固井相关计算

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固井工艺流程

固井工艺流程是油气井钻完后，通过注入特定的水泥浆进行固井，以保证井身的稳定和防止地层流体的泄漏。固井工艺流程主要包括井底准备、水泥浆计算、水泥浆搅拌、注入固井、泥浆返排及固化等环节。

首先，在进入固井工艺的前期，需要对井底进行准备工作。井底准备主要包括检查钻井质量、清理井底杂物、评价地层等。通过对井底的检查和清理，可以确保固井过程中的顺利进行，并避免后续的困难和问题的发生。

然后，针对井深、孔隙度、井径、水泥排空和水泥定向等参数，进行水泥浆计算。水泥浆计算是根据井口水泥头与地层压力、孔隙压力和关井压力平衡的基础上，通过对水泥浆的成分、密度、收缩性以及可泵性进行估算，计算出所需的水泥量和添加剂的用量。

接下来，根据水泥浆计算的结果，进行水泥浆的搅拌工作。水泥浆搅拌是将水泥、水和添加剂等材料按照一定的比例加入到搅拌设备中，并进行充分搅拌，以保证水泥浆的均匀性、稠度和流动性。通过搅拌，还可以将水泥浆的稠度调整到符合固井需求的范围。

在水泥浆搅拌完成后，进行注入固井工作。注入固井是将搅拌好的水泥浆通过固井泵注入到井筒中，沿着井身的一定段落进行注入。在注入的过程中，需要控制注入速度、注入压力和注入量等参数，以保证水泥浆能够充分填充井筒，并在固化后形

成稳定的固井体。

注入固井完成后，需要进行泥浆返排及固化。泥浆返排是将固井后部分泥浆排出井口，以清除井筒中的余泥浆和污染物。固化是通过水泥浆中的硬化材料逐渐固化，形成坚固的固井体。固化的时间一般需要几小时到几天。

最后，根据固井工作的实际情况，进行固井质量评价。固井质量评价是通过测量固井体的密度、强度和封隔效果等指标，来判断固井工作的合格性。如果发现固井质量不合格，需要采取相应的措施进行修复和改进。

内插法固井(借鉴分享)

（二）插入法固井工艺

插入法固井工艺一般用于大直径套管固井，是用下部连接有浮箍插头的小直径钻杆插入套管的插座式浮箍（或插座式浮鞋），与环空建立循环，用水泥车通过钻杆向套管外环空注水泥。采用该工艺注水泥能减少水泥浆在套管内与钻井液的掺混，缩短顶替钻井液时间，同时水泥浆可提前返出从而减少因附加水泥量过大而造成的浪费和环境污染。

1. 插入法固井工艺流程

插入法固井工艺套管结构为：插入式浮鞋+套管串（也可以为：引鞋+1根套管+插入式浮箍+套管串）。钻杆串结构为：插头+钻杆扶正器+钻杆串。插入法固井工艺流程:注入前置液→注入水泥浆（见图）→替入钻井液（替入量比钻杆内容积少0.5m3）→放回压检查回压凡尔是否倒流→上提钻杆循环出多余的水泥浆（见图）。

注水泥

水泥浆

钻井液

钻杆

套管

扶正器

插座式浮鞋

下入钻杆,插头插入插座, 注入水泥浆替泥浆结束,起钻循环

2．插入法固井的有关计算

（1）套管串浮力计算

大直径套管固井一般是表层套管固井，要求水泥返出地面，固井施工后，管外环空全部为水泥浆。为了保证套管不被浮起，套管串所受的浮力F

必须小

于套管串的重量G

。

套管串所受的浮力F

的计算公式：

f = S

Hρ

g×10-7 (1)

式中 F

—套管串所受的浮力，kN

—套管外截面积，cm2

H—浮箍深度，m

—水泥浆密度，g/cm3

g—重力加速度。

套管串重量G

的计算公式：

t = qH×10-3+ S

Hρ

g×10-7 (2)

