固井设计
尾管固井技术及其设计应用浅谈
尾管固井技术及其设计应用浅谈尾管固井技术是钻井工程中常用的一项技术，它的主要作用是确保井眼壁稳定，防止地层漏失，保证井下作业安全顺利进行。
随着油气开采技术的不断发展，尾管固井技术的应用范围也越来越广泛，设计应用也越发重要。
本文将就尾管固井技术及其设计应用进行浅谈。
一、尾管固井技术概述尾管固井是在钻完目标井眼后，通过在井孔中安装一段尾管，并对尾管进行水泥固井，形成一个封闭的尾管水泥环，从而达到固定井眼壁，隔离地层的目的。
在整个油气勘探开发过程中，尾管固井技术是非常重要的一种工艺技术，尤其对于井下作业的安全和地层保护起着至关重要的作用。
尾管固井技术的主要步骤包括：尾管下入、水泥搅拌、水泥充注、水泥固化等。
尾管的下入和固井作业对人员操作技术要求较高，需要相应的设备和工艺保障。
水泥搅拌和充注过程中，需要确保水泥搅拌均匀、充注紧密，以保证整个尾管固井的质量和效果。
水泥固化后，还需要进行尾管抽放，检测尾管固井效果等工作。
1. 尾管固井设计原则尾管固井的设计应用是非常重要的，它直接关系到井下作业的安全和地层的保护。
在尾管固井的设计中，需要考虑地层情况、井眼尺寸、水泥配方、固井方式等多个因素。
需要根据地层情况和井眼尺寸确定尾管的合适长度和直径，确保尾管安装牢固并且能够有效地隔离地层。
需要根据水泥的硬化性能和流变性能等特点，确定合适的水泥配方和固井方式，保证尾管固井的牢固性和密封性。
同时还需要根据不同的井下作业情况，确定合适的尾管固井工艺，确保尾管固井的质量和效果。
2. 尾管固井技术设备应用在尾管固井技术的设计应用中，设备的选择和应用也是非常重要的。
常用的尾管固井设备包括尾管下入设备、水泥搅拌设备、水泥充注设备、尾管抽放设备等。
在尾管固井技术设计应用中，合理选择和应用这些设备，能够提高尾管固井的工作效率和质量，保障油气勘探开发的安全顺利进行。
三、尾管固井技术应用发展趋势随着石油勘探开发技术的不断发展，尾管固井技术的应用范围也在不断扩大，设计应用也在不断提高。
固井工艺流程
固井工艺流程一、引言固井是一项关键的油田钻井工艺，旨在确保井壁的完整性，防止地层流体泄漏，并提供井眼稳定性。
固井工艺流程是一个复杂而精密的过程，需要严格的操作和监控，以确保固井质量和井口安全。
二、固井工艺流程概述固井工艺流程包括准备、设计、施工和质量控制等步骤。
下面将详细介绍每个步骤的内容和重要性。
1. 准备阶段准备阶段是固井工艺流程的首要步骤。
在这一阶段，需要进行井筒清理、排水、装填固井材料和准备固井设备等工作。
井筒清理是为了清除井眼内的杂质和废弃物，保证固井质量。
排水是为了排除井眼内的水分，防止固井材料受潮。
装填固井材料是为了填充井眼，固定套管并提供井壁稳定性。
准备固井设备是为了确保施工过程中的顺利进行。
2. 设计阶段设计阶段是固井工艺流程中的关键步骤之一。
在这一阶段，需要根据地层条件、井眼尺寸、井口压力等因素，合理选择固井材料、固井液和固井方式。
固井材料包括水泥和固井添加剂，用于填充套管与井眼之间的空隙。
固井液是一种特殊的液体，用于输送固井材料和控制井眼压力。
固井方式有多种选择，如常规固井、套管充填固井和封隔固井等，根据实际需要选择最合适的方式。
3. 施工阶段施工阶段是固井工艺流程中最关键的步骤之一。
在这一阶段，需要将固井材料和固井液输送到井眼，填充套管与井眼之间的空隙，并形成固体固井体。
具体操作包括注水泥、压裂、固井材料计量和固井液循环等。
注水泥是将水泥浆注入井眼，填充套管与井眼之间的空隙。
压裂是通过注入高压液体，使井壁产生裂缝，增加油气流通性。
固井材料计量是为了保证固井质量和固井效果。
固井液循环是为了保持井口压力稳定，防止井壁塌陷。
4. 质量控制阶段质量控制阶段是固井工艺流程中不可或缺的一环。
在这一阶段，需要对固井过程进行实时监控和数据记录，以确保固井质量。
具体措施包括压力监测、温度监测和流量监测等。
压力监测是为了控制井口压力，防止井壁塌陷或泄漏。
温度监测是为了控制固井材料的凝固时间，保证固井效果。
第二章 固井(删减版)
【 GC-40-17】
Part A 固井水泥车
化验仪器 散灰系统
Part B 固井套管附件 Part C 固井水泥浆外加剂
1. 2.
