂情况与事故固井是石油工程中的一项重要技术，用于将钢管固定在油井中，防止井内井外的流体互相渗漏以及维持井下压力稳定。
然而，固井本身也存在着复杂的情况和事故风险。
本文将围绕固井的复杂情况和事故展开讨论，并提出相应的预防和应对措施。
固井的复杂情况主要包括以下几个方面：首先，油井的地质条件是固井过程中最主要的复杂因素之一、井壁稳定性不好、地层压力变化大、地层岩性不均匀等地质条件的差异都会增加固井的难度和风险。
例如，当井壁不稳定时，就可能发生井壁塌方的情况，导致固井失败。
其次，油井的井深和井径也会影响固井的复杂性。
井深增加会加大固井操作的难度，而井径变小则会限制固井液的流动性能。
对于较深井和窄井，需要采取相应的技术和设备来保证固井质量。
另外，固井过程中使用的固井液也是复杂因素之一、固井液在固井过程中需要具备多个功能，如稳定井壁、控制井内压力、悬浮钻井屑等。
不同的井下环境和作业需求会对固井液的性能提出不同的要求。
为了满足这些要求，需要合理选择固井液的种类和组分，并且在固井过程中进行密切监控。
此外，固井操作的技术和工艺也会对固井结果产生影响。
操作不当、设备故障、固井方案设计不合理等因素都可能导致固井工作出现问题。
例如，如果在固井过程中没有严格按照操作规程来进行，可能会造成固井液与地层间的流体交换，导致井内井外的流体渗漏，增加井下事故的风险。
固井事故主要包括以下几个方面：首先是因为井壁破裂引起的井喷事故。
井壁破裂可能会导致井内高压流体喷出井口，对人员和设备造成威胁。
当井喷发生时，需要立即采取相应的应急措施，如封堵井口、控制流体压力等，以防止事故的进一步发展。
其次是固井液失稳引发的井下事故。
固井液失稳可能导致井下大气和地质条件的变化，使得井内井外的流体渗漏难以控制。
为了避免这种事故的发生，需要根据地质条件和固井液性能的监测数据及时调整固井液配方和操作参数。
另外，固井质量不好会导致井下流体交流，无法稳定井壁，增加了井壁塌方和井眼垮塌的风险。
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第七章固井复杂问题固井是钻井工程的最后一个环节,也是最重要的一个环节,固井的主要任务是在地层与井口之间建立可靠的联系通道,并能可靠的封隔开油、气、水层,为油气井长期稳定有效的进行生产奠定基础。
固井工作又是一次定型的工作,•如果固井工作出现问题,将会导致油气井终身残废或前功尽弃,所以人们对固井工作都非常重视。
但是由于各方面的原因,•还是经常出现一些问题,使人们回天无术,抱憾终身。
固井的重要环节是下套管和注水泥,我们就将这两个环节中出现的问题分别加以论述。
并且对一些特殊的固井方法加以介绍。
第一节下套管过程中可能出现的问题下套管和下钻杆的程序一样,•只是要求一次下入,并不希望起出,所以要求对下套管的工作要做得非常认真仔细。
下套管过程中容易出现的问题有:一卡套管卡套管的原因有两种:•一是粘吸卡,由于套管接箍外径相对的小于钻杆接头外径,套管的外径又往往大于钻杆外径,•套管与井壁的接触面积大于钻杆与井壁的接触面积,而套管的上扣时间又多于钻杆的上扣时间,所以粘卡的机会比钻杆多,•特别在钻井液性能不好的情况下,卡套管的机会更多。
七十年代初江汉油田会战时,使用的是钻井粉处理的钻井液,油层套管的粘卡率在25%以上,每次下油层套管都是一场攻坚战,以最快的速度操作,•尚不能逃脱厄运。
二是井壁坍塌或砂桥卡。
在下套管过程或下套管以后发生井塌或砂桥,卡住套管,阻塞了钻井液和水泥浆的循环通道,这是灾难性的后果。
1 卡套管的原因:(1)钻井液性能不好,越是高密度的钻井液,越是分散性的钻井液,卡套管的机会越多,可参看卡钻一章。
(2)电测和井壁取心时间过长,通井时没有很好的循环处理钻井液,没有把井内的砂子带乾净,井壁的稳定性不够。
或者在电测、取心后不通井循环，直接下套管，以致环空堵塞，把套管卡住。
(3)•下套管时没能按技术要求及时足额灌好钻井液,把回压阀挤毁,产生强烈的倒流抽吸,环空液面下降,•液柱压力下降,造成井壁坍塌或钻屑集中,堵塞环空。
(4)钻进时发现的漏失层没有封堵好,下套管时由于下放速度过快,或开泵时压力上升过猛,激动压力过大,压漏低压层,因井漏而引起井塌或砂子集中。
