完井固井工艺技术

分级箍 封隔器 盲管
筛管
引鞋
裸眼直井内筛管顶部注水泥技术
容易发生的问题1、封隔器源自裂2、分级箍开不开 3、碰压不明显（有倒返现象）
分级箍 管外封隔器盲管 筛管串 钢质引鞋
水平井筛管顶部注水泥
4、尾管注水泥技术
用钻杆通过 尾管悬挂器把套 管串悬挂在技术 套管或上层套管 上，然后进行注 水泥施工。是一 项风险高、技术 复杂、施工难度 大、质量要求高 的固井作业。由 于可以节约大量 的套管和水泥等 材料，具有巨大 的经济效益。
(没有特殊工艺要求尽 量不要选择分级固井)
分级箍
分级箍
浮箍 旋流短节 引鞋 一级固井
浮箍 旋流短节 引鞋
二级固井
分级箍在直井中的应用
分级固井容易发生的问题
分级箍开关失灵
两级固井碰压后存在倒返现象
二级固井容易发生窜槽现象
问题解决方法
1、应用压力激动多次操作的方式，或听从工具 方服务人员的建议操作！ 2、一级碰压要缓慢，在开启分级箍前放压检验 倒返情况，然后再碰压开启分级箍循环！二级 碰压发现倒返要反复顶压-放压操作，最后采取 蹩压侯凝（定时放压）的办法！ 3、一级固井水泥量要按环孔容积精确计算，隔 离液要做混合污染试验，分级箍以上套管要加 钢性扶正器等！（临盘固井和高青固井）
1、普通水泥浆体系
不同水灰比、不掺 入任何外加剂、外掺料 的油井水泥浆体系。一 般应用导管、表层和浅 井。也可以应用到一般
油层。
2、正常水泥浆体系
掺入降失水剂、分散 剂等外加剂，根据井底温
度和施工时间加入不同比
例的缓凝剂，达到高分散 低失水易泵送目的的水泥 浆体系。有高温水泥浆体 系、高早强体系、短候凝
液压式悬挂器分类
DYX-C型悬挂器
SSX-A型悬挂器
液压尾管悬挂器组成部件、工作原理和操作程序
良好的尾管悬挂器应具备以下性能： 下得去、挂得住、倒得开、提得出
(江苏油田51/2寸挂4寸 尾管固井 )
5、管外封隔器工艺技术
把管外封隔器连接到套管串中，采用液压胀开 封隔器的橡胶部分，达到封隔完井的目的。目前应 用到漏失井、高压井、多套压力层系完井、选择性 固井、水泥膨胀封隔完井和其他完井工艺中。 例如：对于高压井、漏失井，管外封隔器加在 目的层上部；对于两套压力层系的井，管外封隔器 加在两套压力层系中间。
为克服水泥浆的体积收缩和解 决油水气侵，在水泥中加入膨胀剂 配成的水泥浆体系。有氢气、氮气 和晶格膨胀剂。
8、泡沫水泥浆体系
采用化学发泡剂和稳泡剂或 用机械的方法充入空气或氮气的 水泥浆体系。具有成本低、密度 低、强度高、隔热好等优点。
9、矿渣水泥浆体系
MTC水泥浆体系：向泥浆中加入某些物质如 矿渣和外加伎如激活剂、早强剂、分散剂，使泥 浆转化为水泥浆。它在防漏失、防气窜、提高固 井质量、环境保护等方面具有优势。 矿渣水泥浆体系：根据密度要求，把矿渣和 水泥按照一定比例干混，加入一定的外加剂配成 的水泥浆体系。 钻井固井一体化技术：在泥浆中就加入矿渣 和一部分外加剂，水泥中也混入矿渣，利用激活 剂来提高第二界面的固井质量。
10、塑性水泥浆体系
为提高水泥石的抗拉、抗剪和抗冲击性能，
防止水泥石的碎裂，在水泥浆中加入增韧剂（也
叫增塑剂）。 目前有：高分子聚合物类、纤维类、橡胶类。 应用于小间隙薄水泥环井等，它能够承受钻 头、钻杆、射孔等产生的冲击和振动，防止对水 泥石的破坏。
11、触变水泥浆体系
水泥中加入触变剂（无机或可交联的聚合 物）形成的搅拌后水泥浆变稀，静止后变稠的 特性。适用于松散地层、漏失地层、一定条件 下可以防止气窜。无机有膨润土体系、硫酸钙 体系、硫酸铝—硫酸亚铁体系等。
8、管外注水泥技术
通过下在套管之间 或套管与井壁之间的小 钻杆或油管注水泥。常 用于导管或表层套管使
水泥返到地面的一种方
法。
9、反循环注水泥技术
把水泥浆从环 形空间注入，被顶
替的泥浆从套管返
出。主要用于地层 严重漏失井。必须 严格控制替入量， 防止替空。
10、延迟凝固注水泥技术
在下套管前先把缓凝
分级箍
浮箍 旋流短节 水泥伞
盲引鞋
（1）管串结构
分级箍 浮箍 旋流短节 水泥伞 盲引鞋
（2）一级注水泥封隔漏层
分级箍 浮箍 旋流短节 水泥伞 盲引鞋
（3）二级注水泥碰压
3、筛管顶部注水泥技术
为保护裸露的纯油层或开采裂缝性、 孔隙性、古潜山、低压漏失油层，在目的 层采用筛管完井。上部用水泥封固。完井 管串采用特殊的工具附件，保证注水泥成 功，实现对油层的有效开采。 其管串结构：引鞋+筛管串（或中间加 光管）+盲管+管外封隔器+分级箍+套管串 +联顶节。多用于水平井完井。
体系等。
3、高密度水泥浆体系
掺入赤铁矿、钛
铁矿、重晶石等加重
材料及其它配伍外加
剂的水泥浆体系。
常用于高压井。
4、低密度水泥浆体系
掺入漂珠、微硅、般土、粉煤灰等低密度 材料及其它配伍外加剂的水泥浆体系。常用于低
压井。现在已经研究并采用超低密度水泥浆体系，
水泥浆密度达到1.05~1.09g/cm3，强度依然很高 （颗粒级配理论）。
固井工艺技术
目
录
一、基本概念 二、固井工艺技术 三、水泥浆体系 四、固井施工与过程控制 五、影响固井质量的因素
一、基本概念
在已经钻成的井眼内下入一定尺寸的套管串，
1、固井
并在套管串与井壁之间环形空间注入水泥浆进行封 固的作业。
2、固
井 特 点
①是一次性工程 （经常无法采取补救措施）
②是隐蔽性工程 （看不见摸不着） ③是一项复杂的工程 （技术关联点多面广） ④是成本消耗大、花钱多的工程 （投入大） ⑤是整个采油工程中的一道关键工序 (油井百年大计，固井质量第一）
影响固井质量分析之 长封固段与套管扶正