车载平台计算机自动控制水泥 浆密度，流量和密度 通过计算机液压系统控制所有 的开关操作阀门 精 确 泵 注 计量 和 过压 保 护 系 统，确保固井安全和质量
PART A-1
的影响还大。
水泥胶结测井 声波测井(CBL) 根据声学原理 向地层发射声波或振动信号，再 接收并记录信号往返的时间。 没有水泥固结的自由套管能够 振动并发生强信号； 如果水泥将地层和套管固结牢 固，则收不到套管振动信号，只 能接收到套管处的地层信号。 在简单声波测井曲线中，当水 泥与套管固结而未与地层固结时 也可收到信号，但由于水泥与地 层之间有泥饼干扰，则收到信号 就很微弱，所以对水泥与地层因 结情况的鉴别就比较困难。
HDC 公司总经理
与利比亚专家探讨技术 参加煤层气项目技术研讨 指挥 SQ-2 井固井作业 参加 FCC-206V 作业
寿阳 FCC-206V 固井作业现场
HDC 技术总监与 美国 FAR EAST ENERGY 合营
HDC 固井操作手 正在连夜进行固井操作
HDC 固井操作手 正在紧张的安装井口
PART B
套管附件体系
1. 2.
公司提供所有满足套管尺 寸的套管附件 同时提供可钻式和不可钻 试附件
1.
PART C
14 种水泥外加剂 2.
依靠成熟的水泥外加剂可 以调配出不同类型的水泥 浆 运用水泥浆技术解决煤层 气井固井技术难题
针对煤层气井的固井技术和工艺
研究煤层气固井技术， 首先要考虑的 两个因素：
固井设备、仪器、工具、材料简介
固井
杜84-38-162固井设计一、基础数据1.原井基础数据人工井底：1705m 油套水泥返深:600 m 油补距: 3.88 m 套补距:4.2m 油套：φ139.7 ×2780 m，壁厚7.72mm.射孔井段厚度/层数，6.6m/3层 .平均孔隙度17％层位：杜家台射孔段厚度：6.6m2.试挤情况： 10min挤清水1m3压力15MPa不升不降3.设计数据设计挤灰半径：1m设计水泥浆密度：1.80～1.90g /cm3井温：75℃设计水泥浆稠化时间：180min添加剂：缓凝剂1‰，降失水剂1﹪。
钻杆内容积：2.34m3 /km,钻杆闭排体积：4.48 m3 /km套管内容积：20.5m3 /km,环空容积；16m3 /km,127套管内容积9.8 m3 /km127套管闭排容积12.66m3 /km127套管环空容积7.84方/千米127套管长度150m73钻杆长度二、施工目的修套后下127衬管完井，转SAGD注汽井。
三、水泥量计算水泥浆的用量由以下公式计算：固井段环空体积V固井段长度h=150m环空容积V4=V3h =150/100×7.84≈1方考虑稠油层漏失附加量3方，混浆及预留水泥冒附加量2方共需水泥浆：V=环空容积＋漏失附加量＋混浆及水泥冒附加量=1＋3＋2=6方折合干水泥根据公式：t=1.435V(r水泥浆-1)（V取6m3，r为水泥浆密度，取1.853/g cm）t=1.465×6×(1.85-1)≈7.5(吨)外加量：地面管线预留1 m3预计G级油井水泥8.5吨。
水泥添加剂：降失水剂5％，缓凝,1％，分散剂5％，消泡剂5％.四、水泥浆性能水泥浆密度，1.85g/cm3。
适用井温210℃。
稠化时间，188min。
初始稠度28BC。
候凝时间48h。
强度22MPa五、施工步骤1、正循环泥浆1至2周，观察悬重、泵压、排量及漏失量。
洗净环空内的残砂，2、悬挂器座挂，倒开中心管。
固井设计
第七章固井设计7.1 套管柱强度设计7.2 注水泥设计7.3 固井质量检测与评价7.3.1 注水泥质量要求（1）油气层固井，设计水泥返高应超过油气层顶界150cm，实际封固油气层顶部不少于50cm。
其中，要求合格的水泥环段，对于浅层2000m的井不少于10m，深于2000m的井不少于20m。
（2）为了保证套管鞋封固质量，油层套管采用双赛固井时，阻流环距套管鞋长度不少于10m，技术套管一般为20m，套管鞋应该尽量靠近井底。
（3）油气层底界距人工井底不少于15m。
其中，第（2）条是为了防止上胶塞下行时所刮下的套管内表面上的液膜浆体污染水泥浆，而影响套管鞋附近的水泥封固质量；第（3）条是为了满足采油方面的需要。
7.3.2 水泥环质量检测和评价1、井温测井水泥水化反应是一放热反应，凝结过程中所放出的热量通过套管传给套管内流体，可使井温温度上升一定数值；而环空中没有水泥的井段，井内温度为正常温度。
利用这一特征，可以测定水泥浆在环空中的返高位置。
2、声幅测井声幅测井是根据声学原理所进行的测井。
在井下，从测井仪声波发射器发射出声波，声波向四周以近似球状的波阵面发散，通过不同介质和路线后传播到接收器。
最先到达接收器的是沿着套管传播的滑行波所产生的折射波，其次是传到地面后又传播回来的地层波。
尽量在钻井液内声波的传播距离最短，但是由于在钻井液内声速相对较低，所以钻井液波到达最迟。
声幅测井记录是最先到达的套管波的首波幅度。
套管内钻井液的分布及性质是不变的，因此向管内散失的能量为恒定值。
在此基础上，套管波的衰减程度管外水泥与套管的胶结情况。
