固井口工具及套管附件
钻井的八大件
钻井的八大件：天车，大钩、游车、井架、泥浆泵、水龙头、绞车、转盘钻井作业的八大系统（起升系统、旋转系统、钻井液循环系统、传动系统、控制系统、动力驱动系统、钻机底座、钻机辅助设备系统循环系统包括钻井泵，地面管汇、泥浆罐、泥浆净化设备等，其中地面管汇包括高压管汇、立管、水龙带，泥浆净化设备包括震动筛、除砂器、除泥器、离心机等。
钻井泵将泥浆从泥浆罐中吸入，经钻井泵加压后的泥浆，经过高压管汇、立管、水龙带，进入水龙头，通过空心的钻具下到井底，从钻头的水眼喷出，经井眼和钻具之间的环行空间携带岩屑返回地面，从井底返回的泥浆经各级泥浆净化设备，除去固相含量，然后重复使用。
起升系统是为起升和下放钻具、下套管以及控制钻压、送进钻具服务的，钻具配备有起升系统。
起升系统包括绞车、辅助刹车、天车、游车、大钩、钢丝绳以及吊环、吊卡、吊钳、卡瓦等各种工具。
起升时，绞车滚筒缠绕钢丝绳，天车和游车构成副滑轮组，大钩上升通过吊环、吊卡等工具实现钻具的提升。
下放时，钻具或套管柱靠自重下降，借助绞车的刹车机构和辅助刹车控制大钩的下放速度。
在正常钻进时，通过吊环、吊卡等工具实现钻具的提升，下放时，钻具或套管柱靠自重下降，借助绞车的刹车机构和辅助刹车控制大钩的下放速度。
在正常钻进时，通过刹车机构控制钻具的送进速度，将钻具重量的一部分作为钻压施加到钻头上实现破碎岩层。
旋转系统是转盘钻机的典型系统，其作用是驱动钻具旋转以破碎岩层，旋转系统包括转盘、水龙头、钻具。
在钻井现场我们观察到的钻具包括：方钻杆、钻杆、钻铤和钻头，此外还有扶正器以及配合接头等。
其中钻头是直接破碎岩石的工具，有刮刀钻头，牙轮钻头、金刚石钻头等类型。
钻铤的重量和壁厚都很大，用来向钻头施加钻压，钻杆将地面设备和井底设备联系起来，并传递扭矩。
方钻杆的截面为正方形，转盘通过方钻杆带动整个钻柱和钻头旋转，水龙头是旋转钻机的典型部件，它既要承受钻具的重量，又要实现旋转运动，同时还提供高压泥浆的通道。
固井项目管理机构及岗位职责
固井项目管理机构及岗位职责一、为了搞好固井系统管理工程，落实中完、完井下套管及固井等各项措施及管理工作，确保固井质量合格，对固井工作将执行精细管理，并明确岗位与职责，重点抓住主要环节，特成立固井队工程技术管理小组。
二、职责：技术主管岗位职责1、全面负责固井队固井技术管理，严格贯彻执行固井技术规定和技术标准，确保靖边固井队固井质量合格率达到当年目标要求。
2、加强固井队与甲方及井队固井协作关系，并监督固井职责的落实情况。
3、开钻前认真分析钻井设计中的固井部分，按钻井设计提前做好固井前的准备工作（如：浮箍浮鞋、扶正器等）。
认为固井设计有问题的要及时召集有关单位开会，提出更改意见，反馈给甲方。
4、组织固井现场验收细则的制定与完善。
要求井队①准备足够的固井用水，确保水罐清洁，固井用水无污染；②固井前泥浆罐的清理工作，搞好泥浆净化，杜绝声幅遇阻；③套管的检查和丈量，按下井顺序编号、排列整齐；④ 负将套管安全下到预计井深，开泵循环，调整好钻井液性能。
⑤协助固井公司完成固井作业。