长封固段一是易压漏地层污染油层，二是造 成固井蹩泵事故，三是水泥失重易引起窜槽。特
别是有高压层或有两套以上压力层系的井。更严
重的是扶正器与封固段不成正比。即使是直井不 加扶正器套管在井内也不会居中。对于斜井方位 变化大的井和狗腿严重的井更难以居中，很难形 成均匀的水泥环。
管外封 隔器加在低 压井的油层 上部，可以 减小液柱对 油层的压力， 防止对油层 的污染。

封隔器 低压油层
引鞋
封隔器在低压井固井中的应用
管外封 隔器在高压 油气层的上 部可以封隔 高压油气层， 防止高压油 气串扰形成 的油气水的 互窜提高固 井质量
(双凝水泥浆体系 可以替代封隔器)
封隔器 高压油层 引鞋
5、抗盐水泥浆体系
钻井过程钻遇盐层、膏层或盐膏层，
多采用欠饱和或半饱和盐水泥浆体系，由
于氯离子含量高，水泥浆中要加入抗盐外
加剂以防止水泥浆污染，保证固井质量。
6、防气窜水泥浆体系
在水泥浆中加入膨胀剂或胶乳 等外加剂，防止水泥凝固过程中失 重造成气侵的发生。 多用于油气活跃的井。
7、膨胀水泥浆体系
影响固井质量因素之 井 身 结 构
井身结构包括套管层次、下入深度和井眼 尺寸与套管尺寸的配 合。井身结构不仅关系到 钻井的顺利和产层的保护及产能的维持，更关 系到固井质量。井身结构不合理造成的漏、喷、 塌、卡等复杂情况，给固井造成了难以克服的 难题。同一口井存在两套以上压力层系，不下 技套“上吐下泻”等等。 井身结构不合理还表现在水泥环的厚度达 不到API规定的3/4英寸的最低标准。6寸钻头下 5寸套管，81/2寸钻头下7寸套管，间隙小，无 法下扶正器和管外封隔器，套管贴边，很难保 证固井质量。
7、内管注水泥工艺技术
对于大直径套管注水泥，由于容积较大，排量受 限，在套管内就发生串槽混浆，不能保证固井质量。 套管底部连接一个内管注水泥装置，用底部连接 插头的钻杆，插入内管注水泥装置的插座，水泥浆经 钻杆进入环形空间完成注水泥作业。 其优点：提高顶替效率；防止混浆，提高质量； 节约水泥，降低成本；缩短施工时间。 注意：要进行套管浮力计算，采取措施，防止注 完水泥浆后套管上浮。
悬挂器分类

悬挂器可分为三类：机械式、液压式、液压—机
械双作用式 机械式悬挂器：主要用于直井、浅井、不易遇卡 的井。通过上提和下放管柱实现座挂。 液压式悬挂器：通过控制井口泵压实现座挂。适