实验证明，套管首波幅度的对数与套管周围水泥未胶结部分所占套管周长的百分数之间存在线性关系，即与套管胶结的水泥越多，所接收的声幅越小；而当管外全为钻井液时，多接收的声幅最大。
实际的深海声幅测井远比这复杂，以上述为基本原理。
沿井深由下而上进行测试，就可得到一条沿井深反映水泥与套管胶结情况的声幅测井曲线。
稠油热采井完井设计
稠油热采井完井设计稠油热采井是指通过注入热质体（例如蒸汽）将稠油加热，减低其粘度，从而实现较好的采油效果的一种采油方法。
稠油热采井完井设计的目标是保证井筒的完整性以及实现稠油有效的采集。
以下将详细介绍稠油热采井完井设计的几个关键方面。
1.井别和井型选择：稠油热采应选择合适的井别和井型。
井别常用的有垂直井、水平井、斜井等。
水平井是稠油热采的首选，因为水平井能够增加井底面积，提高稠油的采集效率。
而斜井则可以增加地层接触面积，有利于热量的传导。
2.钻完后的固井设计：稠油地层常常具有较高的渗透率，因此对井筒的固井非常重要。
固井设计应考虑稠油地层渗透率和井周地层的力学特性。
常用的固井材料有水泥和陶粒；固井工艺包括井筒预处理、套管运送、水泥浆充填和水泥浆固化等步骤。
固井需要保证井筒的完整性和固定套管，以防止地层的水和气进入井筒。
3.井筒表面的保温设计：稠油热采需要用到蒸汽等热质体，为了保证热能有效地传递到地层，井筒表面需要进行保温设计。
常用的保温材料有矿绵、钢皮耐火胶板等，可以降低热量的散失，提高整个采油系统的效率。
4.井底设备的选择和布置：稠油热采井底设备的选择和布置也是完井设计的关键。
井底设备主要包括蒸汽喷射器、热井口等设备。
蒸汽喷射器的选择需要考虑到井深、地层温度、油藏压力等因素。
而热井口则是将热能引入到地层的关键装置，其布置需要考虑到热量的均匀传递以及对井筒的保护。
5.安全措施：稠油热采井完井设计还需要考虑到安全措施。
稠油热采过程中，温度高、压力大等因素可能导致安全事故的发生。
因此需要合理设计井筒的通风、排水系统，保证井口和井筒的距离，设置防喷溅装置等，以提高工作人员的安全性。
6.井口设施：最后，完井设计还需要考虑到井口设施的设置，包括井口阀室、产油管道、测量仪表等。
井口设施的合理设计有助于井口操作的方便和井口生产的高效。
总之，稠油热采井完井设计要综合考虑地层特征、采油工艺、设备选择等多个因素。
通过合理的设计，可以保证井筒的完整性、提高采油效率，实现稠油的有效采集。
固井工艺技术介绍
固井工艺技术介绍固井是一种油田工程术语，是一种在钻井完毕后进行的一种工艺技术。
固井的主要目的是为了保证油井的安全生产以及生产效率的提升。
固井工艺技术主要包括固井设计、固井材料、固井操作和固井质量监控等内容。
接下来将介绍固井工艺技术的相关内容。
首先是固井设计。
固井设计是固井工艺技术的第一步，也是至关重要的一步。
固井设计需要考虑井口条件、地层情况、井身结构、井口状况等多方面因素，来确定固井的材料、技术和工艺等细节。
合理的固井设计可以确保井下油气的安全生产，提高固井的成功率。
其次是固井材料。
固井材料主要包括固井水泥、固井搅拌液等。
固井水泥是固井中最关键的材料之一，它需要满足强度、粘度、密度等多种性能要求。
固井水泥主要用于封堵地层裂缝、巩固井壁等。
固井搅拌液主要用于保持井筒稳定、减少钻头抛失等。
固井材料的选用要根据具体情况进行合理选择，以确保固井质量。
再次是固井操作。
固井操作是固井工艺技术的核心环节，包括固井设备搭建、固井材料加入、固井搅拌、固井施工等过程。
固井操作需要专业的操作人员和先进的设备来完成，要注意操作规范、施工流程、安全防护等方面。
固井操作质量直接影响固井结果，必须高度重视。
最后是固井质量监控。
固井质量监控是固井工艺技术的最后一环，通过监测固井过程中的各项参数和数据，来评估固井质量是否符合要求。
固井质量监控包括实时监测、常规检测和质量评估等内容，需要及时处理发现的问题，并采取相应的措施来保证固井质量。
总的来说，固井工艺技术是油田工程中非常重要的一个环节。
通过科学合理的固井设计、选择优质的固井材料、规范操作和严格的质量监控，可以确保油井的安全生产和高效运营。
希望相关从业人员能够加强对固井工艺技术的学习和实践，不断提高固井水平，为油田工程的发展做出更大的贡献。
固井
14
三、影响固井质量的因素
井眼 套管 水泥浆
钻井液
（a） （a）套管不动
（b）
（c） （c）钻井液将被替完
15
旋转套管提高顶替效率示意图
（b）套管开始转动
三、影响固井质量的因素
2. 套管居中：
通常用套管居中度或偏心度来表示，这是提高 顶替效率的最关键因素。 在相同注替条件下，居中度越高，或是偏心度
8. 电测数据：
电测数据的精确度直接影响到固井设计、水 泥化验、固井准备等的质量。 电测数据偏差大，将误导固井施工，导致固 井质量问题。
s
Rr
100 %
30
三、影响固井质量的因素
井径电测不准，导致：
水泥浆量设计偏差，水泥浆返高不合格
扶正器加放设计偏差，套管不居中
井底电测温度不准，导致设计的实验温度：
12
三、影响固井质量的因素
用公式来表达顶替效率：
Vc 100 % V