固井1队技术员兼队长技术主管固井项目部 质量环保安全部 总经理财务部综合办公室5、落实常规生产气井、定向井、水平井、复杂井和特殊工艺井固井的组织工作，包括：研究固井方案、审核固井设计、组织召开固井协作会和现场施工组织工作。
负责套管工具和附件（包括扶正器、浮箍、浮鞋、悬挂装置、分级箍、联顶节和φ273.1mm以下套管吊卡等）年度计划的制定、采购、维修保养、检验、送井和回收。
确保送井工具和附件质量合格率 100%。
6、单井编制固井施工方案：包括但不局限于水泥浆体系化验、配水；送井工具的名称、规格、数量及性能要求；方案中要有固井施工技术措施、固井作业过程HSE管理、工程应急、井控应急方面的措施及要求等，固井施工方案要严格按审批程序进行审核和审批。
7、发生固井质量问题时，及时组织召开分析会，找出原因，制定纠正预防措施。
8、发生固井事故或出现固井质量问题时及时逐级向上汇报，并负责组织固井事故的处理。
固井工具
1、采用双锥体结构，适合于重负荷尾管固井，悬挂器载荷分布更均匀对上层套管损伤小
2、送入工具丢手方便，只需下压一定吨位，即可轻松正转倒扣3、密封补芯可随送入工具提出，不需钻除
双锥双液缸尾管悬挂器
1、采用双液缸双锥体结构，悬挂器能力增强，悬挂载荷分布更均匀，坐挂成功率更高
2、送入工具丢手方便，只需下压一定吨位，即可正转，轻松倒扣
2、全部附件均由可钻性好的材料制成，且具有防转机构，容易钻除
3、配有顶替型打开塞，可用于连续双级注水泥作业
YFZ分级注水泥器
1、采用外关闭方式，钻内套时不会损坏关闭套2、打开关闭动作时，均不存在小腔液压压缩问题
3、全部附件均由可钻性好的材料制成，且具有防转机构，容易钻除
4、配有顶替型打开塞，可用于连续双级注水泥作业
1尾管悬挂器
种类
特性
液压尾管悬挂器
1、液压坐挂，操作简便
2、送入工具丢手方便，只需下压一定吨位，即可轻松正转倒扣
3、密封补芯可随送入工具提出，不需钻除
封隔式尾管悬挂器
1、将重力坐封封隔器与尾管悬挂器有机结合，具有封隔和悬挂尾管双重功能
2、封隔胶筒具有良好的抗酸、碱、油和高温性能
3、承受压差35MPa以上
1、直肋、螺旋肋两种形式
2、有铸钢、铸铝两种材质
5浮鞋、浮箍
种类
特性
FX型浮鞋、FG浮箍
1、内部材料均为PDC可钻
2、浮鞋底部带尾翼，可坐井底建立循环
FX-E浮鞋
内部材料均为PDC可钻
4、送入工具丢手方便，只需下压一定吨位，即可轻松正转倒扣5、密封补芯可随送入工具提出，无需钻除
液压机械双作用尾管悬挂器
1、集机械、液压两种坐挂机构于一体，坐挂成功率更高
第6章_固井工具
四、浮鞋、浮箍
guide shoe:用来引导套管柱顺利入井，接在套管柱最下 端的一个锥状体。 casing shoe:上端与套管相接，下端具有内倒角并以螺 纹或其他方式与引鞋相接的特殊短节。 float shoe:将引鞋、套管鞋和阀体制成一体的装置。
四、套管的受力分析
（2）、浮箍 1．定义 带回压阀并用混凝土浇注而成的能产生浮力的套管 接箍短节称为浮箍。 2．作用 用于技术套管或先期完成井，其作用与回压阀的作 用相同。
三、 固井胶塞