(5)高压层没有压稳,在下套管过程或下套管以后发生溢流或井喷,导致井壁垮塌。
（6）反复错扣，井口工作时间过长，没有及时活动套管。
2 预防卡套管的措施:(1)下套管前要循环调整钻井液性能,做到低粘低切低失水,确保井下不漏不喷,必要时还要混入润滑剂（如原油、白油）或塑料球,降低泥饼摩阻系数,在比较有把握的情况下才能下入套管。
•(2)下套管前要校正井口,使天车、转盘、井口在一条垂直线上,这样,在对扣和上扣时不易错扣。
•(3)如井口不正或风力太大时，应在井架上搭一个扶正台,在套管对扣时可以用人力或机械进行扶正,以加快上扣速度。
•(4)•要缩短套管上扣时间,必要时可事先把套管接成立柱立于井架内,像下钻杆立柱一样下套管。
如井架内立不下,可以在井场把套管接成双根,因双根比单根更容易对扣,而且也缩短了下套管的时间。
但双根的螺纹必须用大链钳上紧，在井口还要用套管钳再一次紧扣。
(5) 下套管时必须按技术要求定时足额灌满钻井液,以防挤毁回压阀或套管本体。
套管直径越大,抗挤强度越小,越要注意灌钻井液。
也可以在套管下部附件上安装自动灌浆设备,但要随时根据套管悬重和井内钻井液排出量判断自动灌浆设备是否在起作用，当发现自动灌浆设备失灵时，应用人工灌浆。
这里介绍一种旁通式自动灌浆装置，如图8-1所示，对常规使用的阻流环未作改动，只是在短套管上钻了四个 11mm的进浆孔和1个M10的螺孔，内部装有防堵型活塞，活塞上、下分别装有2个O型密封圈，由预压紧、限位螺钉对活塞定位。
下套管前，将装配好的旁通式自动灌浆装置连接于阻流环之上，活塞向上的运动受销钉的限制，并靠销钉适当的压紧力和四个密封圈的压缩量可防止活塞滑动。
下套管过程中，钻井液可以从四个进液孔自动灌入套管内，套管下完开泵时，因活塞内孔的节流作用，产生一定的压差，推动活塞下行并坐在阻流环上。
此时，活塞上、下两组密封圈将进浆孔密封，钻井液通过活塞内孔实现循环。
固井碰压时，胶塞坐在活塞上。
固井结束，水泥浆产生的反压差由上、下两组密封圈密封，水泥浆不会返至套管内，并可敝口候凝。
不过，活塞内孔的大小和限位螺钉的剪切力要根据所下套管尺寸和固井时的排量、泵压进行选定，最好在下套管前在井口做一次试验，做到心中有数，以保万无一失。
这里再介绍一种压差式自动灌浆装置，如图8-2所示，它是一个特殊的阻流环，主要由浮动活塞、阻流环、二道卡簧、二道O型密封圈、凡尔球及球篮组成。
浮动活塞的断面上大下小，并能上下自由移动，两个断面的比值和形成的压力差决定着下套管过程中管内液柱高度始终小于套管下入深度，所以不会反喷。
随着套管下入深度的增加，浮动活塞下端受力增大，活塞上移到上死点，凡尔球受阻不能跟着往上移，钻井液即从三个Φ14mm进液孔灌入管内，当灌到一定程度，管内液柱高度的压力足以克服活塞的上推力，活塞就下移，与凡尔球相碰，实现密封，灌入工作暂停。
如此重复以上的动作，实现自动灌浆，且不反喷。
它还有两个特点：一是下套管中途随时可以进行正循环，也可以进行反循环；二是替浆碰压后，立即可以开井敝压候凝。
(6)在用人工灌浆时,要不停地活动套管柱,上下活动范围不少于两米。
当发现井下有遇阻显示时,应停止灌浆,立即大距离活动套管,待井下情况正常后再灌浆。
(7)如井口套管多次错扣,井下套管静止时间较长,应先活动井下套管,再另换一个套管对扣。
(8)•在下套管过程发现井漏、井塌等现象时应起出套管,下钻处理,井下情况正常后再下套管。
如套管已下到设计深度,要根据漏失层位的深度决定是否固井或起出套管。
（9)•对于深井,下套管时可以进行分段循环,破除钻井液结构力,每次开泵要先小后大逐渐开至正常排量防止产生压力激动,憋漏地层。
•(10)要控制套管下放速度,特别是通过已知漏层时,每一单根应控制在1.5～2分左右。
•(11)下完套管后,必须首先灌满钻井液,然后才能开泵循环,防止空气混入。
（12）如果是定向井或水平井，应按井眼曲率设计可下入的套管，参看本章第三节。
3 套管遇卡后的处理方法:套管遇卡之后的处理方法与处理卡钻有类似的地方,但也有很大的不同,即保护套管串不被破坏是首要任务,套管在强大拉力下很容易从接箍处滑脱,所以可以全压但不能多提。
套管与井壁之间的环形间隙较小,要想套铣倒扣是不可能的,所以提断套管,将面临报废部分或全井的结局。