式中： η——顶替效率； Vc——封固段环空水泥充填的容积； V ——封固段环空总容积。
13
三、影响固井质量的因素
提高顶替效率的条件、措施有：
准备良好的井眼条件；
良好的钻井液性能；
合理加放扶正器，提高套管居中度；
越低，顶替效率越高。
要得到较高的顶替效率，通常要求居中度必须
s
Rr
100 %
达到67％以上。
16
三、影响固井质量的因素
居中度及其与顶替关系的图、公式表达：
式中：
W—窄边间隙 RH—井眼直径或 上层套管内径 RC—套管内径
中石化固井设计
HH74P78井生产套管固井设计设计单位：长庆固井公司第二固井工程项目部设计人：叶雪松设计时间: 2013年11月22日初审人: 蒋敏初审时间: 2013年11月22日审核人：冯文革审核时间：2013年11月22日川庆钻探工程有限公司长庆固井公司审批意见同意按此施工设计组织固井施工审批人：王政庆2013-11-22目录一、基本情况 (1)二、主要依据 (1)三、井身结构与固井方法 (2)四、压力计算 (3)五、套管设计 (3)六、水泥量计算 (4)七、水泥浆设计及性能 (5)八、套管内顶替量计算 (6)九、顶替终了最高泵压计算 (6)十、井底静止温度计算和水泥浆最高受热温度 (6)十一、施工程序 (6)十二、施工时间计算 (7)十三、施工技术措施 (7)十四、井控注意事项 (9)十五、HSE管理 (9)十六、HH74P78井固井作业应急预案 (10)十七、附件(稠化曲线图) (12)一、基本情况1、井别：开发井井型：水平井2、地理位置：甘肃省镇原县中原乡武亭村前庄组3、构造位置：鄂尔多斯盆地天环坳陷南端。
4、施工井队：川庆40002钻井队5、完钻井深：3782m，垂深：2379.05m，造斜点：1921m。
6、套管尺寸：φ139.7mm生产套管7、套管下深：3781.76m8、阻位：3749.17m9、水泥返高：返至地面10、油气层位置：-11、井径数据该井平均井径：二、主要依据1.设计主要依据《HH74P78井钻井工程设计(二级井身结构)》、《HH74P78井钻井工程轨迹调整设计》、实际钻井数据、测井数据。
2.钻井复杂情况描述无。
3.固井难点一次性封固3782米井段，水平段有1165米的裸眼段，容易造成水平段底部混浆；下套管摩阻大、封固段较长，该井所在区块承压能力低，普遍渗漏，固井时容易发生漏失。
4.技术措施填充段采用低密高强水泥浆体系，减少目的层所受压力；注灰过程中，保证水泥浆密度均匀，稳定；替泥浆过程中防止排量忽高忽低，减少激动压力。
固井技术规范
2009年5月第一条 固井是钻井工程的关键环节之一，固井质量对于延长油气井寿命和发挥油气井产能具有重要作用。
为提高固井管理和技术水平，保障作业安全和质量，更好地为勘探开发服务，依据有关规定制定本规范。
第二条 固井工程应从设计、准备、施工和检验环节严格把关，采用适应地质和油气藏特点及钻井工艺的先进适用固井技术，实现安全、优质、经济、可靠的目的。
第三条 固井作业应严格按照固井设计执行。
第二章 固井设计第一节 设计依据和内容第四条 应以钻井地质设计、钻井工程设计、实钻资料和测井资料为基础，依据有关技术规定、规范、标准进行固井设计并在施工前按审批程序完成设计审批。
第五条 进行固井设计时应从井身质量、井眼稳定、井底清洁、钻井液和水泥浆性能、固井施工等方面考虑影响施工安全和固井质量的因素。
第六条 固井设计中至少应包含以下内容：（1）构造名称、井位、井别、井型、井号等信息。
（2）实钻地质和工程、录井、测井资料等基础数据。
（3）管柱强度校核和管串结构设计、水泥浆化验数据、固井施工参数等关键施工数据的计算和分析结果。
（4）固井施工方案和施工过程的质量控制、安全保障措施。
（5）应对固井风险的技术预案和HSE预案。
第七条 用于固井设计的重要基础数据应从多种信息渠道获得验证，尽量避免以单一方式获得数据。
第二节 压力和温度第八条 应根据钻井地质设计、钻井工程设计、实钻资料、测井资料评估或验证地层孔隙压力、破裂压力和坍塌压力。
第九条 确定井底温度应以实测为主。
根据具体情况也可选用以下方法：第三节 管柱和工具、附件第十条 套管柱强度设计应采用等安全系数法并进行双轴应力校核，高压油气井、深井超深井、特殊工艺井还应进行三轴应力校核。
第十一条 高压油气井和深井超深井的管柱强度设计应考虑螺纹密封因素。
热采井的管柱强度设计应考虑高温注蒸汽过程中的热应力影响。
定向井、大位移井和水平井的管柱强度设计应考虑弯曲应力。
第十二条 对管柱载荷安全系数的一般要求为：抗外挤安全系数不小于1.125，抗内压安全系数不小于1.10，管体抗拉伸安全系数不小于1.25。
井身结构设计与固井
执行情况回顾
定期对安全保障措施的执行情况进行回顾和总结，分析存在的问题和不足，提出改进措 施和建议。
持续改进方向和目标设定
持续改进方向
根据风险评估和安全保障措施执行情况 ，明确井身结构设计与固井过程中需要 持续改进的方向和重点。
压力监测
实时监测注浆过程中的压力变 化，确保注浆过程平稳、安全 。
异常情况处理
对注浆过程中出现的异常情况 ，如漏失、气窜等，及时采取
有效措施进行处理。