5.2下胶塞 由胶皮碗与内心组成。但内心是空的，有循 环孔，上部有橡胶隔膜。 下胶塞的作用：在注水泥浆之前，释放下胶 塞，用来隔开水泥浆与前置液。减少套管内 所注水泥浆的污染，同时擦净粘附在套管内 壁上的钻井液，并将其推挤到胶塞前面。当 下胶塞到达阻流板时，施加一个小压力即可 压破胶塞上部的橡胶隔膜，从而使水泥浆流 经胶塞，通过旋流短节等附件，被驱替到套 管与井壁之间的环形空间中。
五、扶正器
3．安放原则
要使扶正器能起到扶正作用，必须合理设计扶正器的安放位置、 数量及相邻两个扶正器之间的距离。 一般原则是：安放在油气层部位、井径规则和井斜方 位变化较大的井段。
4．分类 套管扶正器分为弹性扶正器和刚性扶正器，弹性扶正 器又弹簧式和焊接筋条式两大类。 (1)弹性扶正器按组装方式可分为焊接式、铆接式、组 装式、冲压式和限位式5种。 (2)弹性扶正器按形状可分单弓扶正器、双弓扶正器、 导流板式扶正器及小井眼扶正器。
二、固井水泥头
二、固井水泥头
1.1单塞水泥头结构
1-提环； 2-垫子； 3-水泥头盖子； 4-胶塞； 5-水泥头体； 6-密封圈压盖； 7-销子； 8-密封圈； 9-密封圈盒； 10-活接头； 11-销子密封圈压盖； 12-销子密封圈盒； 13-丝堵
固井工程技术基础
目录前言第一章固井概论第一节固井概念第二节固井的目的和要求第二章套管、固井工具、附件和材料第一节API套管标准和规范第二节固井工具、附件第三节固井材料第三章固井工程技术基础第一节固井工艺第二节固井水泥浆第三节注水泥施工程序第一章固井概述一、固井概念为了达到加固井壁，保证继续安全钻进，封隔油、气和水层，保证勘探期间的封层测试及整个开采过程中合理的油气生产等目的而下入优质钢管，并在井筒于钢管环空充填好水泥的作业，称为固井工程。
因此固井包括了两部分：下入套管的工艺和注入水泥浆的工艺叫做固井工艺。
固井作业固井作业是通过固井设计，应用配套的固井设备、辅助设备及工具，将油井水泥、水和添加剂按一定的比例混合后，通过固井泵泵注入井，并顶替到预定深度的井壁与套管、（套管与套管）的环形空间内，使套管与井壁、（套管与套管）之间形成牢固粘结。
固井设备总体示意图二、固井目的和要求1、固井的目的一口油井深达数千米，在钻井过程中常常遇到井漏、井塌、井喷等复杂情况，影响正常钻进，严重时甚至导致井眼报废。
遇到上述情况就应下套管固井，封隔好复杂地层后，再继续钻进，直到建立稳定的油气通道为止。
因此,为了优质快速钻达目的层，保证油气田的开采，就要采用固井，固井工程的主要目的为：1）、在钻进过程中封隔易坍塌、易漏失等复杂地层，巩固所钻过的井眼保证钻井顺利进行。
（如图1-1所示），当从A 点钻进至B 点，如果在A 点井深处没下套管固井，那么随着井深的变化，钻达B 点所用泥浆密度在A 点产生的压力就会大于A 点地层破裂压力，造成A 点地层破裂，发生井漏。
同理，当从B 点钻进至C 点，如果在B 点井深处没下套管固井，那么随着井深的变化，钻达C 点所用泥浆密度在B 点产生的压力就会大于B 点地层破裂压力，造成B 点地层破裂，发生井漏。
2）、封隔油、气、水层，防止层间互窜。
固井工程不仅关系到钻进的速度和成本，还影响到油气田的开发。
（如图1-2所示），如果油、气层与水层间水泥固结不好，层间互相窜通，那么会给油气田开发带来很大困难。
下套管固井作业教程.