式中 G

—套管串重量，kN

q—每米套管重量，N/m

H—浮箍深度，m

—套管内截面积，cm2

固井作业常用公式

固井作业是石油钻井中非常重要的一项工作，其目的是在井眼周围形成稳定的固体防腐层以防止井筒塌陷和油气泄漏。固井作业常用的公式包括以下几个方面：

一、固井液密度计算公式：

固井液密度是指固井液中所含的浸砂剂、胶结剂、添加剂和溶解物质等的质量与体积比值。常用的密度计算公式为：

ρ = (w1ρ1 + w2ρ2 + ... + wnρn) / (w1 + w2 + ... + wn)

其中，ρ为固井液密度，wi为每种成分的质量占比，ρi为每种成分的密度。

二、水泥浆密度计算公式：

水泥浆密度是指水泥浆中水泥、搅拌添加剂和活性材料的质量与体积比值。常用的密度计算公式为：

ρ = (w1ρ1 + w2ρ2 + ... + wnρn) / (w1 + w2 + ... + wn)

其中，ρ为水泥浆密度，wi为每种成分的质量占比，ρi为每种成分的密度。

三、井底压力计算公式：

井底压力是指井底的地层压力以及固井液的压力。常用的井底压力计算公式为：

P2 = P1 + ρgh

其中，P2为井底压力，P1为地层压力，ρ为井液密度，g为重力加

速度，h为井深。

四、井底温度计算公式：

井底温度是指井底地层的温度。常用的井底温度计算公式为：

T2=T1+α(T2-T1)

其中，T2为井底温度，T1为地面温度，α为温度梯度。

五、套管外压力计算公式：

套管外压力是指套管外部固有的压力。常用的套管外压力计算公式为：P = ρgh

其中，P为套管外压力，ρ为地层密度，g为重力加速度，h为井深。

以上是固井作业常用的一些公式，通过这些公式，可以对固井过程中

钻探钻孔下套管固井水泥浆计算内含公式

水泥密度水密度水泥浆体积水泥浆重量水泥浆密度泥浆比重

3.210.840575567-0.586963979-0.69828817 1.7

3.21-3.991005625-28.767620257.208113181 1.7

孔径环隙(R²-r²）3.14*h*1

6.18495

水重量水泥重量水体积水泥体积水灰比水泥比重

5.1-5.686963984-3.15942443-0.89678781

-14.38381013-14.38381014-7.991005631

1367.520592

固井填井常用计算表

要求水泥浆密度 1.85 要求水泥浆密度 1.85 1.85
水泥浆的低密度水泥浆的中密度水泥浆的高密度段长 m 200 0 0 0 0 0
1.60 1.60 1.60 电测井径 in 9 9 8.5 9 8.5 13.2
所需水量 m3 3.109767228 所需水量 m3 3.731720673 3.15
抗内压强度MPa 65.1 65.1 65.1 65.1
抗内压安全系数
10.619 1.824 1.519 1.516
循环排量 l/s
Q300 20
Q600 30
32.8837
1 4.9800
平均井径mm
循环孔直径 0.9277
50 5.9076
管内总压耗Mpa 环空压耗Mpa 全井循环压耗 Mpa
3、4、5号罐实际已替入的总泥浆量
用5、4和3号罐，替入终了时的预计液面深度 cm
3、4、5号罐仍需替入的总泥浆量
用5和4号罐，替入终了时的预计液面深度 cm
应替入的总泥浆量（方）
预计替入总冲数
42.82
2068.720
压胶塞所使用的压塞液量（方）
已替入泥浆所使用的冲数
2
0.000
m3 仅用5号罐，替入终了时的预计液面深度 cm 预计替泥浆总的使用时间 min 已使用的理论时间 min 预计替泥浆剩余时间 min