顶替效率提升措施实施
优化顶替流态
通过调整顶替液的性能、流量等参数，优化 顶替流态，提高顶替效率。
增加顶替排量
在保证安全的前提下，适当增加顶替排量， 提高顶替速度和效率。
VS
目标设定
设定明确、可量化的改进目标，包括降低 风险等级、提高安全保障措施的有效性等 ，为持续改进提供明确的方向和动力。
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材料准备
根据设计要求，准备好所需的 水泥、添加剂等材料，并对其
进行质量检验。
施工方案制定
根据井身结构、地质条件等因 素，制定详细的施工方案和应
急预案。
注水泥浆过程监控
水泥浆性能监控
实时监测水泥浆的密度、流动 性、失水量等性能指标，确保
其符合设计要求。
注浆速度控制
根据井深、井径等因素，合理 控制注浆速度，避免出现注浆 不均、堵管等问题。
井身结构的重要性
井身结构设计的合理与否直接影 响到钻井施工安全、速度和成本 ，以及后续油气开采的效率和效 益。
设计原则与规范要求
设计原则
固井施工设计与套管固井技术措施浅谈
固井施工设计与套管固井技术措施浅谈摘要：本文结合某井钻井施工实际，围绕该井井身结构及固井技术难点，从井眼准备、设备准备、下套管作业，以及一开、二开套管固井技术进行了论述，以为该井固井施工提供技术参考。
关键词：固井施工；固井技术；设计3固井设计3.1井眼准备电测以前通井、循环，保证电测工具顺利下入。
电测完通井，对起钻遇阻、卡井段、缩径段和井眼曲率变化大的井段反复划眼或进行短起下；下入套管前应在井眼底部打入润滑钻井液，减少下套管摩阻。
井内钻井液性能良好、稳定，符合固井施工要求。
在保证井下安全的前提下，尽量降低粘切，降低含砂量。
下套管前通井及注水泥前，均以较大排量洗井，洗井时间不少于两个循环周。
洗井循环中，应密切注意观察振动筛返出岩屑量的变化、钻井液池液面变化。
同时，应慢速转动钻具防粘卡。
3.2设备准备检查、准备下套管工具：吊卡、大钳、卡瓦、气动卡盘、灌钻井液管线等。
循环系统中用于顶替作业的各钻井液罐（包括储备罐）各闸门应灵活可靠。
从下套管开始，整个固井施工过程中，井口装置应达到既能关闭套管与井眼环空又能关闭钻杆与井眼环空的要求。
认真检查悬吊系统，井口、游车、天车一条线，下套管前应根据大钩负荷更换大绳，确保下套管安全。
3.3下套管作业套管及附件、工具等送井前认真检查：通径、丈量、清洗丝扣，不合格套管严禁下入。
按下入次序对套管进行编号、记录。
套管及附件、工具上钻台时要戴好护丝，严禁碰撞。
下入下部附件时，浮箍及浮箍以下所有套管及附件要涂丝扣胶，套管丝扣使用标准套管螺纹密封脂，以提高套管的气密封能力。
按设计要求安装套管扶正器。
下套管采用套管钳按API规定的最佳扭矩上扣。
严格控制套管下放速度，一般不超过0.46m/s。
下套管中途禁止停顿，根据情况可以在3～5m范围提放管柱，防止粘卡，并时刻注意悬重变化。
下套管操作要平稳，严禁猛刹、猛放。
下放套管遇阻时，一般控制下压载荷不超过井下套管浮重的60％。
上提时保持最小抗拉安全系数不低于1.5。
第六章 固井
pper
fn
Sb
Sf
H n 1,i Hn
SK
通过数字计算或作图法找到与ρpper相等的地层 压力梯度所对应的井深，该井深即为尾管下入深
度的初选点。
校核尾管的下入深度初选点是否会发生卡套管
30
井身结构设计
步骤
ρf
1、定中间套管最大下入 深度假定点。
ρp
根据可能钻遇的最大地
层压力求设计破裂压力
梯度
35
（2）套管和井眼尺寸的选择和确定方法
确定井身结构尺寸一般由内向外依次进行，首先确定 生产套管尺寸，再确定下入生产套管的井眼尺寸，然 后确定中间套管尺寸等，依此类推，直到表层套管的 井眼尺寸，最后确定导管尺寸。
生产套管尺寸根据采油方面的要求来确定。勘探
井则按照勘探方面的要求来确定。
套管与井眼之间有一定间隙，合理间隙值与井身
第六章 固 井 （Cementing)
1
第六章 固 井
概述
第一节 井身结构设计 第二节 套管及套管柱强度设计
第三节 油井水泥
第四节 注水泥
2
概述
1、固井工程的概念 为了加固井壁，保证继续钻进，封隔油、气和水层，保证勘探期间的
分层试油及在整个开采中合理的油气生产，为此下入优质钢管，并在井筒 与钢管环空充填好水泥的作业，称为固井工程。
➢ 候凝时间通常为24小时或48小时，也有72小时或几小时的 ，候凝时间的长短视水泥浆凝固及强度增长的快慢而定。 候凝期满后。
测井进行固井质量检测和评价
10
概述
（a）
（b）
（c）
（d）
（e）
图7-2 注水泥工艺流程示意图
（a）循环钻井液 （b）注隔离液和水泥浆 （c）替浆 （d）替浆 （e）碰压
固井设计规范
六、水泥浆返高常规设计
套管层次 隔水导管 首浆返高 尾桨返高 泥面
泥线
表层套管 ≤泥线悬挂器 至上层套管鞋以上100～150m 技术/油层套管（单级） 据实际井眼条件调整
100～200m
100～200m 300m～500m 油气层顶部以上150m