用范围更广。

液压—机械双作用尾管悬挂器，具有两种座挂方 式。
液压式悬挂器分类
DYX-A型悬挂器
SYX-A型悬挂器
水泥浆替入井中，再下套
管到井底。
优点：形成的水泥环
比较均匀。
缺点：施工时间长。
三、水泥浆体系
1、普通水泥浆体系 2、正常水泥浆体系 3、高密度水泥浆体系 4、低密度水泥浆体系 5、抗盐水泥浆体系 6、防气窜水泥浆体系 7、膨胀水泥浆体系 8、泡沫水泥浆体系 9、MTC水泥浆体系 10、塑性水泥浆体系 11、触变水泥浆体系
3、固井的目的 4、井 身 结 构
封隔疏松、易塌、易漏等复杂地层；封隔、油 气、水层，防止互相串通；形成油气通道；安 装井口装置，控制油气流。以利于安全钻进和 保证油井的长期生产
每口井都要根据钻探目的和地质情况制定合理 的井身结构。它包括下入井内的套管层次、各 层套管的尺寸和下入深度
导 管
5、套管分类及作用
根据用途不 同分：导管（隔 水管）、表层套 管、技术套管、 生产套管。
表层套 管
技术套管
油 层 套 管
二、1、固井工艺技术
1、一次注水泥技术 2、分级注水泥技术 3、筛管顶部注水泥技术 4、尾管注水泥技术 5、管外封隔器工艺技术 6、热采井地锚工艺技术 7、内管注水泥工艺技术 8、管外注水泥技术 9、反循环注水泥技术 10、延迟凝固注水泥技术 （主要应用在 小尺寸的内插管、套管补贴等，
影响固井质量分析之 泥 浆 性 能 与 类 型
3、注水泥设备和 混浆方式
注水泥设备有水泥车、水泥罐车、供水车等，水泥 车就是注水泥泵车，混浆方式有水力式、龙卷风混合器、
轴流式混浆器。
施工过程最主要的控制就是连续施工，打好密度。
五、影响固井质量的因素
1、井身结构
2、井身质量
3、长封固段与套管扶正
4、泥浆性能问题
5、水泥浆体系
6、固井工艺
7、测井与评价
封隔器在高压井固井中的应用
水泥充填封隔器
管外封隔 器可以用水泥 膨胀，封隔油 气水层，不用 水泥固井，避 免了对油气层 的污染
封隔器
油气层
封隔器
6、热采井地锚工艺技术
稠油热采350~400℃的热蒸汽， 热应力会引起套管的破坏，在注水泥 之前给套管施加一定的拉伸预应力， 该预应力在水泥浆凝固以后依然存在， 从而可以避免或减少对套管的破坏。 地锚的分类：打捞式和卡壁式。 目前卡壁式有：有机械式套管地锚、 双活塞卡壁器、复合式地锚等。

1、一次注水泥技术
一次把水泥 浆从套管内注入 并从环形空间返 出的注水泥作业。 目前大多数固井 施工都采用一次 注水泥技术。
管串结构 引鞋+旋流套管+回压阀+套管串+联顶节
2、分级注水泥技术
它是 利用一种 可以打开 可关闭的 特殊接箍 把注水泥 施工分成 二次或三 次完成的 技术 。
压差式
机械式
四、固井施工与过程控制
1、准备工作 2、施工工序 3、注水泥设备和混浆方式
1、准 备 工 作
完井协作会、固井
设计、工具准备、水泥
浆体系选择、水泥干混、
设备准备、施工前的准
备与检查、施工工艺的
联接。(完井协作会应该由甲方主持，
根据地质特点提出要求，固井做出设计由 甲方审核方可施工）
2、施工工序
注前置液---隔离液---前导水泥浆---正常水 泥浆---压胶塞---替泥浆---碰压。这是一般的 注水泥程序。 特殊工艺井的施工工序还要复杂些，分级 注水泥、尾管注水泥等一些特殊的作业。
最好应用超细水泥）
2、注水泥设计
设计依据： 井别：油井、气井、注水井、注气井、注汽井 油层压力：高压层、低压层、漏失层（地层裂缝带 ） 腐蚀性气体或液体：含H2S、CO2、高矿化度地下水 注水泥返高：长井段注水泥、水泥返至地面 注水泥选择： 水泥浆性能：高、中、低密度、缓凝、耐高温、耐 腐蚀 注水泥方式：一次注水泥、多级注水泥、套管外封 隔器注水泥（水泥充填封隔器）
影响固井质量因素之 井 身 质 量
良好的井身质量是保证固井质量的先决条件。 井眼不规则，井径扩大率超标，严重的“糖葫芦” 井眼，方位变化大等。 一是影响水泥浆与泥浆的有效顶替，二是易造 成固井事故。为什么有的井钻杆磨坏套管，就是因 为井眼轨迹控制不好。 实验和实际都证明井眼扩大率8%--12%较好， 不能大于15%，井径扩大率大于15%的井段很难达 到紊流顶替，很难实现水泥浆的有效封隔。