API套管标准
3、API套管丝扣规范：
符合API标准的油井套管可以是平头无螺纹套管， 但通常是带有螺纹和装有接箍的，规格如下 8扣圆形螺纹，无接箍 8扣圆形螺纹，短接箍 8扣圆形螺纹，长接箍 梯形螺纹，无接箍
4、ALT、ATD、ST－2型的隔水导管从母头台肩面量到公头定位销下部 处。
API套管标准
3、API套管丝扣规范：
API套管分为有接箍套管和无接箍套管（代号XCSG）两种。
API有接箍套管丝扣分为长圆扣（LCSG）、短圆扣 (SCSG)、梯形扣(BCSG) 、气密封扣
此外还有RL－4型扣、LS型扣、LS－2型扣、LS－2HP型 扣等等。
抗硫化氢 抗硫化氢 暂行标准 抗硫化氢
API套管标记
1、套管标记
常用API套管钢级颜色标记
钢级 H-40 接箍颜色 黑色 接箍上的彩带 管体上的彩带 一条黑色带
图例
J-55
K-55 N-80 L-80 P-110 C-90
绿色
绿色 红色 红色 白色 紫色 一条棕色带
一条绿色带
二条绿色带 一条红色带 一条红色带、一条棕色带 一条白色带 一条紫色带
API套管标准
1、长度标准：
代号 R1 R2 R3 长度范围（m） 5.49～7.32 8.53～10.05 10.97～12.80 最小与最大长度间变化范围（m） 1.83 1.52 1.83
1、圆扣套管从接箍端面量到公扣消失点的圆周线； 2、梯形扣套管从接箍端面量到公扣处▲符号的底线处； 3、无接箍套管及RL－4型隔水导管从母扣端面量到公扣台肩处；
制造套管的钢材是一种弹性材料：在外加拉应力作用下产生伸 长，当外加拉应力除掉以后，又恢复到它原来的长度。 只要这个外加拉应力小于或等于钢材弹性极限或屈服强度时， 当所施的外加拉应力除掉后就会恢复它原来的长度而不产生永 久变形。 所谓钢材的屈服强度指的是：在外加拉应力作用下产生一个伸 长，当伸长长度为原长度05%时，则这时的外加拉应力的值叫 作钢材的屈服强度。 例如：某钢材长度1m，它的截面积为2英寸 ，在80,000磅拉力 作用下, 其伸长长度等于5CM, 则这种钢材的屈服强度＝ 2 2 80,000磅÷2英寸 ＝40,000磅/英寸
下套管固井复杂问题
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，固井复杂问题和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、套管附件和工具失败、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和事故。
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：一是套管粘吸卡，二是井眼缩经卡，三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.井眼缩径卡套管是由于井眼不稳定，特别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。
石油钻井下套管操作规程
石油钻井下套管操作规程5.1 下表层套管5.1.1 井眼准备（1）下套管前应进行大排量洗井，同时核查钻具长度，保证井眼深度正确无误。
（2）洗井工作一定要进行到钻井液各项性能指标均符合固井设计要求，井眼干净无沉砂才能起钻。
（3）起钻过程中及时灌好钻井液，防止井壁坍塌。
5.1.2 套管及工具准备（1）场地按标准检查每一根表套，并丈量长度。
清洗检查丝扣，戴好公扣护丝。
（2）将套管按下井顺序编号后将套管排列在管架及平滑道上，滚到大门坡道前，用“直套绳结”拴牢在距套管母扣1.5~2米处，戴上套管帽子，挂在气动绞车上。
（3）将套管引鞋、套管鞋等按规定顺序连接在套管公扣端。
（4）套管上钻台应在大门方向加挡绳，避免碰撞。
5.1.3 下表层套管操作（1）内钳工看外钳工手势，启动气动绞车，吊套管上大门坡道，待母扣端高出钻台面2米停止启动，外钳工摘套管帽及绳套。