第二级至上层套管鞋以上100～150m 第一级≥300m 技术/油层套管（分级） 油气层顶部以上150m 油气层顶部以上150m
前置液返高 (m) 2:1
接触时间 (min)
7 ～ 10 7 ～ 10
3:1或4:1
水泥塞
冲洗液和紊流隔离液
注：考虑防漏窜，地层孔隙压力＜前置液液柱压力＜地层破裂压力 ；
20
接触时间
接触时间定义：是指顶替过程中流体（清洗液、隔离
液和水泥浆）流过环形空间某一点所经历的时间。
只用冲洗液或紊流隔离液时，要求用量满足 10min 接触时间，其用量可计算如下：
6
4.2 平衡注水泥基本要素 1. 准确掌握各种地层压力范围值. 2. 设计满足压力控制要求的水泥浆. 3. 准确测定各种入井流体流变性并具有可 调能力. 4. 优化组配环空浆柱结构的密度和流变性. 5. 确保施工水泥浆密度达到设计要求.
7
三、套管扶正器安放间距设计
安放位置应选较致密和井眼较规则井段。 应根据主要封固井段的地层岩性、井眼条件、钻井 液性能以及钻井实际情况，确定套管扶正器的安放 间距和使用数量。 推荐以下位置“2根套管装1只”
28
6、固井前循环钻井液时间
正常情况下，下完套管注水泥浆前应充分、大排量 循环钻井液，循环总量不低于1.5～2倍实际井眼容 积量。最大循环排量应接近于设计替浆时最大排量 现场可根据实际循环返出及井下情况适当延长循环 时间；重点确认：震动筛无沉砂返出、循环泵压稳 定、钻井液性能稳定、井下无漏、涌等情况、气全 量<3%。
尾管固井技术及其设计应用浅谈
尾管固井技术及其设计应用浅谈1. 引言1.1 尾管固井技术的背景尾管固井技术的背景源于对钻井安全和有效性的不断追求，随着石油勘探和开发深度的不断增加，传统的固井技术已经不能完全满足需求。
尾管固井技术的出现填补了这一空白，有效地解决了地层流体返升、井眼崩塌和井底溃塌等问题，使得钻井作业更加高效和安全。
尾管固井技术的背景是钻井作业对安全和有效性的追求，是石油勘探和生产技术的不断创新和发展的产物。
通过不断改进和优化，该技术在石油工业中发挥着重要的作用，为油气资源的开发和利用提供了技术支持和保障。
1.2 尾管固井技术的意义尾管固井技术的意义在于提高油气井的安全性和生产效率。
通过尾管固井技术，可以有效避免井下漏失情况，保障井筒的完整性，减少井下事故的发生。
尾管固井技术可以提高油气产能，增加采收率，降低注水量，优化油气井生产，提高井口的产量和压力，从而减少开采成本，提高油田的经济效益。
尾管固井技术还可以保护地下水资源，减少油气井的环境污染风险。
通过科学合理设计和施工，能够有效防止油气井对地下水质的污染，保障地下水资源的可持续利用。
尾管固井技术的意义主要体现在提高油气井的安全性、生产效率和经济效益，保护地下水资源，降低环境污染风险，推动油气行业的可持续发展。
通过不断改进和应用尾管固井技术，可以更好地满足社会对能源的需求，促进油气行业的健康发展。
2. 正文2.1 尾管固井技术的基本原理尾管固井技术的基本原理是指在油井钻进完成后，为了确保油井的安全稳定以及有效产能，需要在井眼中设置尾管，并通过特定的方法进行固井。
尾管固井技术的基本原理主要包括以下几个方面：尾管固井技术是指在井眼中安装尾管，尾管是一种小口径的管道，通常是钢管或者塑料管，通过尾管可以实现井口与地面之间的连通。
尾管的安装位置一般在油井完井后的最后一段井眼中，起到了固井的作用。
尾管固井技术的原理是通过在尾管内注入固井液，固井液会在井眼中形成固井环，将井眼壁固定在一起，防止井眼坍塌和污染。
尾管固井技术及其设计应用浅谈
尾管固井技术及其设计应用浅谈尾管固井技术是一种在油田开采过程中常用的固井方式。
它的设计和应用对于油田的安全、高效开采具有非常重要的意义。
本文将对尾管固井技术及其设计应用进行一些浅谈，以期能够更好地了解和应用该技术。
一、尾管固井技术的原理和特点尾管固井技术是指在井眼完钻后，通过在井眼内下入钢管（尾管），并将水泥浆灌入尾管与井壁之间的空隙，使其固定在井眼中。
尾管固井技术主要的原理是通过水泥浆的固化，将尾管稳固地固定在井壁上，以实现井眼的密封和固定。
尾管固井技术的特点主要有以下几点：1. 安全性高：采用尾管固井技术可以有效地防止井眼坍塌和井壁失稳的问题，提高了井下工作的安全性。
2. 简便易行：尾管固井技术相对于其他固井方式来说，操作相对简便，上下汇有垂直度，满足要求，整体性好。
3. 成本低：相比于其他固井方式，尾管固井技术的成本较低，适用于一般的油田开采作业。
4. 适用范围广：尾管固井技术在各种井眼条件下均适用，适用性广泛。
尾管固井技术的设计应用主要包括钢管尺寸设计、水泥浆设计和固井质量控制等方面。
1. 钢管尺寸设计：尾管在井眼内的尺寸设计是尾管固井技术设计中的一个重要环节。
尾管的尺寸需要根据井眼的直径、井深和井眼条件等因素来进行设计，以确保尾管的稳固固定。
2. 水泥浆设计：水泥浆的设计是尾管固井技术设计中的另一个重要环节。
水泥浆需要具有一定的流变性能和硬化性能，以确保在注入尾管与井壁之间的空隙时能够有效地固化尾管。
3. 固井质量控制：尾管固井技术的应用过程中需要进行严格的质量控制，包括固井施工过程的监控和固井质量的评估等方面，确保固井质量达标。