尾管固井有效压稳的简便计算方法探讨

摘要：随着国内油田开发的进一步深入，对老井进行挖潜改造，提升石油采

收率，侧钻井工艺得到了大范围的应用，同时探明下部深地层油气藏的探井进一

步增多。在低油价的常态环境下，降本、挖潜、增效成为了石油行业的必然选择，尾管固井工艺具有节省套管、水泥，降低钻井成本的优势，尾管固井工艺得到了

大量的采用。固井防气窜、压稳是前提。另外，高压气层易向“失重”状态中的

水泥浆中窜流，造成窜槽，影响封固质量[1]。提高尾管固井质量已成为固井界亟

待解决的复杂性理论课题，本文借鉴达西公式在均匀流沿程损失的应用，并根据

现场实际工况，推导出一种适用于尾管固井循环加回压的简便公式。现场几口井

的应用实例表明：在尾管固井施工中，采用循环加回压压稳的技术措施，是一种

简单、有效且易于现场操作的技术措施，几口井均取得了良好应用效果，在同类

型尾管固井施工中具有一定的借鉴作用。

关键词：尾管固井；防气窜；压稳；简便公式；循环加回压

1前言

尾管固井工艺常应用于深井、超深井及侧钻井。在钻遇高压气层的井中，经

常同时存在低压易漏失层或裂缝性层位的井，固井风险非常大[2]。水泥浆候凝过

程中，尾浆失重将导致环空静液柱压力减小，当静液柱压力小于地层孔隙压力时，则无法有效压稳油气层。在尾管固井中，现场常用的压稳技术措施包括环空憋压

和循环加回压，受尾管固井施工工艺限制，需进行拔出中心管、循环洗井作业，

如果尾浆静胶凝强度达到48Pa时的时间小于循环出多余水泥浆所需时间，则无

法满足压稳要求；二是关井憋压可能导致更严重的漏失，且不能有效观察环空液面，存在较大的井控风险。

固井计算公式

常用固井计算公式

1、水泥浆密度ρ

水泥质量+水质量水泥浆密度=

水泥体积+水体积

2、1m 3

水泥浆用水泥量 ρc （ρs -ρw ） Q =

(ρc -ρw ) Q — 1m 3

水泥浆用水泥量 T

c — 水泥密度 g/cm 3

ρs — 水泥浆密度g/cm 3

ρw — 配浆水密度

g/cm 3

3 纯水泥配浆数据计算

C S s w

c w c =--⨯⨯ρρρρρ

W s w

c w =-

--1ρρρρ

w s s c C W ρρρρρ1⨯--= 式中：

C ：水泥重量；（t ） W ：配浆水体积；（m 3） S ：水泥浆体积；（m 3） W/C ：水灰比；（m 3/t ） ρs ：水泥浆密度；（g/cm 3） ρc ：水泥密度；（g/cm 3） ρw ：配浆水密度；（g/cm 3）

十九、纯水泥配浆数据表

45-21固井水泥车参数计算

一、发动机功率：392kw（525hp）发动机转速：2100转/分

二、BY400变速箱：

i1=7.62、i2=5.57、i3=4.00、i4=2.80、i5=2.01、i6=1.39、i7=1.00

三、柱塞泵：600泵

齿轮传动比: 4.61: 1 冲程: 152.4mm (6〞)