因此套管遇卡之后必须三思而行，慎重处理。
(1)•粘卡:在能循环钻井液的情况下,注入解卡剂解卡,效果是很好的。
和处理粘吸卡钻的方法一样,可参看第一章的做法进行处理。
(2)塌卡或砂卡:这要分以下几种情况进行处理:①井内已形成砂桥,但尚有部分钻井液返出,应坚持小排量低泵压循环,提高钻井液粘度、切力,逐渐打开通路,恢复正常循环后固井。
②套管已下到井底,•发生塌卡或砂卡,循环时发生漏失。
大多数情况下,发生坍塌和漏失的地层是上部松软地层,•回压不高,此时可立即组织水泥固井,把水泥浆挤入,会得到满意的效果。
多年的实践证明,在这种情况下固的井,封固质量都很好,不会损害油气层。
③如果套管未下到井底,•但距目的层不远,可以先固井,然后钻通水泥塞和套管鞋,通井循环到底,采取挂尾管的办法再把油气层封固好。
如φ177.8mm套管内可以挂φ127mm尾管，φ139.7mm套管内可以挂φ101.6mm尾管。
虽然井眼小了一级,但比用其它办法处理要经济实惠得多。
二套管下完后循环不通:这有以下几种情况:1 回压阀堵死:•套管内掉入东西如内径规、棉纱、手套、螺纹脂刷子等,开泵后压力只升不降,此时应立即下射孔枪在阻流环附近射孔,•恢复循环,然后固井。
固井碰压可采用长木塞加胶塞的办法,木塞的长度应高于射孔位置。
预防发生阻流环堵塞的办法是:(1)不要在井口使用这些东西,通径、清洗螺纹应在场地进行,涂螺纹脂应在井口外进行,如果必须进行这些工作,也要采取切实的防掉措施。
(2)下入套管时要有专人逐根检查套管,套管内不能有任何物件。
2 因井塌或砂堵而循环不通:•开泵后泵压升高,钻井液只进不返,这可根据井下情况采取不同的措施:(1)如果漏层在上部松软地层,泵压不太高,又有较大的吸收量,可以直接注水泥。
如果漏层在中硬地层,也有一定的吸收量,只是泵压较高,也可以挤入水泥浆,但水泥浆的稠化时间和初凝时间要适当的延长。
(2)•如果漏层就是生产层,挤水泥会严重损害生产层;或者地层的吸收量很小,•不具备挤水泥的条件,那只好把井口固定好,在坍塌层段以下生产层以上的适当位置射孔,•用小钻杆或油管带封隔器下入套管中,•将封隔器坐封于射孔位置之下,如图8-3所示,循环畅通之后,再注入水泥浆封好生产层。
下套管之后,•发现井塌或砂堵,要想起出套管是不可能的,只能采取以上的补救措施,这些补救措施不一定能得到满意的效果,所以我们应着力于预防这种情况的发生。
预防的办法主要是:(1)下套管前通井循环时必须调整处理钻井液,澈底循环,清除积砂，巩固井壁,返速应达到固井时的返速要求,井下有任何问题,都不许下套管固井。
(2)要掌握地层的坍塌规律,有些地层的坍塌具有明显地周期性,下套管固井工作应选在地层稳定期内。
(3)下套管前的那趟起钻,要特别注意灌钻井液的工作,要连续灌,井口必须灌满。
(4)从起钻完到下套管开始的时间越短越好,不许在电测、井壁取心之后不经过通井而直接下套管。
大多数事故井都是由于电测、井壁取心后直接下套管造成的,我们不能不吸取这个教训。
(5)•有些井在套管串上接有很多扶正器和刮泥器,在下套管过程中积存了很多泥饼,如果这些泥饼正位于小井径井段,形成堵塞,则循环不通。
因此,应合理设计使用扶正器的数量,并慎用刮泥器。
(6)下套管时,管内灌钻井液的工作要认真负责,一定要按技术要求定时灌满,防止因挤毁回压阀而导致井塌。
（7）下套管时，要观察井口钻井液返出情况，如发现井口不返钻井液，应立即接方钻杆循环，如开泵容易，循环正常后再下，如开泵困难，不可硬憋，应起出套管。
3 因井漏而循环不通:在这种情况下,不能贸然固井。
(1)如果已知油气层压力不高,漏层在油气层以上,而且有可靠的井控设备,可以固井,注水泥碰压后，关防喷器并从环空间断地泵入钻井液,维持环空压力;(2)如果不知漏层位置,而且油气层压力较高,有发生井下井喷的危险,或者漏层就是油气层,应先堵漏后固井,可将堵漏浆液替入环空,分段挤注,待井下恢复循环后,再关井挤进一部分堵漏浆液,静止一段时间后，再挤进一部分堵漏钻井液,待地层承压能力符合固井要求时,循环好钻井液再固井。
为了防止这种情况的发生,应做好如下的工作:(1)通井循环时,应以固井时设计返速所需要的排量进行循环,循环不正常,钻井液性能不好,不得下套管。