尾管固井技术的设计和应用是一个比较系统的工程，需要综合考虑井眼条件、井下环境、固井设备和材料等因素，以确保固井效果符合要求。
三、尾管固井技术的发展趋势和应用前景随着油田开采技术的不断发展和油气资源的逐渐枯竭，尾管固井技术也在不断地进行改进和创新。
未来尾管固井技术的发展趋势和应用前景可以预见是：1. 技术不断更新：随着油田水平井、水平井井眼扩径的应用，尾管固井技术的应用也将不断更新，以适应更多的井眼条件和复杂的井下环境。
固井工艺设计的四项原则
固井工艺设计的四项原则
1.安全原则：固井工艺设计应始终以安全为首要考虑。
在设计过程中，需要考虑井口和井下的安全风险，并采取相应的措施来预防事故的发生。
例如，选择适当的固井材料和设备，确保其具备足够的强度和稳定性，以应对井压和地质条件的变化。
2.可靠性原则：固井工艺设计应确保固井质量的可靠性。
这意味着固井设计应满足井筒完整性和气密性的要求，防止井壁崩塌和井身泄漏等问题。
为了实现可靠性，需要合理选择固井材料和工艺参数，并进行充分的工程监测和质量控制。
3.经济原则：固井工艺设计应注重经济效益。
在设计过程中，需要综合考虑成本、效率和质量等因素，以最大程度地降低固井成本并提高效率。
例如，可以采用合理的固井材料和工艺，优化固井方案，减少不必要的操作和材料浪费。
4.环境友好原则：固井工艺设计应考虑对环境的影响，并采取相应的措施来减少环境污染和生态破坏。
在设计过程中，需要选择环保型的固井材料和工艺，防止固井液和废弃物对土壤和水源的污染，并合理处理固井废弃物和排放物。
固井设计
计
的
原
则
①平衡压力原则：在顶替与侯凝过程中，环 空压力 处于压力平衡状态，既不会压漏 地层，也不会使 油气水窜入环空。 ②数据准确、计算依据充分。 ③技术措施要有针对性。 ④对复杂问题的预见与处理能力。
固井设计应具备以下基础知识
①地质知识：能够简要了解封固地层的 物理化学特性。 ②油田化学知识：对泥浆体系性能和水 泥浆体系与外加剂都应有了解。 ③力学知识：流体力学知识和材料力学 知识。 ④机械知识：
固井设计基础
固 井 设 计 的 重 要 性
固井设计是固井施工的依据，是设 计者的业务水平、施工者的技术能力的集 中体现。固井设计不仅是施工者进行作业 的指南，也是工程发包单位对固井施工的 过程进行监控的强有力的工具，也就是说， 固井设计不仅服务于乙方，也同时服务于 甲方。
固 井 施 工 设 计 的 内 容
固 井 设 计 的 计 算 方 法
（三）水 泥 浆 量 计 算
③ 套管内水泥量计算 2 Vcp di h 4 式中di—套管内径，m ④ 人工井底 h—水泥塞高度，m
Vb
4
D 2l
l—人工井底长度，m ⑤干灰与配浆水量
水泥浆密度 s
水泥质量＋水质量 水泥体积＋水体积
1m3水泥浆需用水泥量 Q c ( s w )
完成以上的步骤之后，就可按规定 的格式开始编写固井施工设计。
固 井 设 计 的 计 算 方 法
（一）井 温 的 计 算
井温是开展水泥浆实验的基本条件，水泥石抗压强度实验所用的温度 一般采用井底静止温度，水泥浆稠化、失水及流变性等实验一般采用井 底循环温度。 井底静止温度： 井底循环温度： 经验公式： Te—泥浆出口温度
固井设计规范(T1)
十一、管外水泥膨胀封隔器位置设计原则
按照分层开发的需要，管外水泥膨胀封隔器应设置 在分层开发的相邻生产层、油水层或油气层之间的 井眼较规则的位置；
高压井管外水泥膨胀封隔器应设置在环空尾浆顶部 且井眼较规则的位置，但应准确计算施工压力，合 理选择剪切销钉的压力；
度g/cm3
ρm----------一级固井前钻井液密度g/cm3 H------------漏失地层垂直深度m
2、设计中应考虑固井工具及附件的作业能力和施工 安全：
井斜小于或等于30°宜采用重力开孔式分级箍。井 斜大于30°宜采用液压开孔式分级箍；
分级箍应安放在岩性致密、不垮塌、井径规则的井 段；
五、环空水泥浆返高设计
1、设计原则
应满足下一步安全钻井或完井作业、油田安全开发 以及今后采取增产措施的需要；
应能有效的封固油、气、水层，以及要求必须封固 的腐蚀性、蠕变、垮塌、漏失等复杂地层；
应满足钻井工程对套管保护提出的特殊要求，如： 提高套管抗挤、抗内压强度或避免套管因过度磨损 而发生断裂等；
Pf：地层破裂压力。
Pp
Pa
1.1 平衡压力设计原则
候凝过程 控制失重 防止窜流
Pa + Pc < Pp Pc：地层流体在水泥 浆的流动阻力， 与水泥浆的静胶凝强 度发展有关。
Pp
Pa
套管居中：定向井、大斜度井、大位移井或水平井 的油、气、水层及间隔层段套管偏心度小于30%。
应满足抵御海洋恶劣环境和保护环境所提出的要求 ；
应符合平衡压力固井原则；
六、水泥浆返高常规设计
注：返高设计要参考浆柱动静态下的经验计算公式
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钻井工程方案的编制方法－固井技术 延迟凝固注水泥技术 在下套管前先把缓凝水 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。