（2）司钻待内外钳工将吊环推进吊卡耳内，插上吊卡销后，合低速离合器将空吊卡提离转盘面1.5 2米刹车。
（3）内外钳工配合司钻和猫头操作者，将吊卡扣在套管上，关上吊卡活门。
（4）经检查确认无误后，司钻合低速上提套管，此时内钳工应站在水龙头下或2号井架大腿处，外钳工站在靠近井架1号大腿一边。
（5）内外钳工上前扶稳套管，外钳工卸掉套管护丝。
（6）双钳将引鞋或套管鞋丝扣拧紧后用点焊法将其焊牢在套管上。
（7）司钻抬刹把，第一根套管入井。
内外钳工配合将吊环挂入空吊卡耳环内，插上保险销，重复以上动作将第二根套管提起至公扣高出母接头0.2米时刹车。
（8）内外钳工卸下护丝后，涂抹丝扣油，司钻慢抬刹把对扣。
（9）内外钳工托举旋绳至公扣端，绳头交于外钳工，内钳工用大钳咬紧在母扣接头上。
（10）旋绳上扣、大钳紧扣等操作同下钻程序。
双钳紧扣时，不留余扣。
（11）表层套管的沉砂口袋不得大于2m。
（12）下完套管，确保套管居中，套管中心和井口中心偏差不得大于10毫米。
（13）将大小头连接在套管与方钻杆之间，顶通钻井液循环两周，作好固表层准备。
固井技术实施细则
固井技术实施细则( 摘选)第一条固井是钻井施工中最关键的作业程序之一，是多工种联合的大型作业，具有极高的风险性。
其质量好坏直接关系到油田的勘探开发效果。
因此，固井工程技术公司、钻井项目部、天然气钻井项目部、调度室、经营管理科、人力资本科、企业管理科、科技发展科、QHSE监督站、化学剂生产公司、油田化学技术公司、器材供应站等各相关单位必须从思想上重视固井工作，从生产组织、技术及固井设备上加强管理，督促检查各项技术标准、规范和设计的执行。
固井准备人员、施工人员，必须以高度的责任感，严格的科学态度，认真组织实施各项固井作业。
第五章套管柱试压及井口装定按SY 5467-92《套管试压规范》执行第二十三条套管试压标准（1）表层套管（2）技术套管、油层套管第二十四条井口装臵的规定a)井口套管固定，高于J55钢级的套管严禁电焊作业。
b)技术套管及油层套管的井口固定，必须采用套管头或采用井口卡瓦方式固定，并由井队负责安装齐全高压泄压管线、阀门及压力表。
第六章固井质量要求第二十五条固井质量的基本要求是：能有效封隔油、气、水层，管外无漏、无窜，达到地质、工程设计要求，并能经受合理的射孔、酸化、压裂考验；满足正常条件下的注水、采油、采气的要求。
第二十六条水泥返高、水泥塞长度和人工井底的规定：1．油气层固井，在满足甲方完井讨论或工程设计要求的前提下，考虑设计水泥返高应超过油气层顶界面不得小于150m，实际封过油气层顶界面不少于50m。
尕斯库勒油田E31油藏开发井（包括调整井），设计水泥返高应进入技术套管鞋200m以上。
油层顶界面以上合格的水泥环段：浅于2000m的井不少于10m，深于2000m的井不少于20m。
2．凡有较厚盐岩及膏盐层，设计水泥返高至少超过岩膏层顶部200m。
3．根据油田有关规定，对于高压气层固井，使用圆螺纹套管时，水泥尽可能返至地面。
4．为了保证套管封固质量，油层套管采用双胶塞固井时，阻位距套管鞋长度不少于10m。
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
半程注水泥固井工艺及工具
2.半程固井注水泥工艺
工艺流程
蹩压充填封隔器，打开压差分级箍（图1)——注水泥浆、投入关 闭塞替浆（图2)——碰压关闭压差分级箍循环孔。
2.半程固井注水泥
固井碰压后，回水放不干净
固井碰压后，回水放不干净是指在注水泥碰压后，在井口放压的过 程中出现管内液体回流，放不干净。 造成的原因：由于浮箍、密封失效，分级箍孔未关严，套管外液柱压力 大于套管内液柱压力，导致套管外液体相管内回流，碰压后，回水放不 干净。 预防措施： 当不能保证浮箍、浮鞋密封密封可靠时，可以用加重后的钻井液进行 顶替，以平衡套管内外液柱压力。 可以选用带自锁功能的顶替胶塞和胶塞碰压座，当浮箍、浮鞋密封失 效时，由于胶塞有自锁功能，被锁定在胶塞碰压座上，可以防止碰压后， 回水放不干净。 处理方法：重复碰压、试放回水2-3次，如果无效，可以直接蹩压候凝。