柱塞直径: 114.3 (4.5〞) 最大连杆负荷: 453600N

四、最大工作压力：

P=最大连杆负荷/柱塞面积=453600/（π×114.3²÷4）=453600/10260=44Mpa

五、排量计算：

冲次=发动机转速÷传动箱传动比÷柱塞泵齿轮传动比

例：一档冲次：2100÷7.62÷4.61=59.78

其余各档冲次以此类推

排量=柱塞面积×冲程×柱塞数量×冲次

例：一档排量：3.1415×（1.143²÷4）×1.524×3×59.78=280.43

其余各档排量以此类推

六、压力

大泵输入功率=发动机功率×80%

=392×80%=313.6 kw

功率=压力×排量÷60 即压力=功率×60÷排量

一档压力=313.6×60÷280.43=67 Mpa

二档压力=313.6×60÷384=48Mpa

注意：最高工作压力由连杆负荷决定，不能超过44Mpa

三档压力=313.6×60÷534=35Mpa

四档压力=313.6×60÷763=24.6Mpa

45-21 固井水泥车参数表

固井水泥用量计算

每米环空容积 (L/M) 0.00
附加值 (%)
水泥用量水泥用量附加前(L) 附加后(L) 0.00 0.00
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
替泥浆量 (L) 0.00
备注注意静压差
固井水泥用量计算
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 阻流环井深(m) 位置(m) 套管下深(m) 平均井径(mm) 套管外径(mm) 套管壁厚(mm) 水泥返高(m) 井底口袋长度 (m) 0.00 封固段长度(m) 0.00 井底口袋容积 (L) 0.00 每米井眼容积 (L/M) 0.00 套管内径(mm) 0.00 每米套管内容积(L/M) 0.00

固井计算(个人版)

GSS-5570-07L产套固井数据计算前置液环空水泥浆（井眼扩大）套管水泥浆替浆封固段 894.91 22.70 870.36 体积(方） 13.93 ห้องสมุดไป่ตู้.47 17.86 总计 14.39 17.47
0.0635 0.0543
每米体积（L/m） 15.32013065 12.12082987 24.8160794 20.52530865 46.92749625 40.31495015 36.59105585 40.3790184 25.05888775 11.77497645 15.562939 12.661265 9.2582586
GSS-5570-07L数据套管钻头井深套管下深阻位水泥返高井径扩大率井漏附加(固井水泥总量的百分比）项目 139.7mm套管体积 139.7mm套管内容积(壁厚7.72mm) 177.8mm套管体积 177.8mm套管内容积(壁厚8.05mm） 244.5mm套管体积积 244.5mm套管内容积(壁厚8.94mm) 215.9mm井眼标准容积 215.9mm扩大后井眼容积 215.9mm井眼与139.7mm套管环空容积标准215.9mm井眼与177.8mm套管环空容积扩大后215.9mm井眼与177.8mm套管环空容积 127mm钻杆体积 127mm钻杆内容积 177.8 215.9 894.91 893.76 870.36 地面 5.05% 15.00% 半径（m) 0.06985 0.06213 0.0889 0.08085 0.12225 0.11331 0.10795 0.1134 8.05 896.91

固井计算常用公式

常用固井计算公式

一、伸长对比计算： 1、套管变形计算：

ΔL 自＝

Kf F

E L G ***2*2

；式中：G ：套管单位长度的重量kg/m ；F ：套管横截面积cm 2；

E ：弹性模量2.1×106kg/cm 2；L ：套管或钻具长度m ；

Kf ：浮力系数=7.85

1ρ

；

2、外力伸拉长：

ΔL 外=

E L

kf P ***

式中：P —外力，kg ； kf —浮力系数；

L —上段被拉套管长度m ； E —弹性模量；F —被除拉套管面积；

3、套管进扣量：

ΔL 进=3

10**C N

式中：C —进扣量，取0.002~0.0025；N —入井套管根数；

4、套管内外密度变化引起套管轴向变形量：（1）管外流体密度变化引起的轴向变形：

ΔL 外=1)

-E(R L 1.02

2套

外ρμ∆R （2）管内流体密度变化引起的轴向变形：

ΔL 内=

-E(R L 0.122

套

内ρμ∆

（3）浮力引起的轴向变形：

ΔL 浮=EA

)L A -(1.02

套

外外内内ρρ∆∆A

式中：μ—波桑比，取0.30；ΔP —（密度增加，密度减少）；

E ：弹性模量；A 内、A 外、A 本体—指横截面积cm 2；L —套管长，m 5、井口压力引起套管轴向变形（蹩压时）

ΔL 井口=

P A -P (04.0内

内外外套∆∆A L

6、最大上提拉力计算：

下套管遇阻时在不考虑弯曲应力的情况下，上提套管时最大载荷在井口，可由下式计算：

抗拉安全系数

丝扣抗拉强度上提n P T =

注：短期抗拉安全系数取1.60。7、允许套管最大下压力计算

2181K K I DD A P r s

固井计算常用公式

常用固井计算公式一、伸长对比计算:

1、套管变形计算:

2G*LΔL,*Kf; 自2*E*F

2式中:G:套管单位长度的重量kg/m;F:套管横截面积cm;

62E:弹性模量2.1×10kg/cm;L:套管或钻具长度m;

,Kf:浮力系数=; 1,7.85

2、外力伸拉长:

P*kf*LΔL= 外E*F

式中:P—外力，kg; kf—浮力系数;

L—上段被拉套管长度m; E—弹性模量;F—被除拉套管面积; 3、套管进扣量: 3ΔL= N*C*10进

式中:C—进扣量，取0.002~0.0025;N—入井套管根数; 4、套管内外密度变化引起套管轴向变形量:

(1)管外流体密度变化引起的轴向变形:

220.1LR,,,外套ΔL= 外2E(R-1)

(2)管内流体密度变化引起的轴向变形:

20.1L,,,内套ΔL= 内2E(R-1)

(3)浮力引起的轴向变形:

20.1(-A)LA,,,,外外内内套ΔL= 浮EA式中:μ—波桑比，取0.30;ΔP—(密

度增加，密度减少);

2E:弹性模量;A内、A外、A本体—指横截面积cm;L—套管长，m 5、井口压力引起套管轴向变形(蹩压时)

0.04(P-APLA,,外外套内内ΔL= 井口EA

6、最大上提拉力计算:

下套管遇阻时在不考虑弯曲应力的情况下，上提套管时最大载荷在井口，可由下式计算:

P丝扣抗拉强度T, 上提n抗拉安全系数

管材钢级壁厚TP95s×11.51 TP95s×11.05 TP95s×10.03

289 263 234 最大上提力(t)

注:短期抗拉安全系数取1.60。7、允许套管最大下压力计算

内管固井作业解读

16
水泥塞在钻杆高度@m 30"导管鞋@m 36"井眼深@m
112 142 143
(1) 水泥浆体积： a.裸眼容积： (142-73)×1.2622=87 (bbl) b.裸眼附加： 87×250%=218 (bbl) c.水泥塞容积：(142-112)×0.0583=1.75 (bbl) 水泥浆总容积为：a+b+c≈307 (bbl)
1. 按常规方法下套管，并灌满钻井液； 2. 下钻杆，把密封短节连接在入井的第一根钻杆底部, 在第一根钻杆装上可回收式钻杆扶正器； 3. 将密封短节插入浮箍或浮鞋中, 并用内管柱重量加压2～5吨左右, 满足大于注替过程上顶力的要求；
8
4. 检查插入密封短节的密封。用下列方法检查密封状况: 4.1 直接给套管和钻杆的环空灌钻井液, 如果液面下降说明不密封； 4.2 通过钻杆连接管线，用泥浆泵或水泥泵开泵循环, 如果套管内液面有变化, 说明密封不起作用, 一旦确认不密封, 必须起出钻杆更换密封短节的密封件。 5. 确认插入密封短节无问题后，就可以循环和固井；
11
5. 继续用127.00mm(5")加重钻杆将套管柱送到位，在浮鞋进入井眼和到位时用ROV观察，对入井眼并顺利下到位。 6. 接固井管线，海水循环2周。同时用ROV检查导向绳的方向，确认基板在下入过程中是否旋转，判断是否必需进行调整基板艏向，使基板艏向与平台艏向基本一致。 7. 按固井设计固井，并用ROV观察水泥浆的返出情况和井口头是否上移，如果上移，可通过释放补偿器的气压的方法来控制钻具的上移。

固井作业常用公式

固井作业是一种在油气井中注入水泥浆来固定井筒和保护井壁的作业。在固井作业中，需要计算一些参数和使用一些公式来确保固井作业的成功性。以下是固井作业中常用的一些公式：