钻井工程方案的编制方法－固井技术 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
钻井工程方案的编制方法－固井技术 管外封隔器封隔技术
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。
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。
钻井工程方案的编制方法－固井技术 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。
钻井工程方案的编制方法－固井技术 反循环注水泥技术 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。
钻井工程方案的编制方法－固井技术
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
钻井工程方案的编制方法－固井技术
分级注水泥技术
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
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。
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
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
尾管顶部注水泥技术
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。
钻井工程方案的编制方法－固井技术 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
钻井工程方案的编制方法－固井技术
• ①是一次性工程：固井一旦出现工程事故或质量不好很难补救。
• ②是隐蔽性工程：固井的流程大部分都在井下，固井过程中出现问
题要求现场工程师有很好的判断和采取最合理的处理方法。 • ③是一项复杂的工程 ：固井质量的相关联因素较多，包括地层的活
次或三次完成的技术Βιβλιοθήκη 。压差式 机械式分级箍
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
钻井工程方案的编制方法－固井技术
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
钻井工程方案的编制方法－固井技术
普通水泥浆
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。
钻井工程方案的编制方法－固井技术 常规水泥浆体系
加入降失水剂、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。
钻井工程方案的编制方法－固井技术 高密度水泥浆体系
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。
低压油层 封隔器
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
封隔器 高压油层 引鞋
封隔器在高压井固井中的应用
管外封隔器可以 用水泥膨胀，封 隔油气水层，不
钻井工程方案的编制方法－固井技术 内管注水泥工艺技术
又称“内插法”固井。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。 优点：提高顶替效率；防止混浆，提高质量；节约水泥，降低成本；
跃程度、井眼的质量、泥浆的性能等。固井过程中需要多工种、多
岗位的协同配合。 • ④是成本消耗大、花钱多的工程。国外固井的成本占到整个钻井成 本的30%。 • ⑤是整个完井工程中的一道关键工序。固井质量的好坏直接影响油 井的最终采收率。
固井的目的 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 表层 管
套管分类及作用
根据用途不同分：导
技术套管
管（隔水管）、表层 套管、技术套管、生 产套管。
油 层 套 管
钻井工程方案的编制方法－固井技术
固井工艺 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
封隔器
用水泥固井，避
免了对油气层的 污染
油气层
封隔器
钻井工程方案的编制方法－固井技术 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。
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。 常用于泥浆密度高于 1.90以上的高压井固井。 常规的加重方法水泥浆 密度达到2.4以上时水泥 浆开始变的不稳定。