销钉剪断，限压阀动作，将进液孔封闭，
此时套管内压力的大小对膨胀腔内的压 力无任何影响，实现安全座封，井口放 压为零、锁紧阀自动锁紧，实现永久关 闭，
来自胶 来自胶筒 关闭状态
2.半程固井注水泥工艺
水平井半程注水泥工艺
半程技术是近年来我院用于陆梁等区块水平井的一种固井技术 。该项 技术采用封隔器、分级箍等配套工具，实现对油层上部封固段的固井，油 层段直接筛管完井。该技术的应用有效解决了该地区油层以上长封固段固
半程注水泥固井 工艺及工具
概
况
半程固井就是将造斜段部分注水泥技术与带管外 封隔器的筛管完井技术相结合。其施工工艺是先将完 井管柱下到设计井深，开泵将管内顶通循环洗井，然 后在管内装入挠性塞憋压座封造斜段下部封隔器后， 再继续憋压打开分级箍开孔套建立循环，对斜井段注 水泥，封固干扰层。然后钻分级箍胶塞、可循环盲板
《固井技术管理规定》
附件：固井技术管理规定川庆钻探工程有限公司西南油气田公司二○一二年十二月目录一、总则 (3)二、固井作业内容及职责划分 (3)三、固井作业分类 (4)四、现场办公会 (6)五、设计与审批 (7)六、固井施工参加人员 (9)七、固井准备 (10)八、水泥试验 (14)九、下套管前通井钻具组合、技术措施以及套管扶正器规范. 17十、气密封套管短节加工和气密封套管现场使用规定 (23)十一、下套管作业 (25)十二、注水泥施工作业 (26)十三、资料收集和上报 (29)十四、固井质量检测 (29)十五、固井技术总结与提高 (31)十六、其它 (31)固井技术管理规定一、总则（一）本规定以确保固井工程质量为宗旨。
（二）本规定界定了固井作业职责分工。
（三）本规定明确了固井责任主体。
（四）本规定规范了下套管前通井钻具组合、大斜度和水平井通井及下套管技术措施、套管扶正器使用。
（五）本规定规范了气密封套管短节加工和气密封套管现场使用要求。
（六）本规定也适用于钻完井作业中的其它注水泥施工作业。
二、固井作业内容及职责划分（一）固井作业内容现场办公会、设计与审批、井眼准备、套管和水泥组织送井、套管串准备（井场检查、套管串排列、丈量长度、通内径、洗丝扣）、附件准备、下套管作业、钻具称重（包括通内径、泵送胶塞）、下钻送尾管、座挂、倒扣、水泥头及管汇连接、水泥浆试验和水泥浆污染试验、固井车组安装调试、注先导浆、隔离液、冲洗液，注水泥、替泥浆、憋回压和反挤注水泥浆等。
（二）固井作业职责划分1. 钻探公司为固井作业的责任主体，全面负责固井作业的组织、协调及施工指挥，对固井工程质量和施工安全向甲方负责。
2. 井下作业公司对所完成作业内容的质量和安全、所提供的工具、套管串附件的质量和可靠性向钻探公司负责。
3. 钻井液技术服务公司（简称钻井液公司）负责固井前钻井液性能调整、先导浆及顶替钻井液准备，确保使用正常，对所完成作业内容的质量和安全向钻探公司负责。
下套管固井
第一章固井作业的基本认识 (3)第一节固井的作用 (3)第二节固井的目的 (3)第三节注水泥的基本要求： (3)第四节固井的特点 (4)第五节固井的意义 (4)第二章二套管附件与井口工具的认识 (5)第一节套管附件 (5)第二节井口工具： (6)第三节固井图片简介： (7)第三章油井水泥的特点 (10)第一节油井水泥的生产 (10)第二节API基本水泥的种类和级别 (11)第三节油井水泥浆的性能 (12)第四章API套管标准及强度校合 (16)第一节API套管标准 (16)第二节套管柱强度设计与校核 (20)第三节下套管作业程序 (44)第五章固井设计概要 (52)第一节固井设计内容及工程要求 (52)第二节井况资料的准备 (53)第三节固井施工过程 (56)第四节固井施工 (58)第六章提高固井质量方法及检测标准 (63)第一节提高固井质量 (63)第二节固井质量评价方法 (65)第一章固井作业的基本认识第一节固井的作用1、封隔易坍塌、易漏失的复杂地层，巩固所钻过的井眼；2、封隔油、气、水层，防止不同压力的油层之间的互相干扰，为油气的正常开采提供有利条件；3、提供安装井口装置的基础，控制井喷和保证井内泥浆出口高于泥浆池，以利洗井液流回泥浆池；4、保护上部砂层中的淡水资源不受下部岩层中油、气、盐水等液体的污染，这在缺水地区尤其显得重要；5、油井投产后，为酸化压裂进行增产措施创造了先决有利的条件。