1.水泥浆密度计算公式：

水泥浆密度=（水泥重量+混凝土重量）/混合净体积

在固井作业中，需要根据井深、井筒直径等参数来计算水泥浆的密度，以确保水泥浆在注入井孔时能够达到要求的固化效果。

2.水泥用量计算公式：

水泥用量=水泥浆密度×0.161×井孔容积

水泥用量是指固井作业中需要使用的水泥量，通过计算水泥用量可以

确定固井作业所需的水泥数量。

3.水泥浆搅拌参数计算公式：

搅拌参数 = 搅拌液量（bbl）/ 混泥料总量（bbl）

搅拌参数是指水泥浆中水与水泥的比例，通过控制搅拌参数可以调节

水泥浆的流变性能，以确保水泥浆能够在固井作业中达到理想的效果。

4.搅拌时间计算公式：

搅拌时间 = （搅拌液量（bbl）× 60）/ 每分钟搅拌量（bbl/min）搅拌时间是指在固井作业中需要将水泥和水混合搅拌的时间，通过计

算搅拌时间可以确定搅拌的持续时间，以确保水泥浆的搅拌质量。

5.固井密度计算公式：

固井密度=（井孔容积-水泥用量）/井孔容积

固井密度是指固井作业完成后水泥浆的密度，通过计算固井密度可以评估固井作业的成功性，以确保井筒的稳定性和井壁的保护效果。

这些是固井作业中常用的公式，通过计算这些参数可以确保固井作业的顺利进行，并达到预期的效果。在实际固井作业中，需要根据具体的井深、井孔直径、水泥类型等参数来选择合适的公式和计算方法。同时，还需要注意搅拌、注入、养护等过程中的操作要求，以确保固井作业的质量和安全。

固井水泥用量计算1

阻流环井深(m) 位置(m)
套管下深(m)
平均井径(mm) 236.89
套管外径(mm) 139.70
套管壁厚(mm) 7.72
水泥返高(m) #######
井底口袋长度 (m) 2.48
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ封固段长度(m) #######
井底口袋容积 (L) 44.07
每米井眼容积 (L/M) 44.07
固井水泥用量计算
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 静压差计算
套管外介质介质密度 g/cm3 1.32 1.65 1 1.32 1.9 1.9 体积/m3 环容积 /L/m 25.432218 25.432218 25.432218 25.432218 25.432218 25.432218 段长/m 0.00 314.56 294.90 117.96 475.77 456.11 1659.31 底深/m 0.00 314.56 609.46 727.42 1203.20 1659.31 垂深/m 0 312 590 590 1032.67 2684 段长垂/m 0 312 278 0 442.67 1651.33 2684 折合压力 /Mpa 0.00 5.05 2.73 0.00 8.25 30.78 46.81 套管内介质介质密度 g/cm3 体积/m3 内容积 /L/m 12.127 12.127 12.127 12.127 12.127 12.127

内插法固井(借鉴分享)

（二）插入法固井工艺

1. 插入法固井工艺流程

注水泥

水泥浆

钻井液

钻杆

套管

扶正器

插座式浮鞋

下入钻杆,插头插入插座, 注入水泥浆替泥浆结束,起钻循环

2．插入法固井的有关计算

（1）套管串浮力计算

大直径套管固井一般是表层套管固井，要求水泥返出地面，固井施工后，管外环空全部为水泥浆。为了保证套管不被浮起，套管串所受的浮力F

必须小

于套管串的重量G

。

套管串所受的浮力F

的计算公式：

f = S

Hρ

g×10-7 (1)

式中 F

—套管串所受的浮力，kN

—套管外截面积，cm2

H—浮箍深度，m

—水泥浆密度，g/cm3

g—重力加速度。

套管串重量G

的计算公式：

t = qH×10-3+ S

Hρ

g×10-7 (2)

式中 G

—套管串重量，kN

q—每米套管重量，N/m

H—浮箍深度，m

—套管内截面积，cm2