第二节固井的目的1、就是将水泥、水以及添加剂按一定的比例混合后，通过固井泵泵送到预定深度的井壁与套管环形空间2、封隔井眼内油、气、和水层。
3、保护套管。
第三节注水泥的基本要求：1、水泥返高和套管内水泥塞高度必须符合地质和工程设计要求；注水泥段环形空间的钻井液应全部被水泥浆顶替干净；2、水泥环应该有足够的强度；3、水泥石应具有良好的密封性能和低渗透性能第四节固井的特点1、固井作业是一次性工程。
2、固井作业是一项系统工程，涉及学科多。
水平井套管固井重点施工技术
水平井套管固井重点施工技术摘要：针对某水平井套管固井难点分析，提出套管固井重点技术措施，并从套管固井准备、下套管作业、套管阻卡的处理方法，以及套管固井井控等方面，对水平井套管固井施工技术应用进行了论述。
关键词：固井技术；套管固井；施工技术；水平井某井位于四川盆地川东南拗褶带西山构造北段东翼近轴部，采用四开套管固井技术。
1套管固井难点分析套管下入困难，本井为大位移水平井，水平位移长达1883.76m，水平段较长以及高摩阻、井眼沉砂等提高了套管下入难度。
存在漏失风险，固井过程中环空液柱压力增加，水泥浆黏度、密度增加，有可能发生漏失。
影响顶替效率：水平段套管居中困难，套管在造斜段极易贴在井壁上；油基钻井液完钻后，需要大量的冲洗液和隔离液去冲洗井壁油泥饼，并恢复其水润性，达到润湿反转，来提高井壁二界面的胶结质量；井斜大，水平段长，钻井过程中易形成的不规则井眼和岩屑床，严重影响水泥浆的顶替效率。
2套管固井重点技术措施2.1下套管技术措施井队认真做好单扶、双扶、三扶通井工作，确保通井钻具刚性大于入井套管柱刚性。
对起钻遇阻、卡井段做短程起下钻和划眼，确保井眼畅通。
通井到底后，应在存在挂卡、遇阻井段进行短起、反复拉划通井；重点在井眼沉砂多、掉块多井段，通阻卡严重井段，并根据通井情况分段采取重浆举砂。
下套管前必须对井斜变化大和水平井段进行划眼，为顺利下入套管做好准备。
每次通井到底必须大排量（排量不能低于钻进时最大排量）循环泥浆，循环时间不低于2周，确保井下无沉砂，井壁稳定，井眼干净。
推荐通井钻具组合：第一次通井钻具组合：Φ215.9mm牙轮钻头+回压凡尔+Φ165.1mm钻铤1根+Φ211mm扶正器+震击器+钻杆组合。
第二次通井钻具组合：Φ215.9mm牙轮钻头+回压凡尔+Φ165.1m钻铤1根+Φ211mm扶正器+Φ165.1m钻铤1根+Φ211mm扶正器+震击器+钻杆组合。
第三次通井钻具组合：Φ215.9mm牙轮钻头+Φ212mm扶正器+回凡+Φ165.1mm钻铤1根+Φ210mm扶正器+Φ165.1mm钻铤1根+Φ210mm扶正器+Φ165.1mm钻铤1根+震击器+165.1mm钻铤1根+钻杆组合。
石油工作者必备--下套管与固井
193．什么是插入式固井？答：插入式固井一般是在下大直径的套管时进行。
套管下完后，在钻杆下边接一个插入接头，然后把钻具下入套管内。
下完钻后，再把插入接头插在套管下边的插入座里边。
水泥浆通过钻杆经插入座和引鞋返出，入环空。
这就是插入式固井。
194．插入式固井与普通固井相比具有那些优点？答：其优点主要是：1缩水注水泥浆时间和替钻井液时间；2可以有效地防止水泥浆与钻井液在套管内发生混浆；3由于水泥浆只经过钻杆，因此可以有效地防止套管灌“香肠”。
195．进行插入式固井都要做好哪些准备工作？答：除做好普通固井的准备工作外，还要做好下列四项准备工作：1准备一套插入座与插入接头，并注意检查插入接头的密封圈是否完好，与插入座的内径是否匹配；2准备一个与钻杆外径和套管内径相匹配的扶正器，目前现场上主要用两种尺寸，和；3准备一块下钻杆时放在套管接箍上的钻杆吊卡垫叉，目前现场上也只用两种和；4为节约时间，防止固井前开泵困难在开钻之前，最好先把固井时用的钻杆接成立柱，以便下完套管后即可顺利下钻。
196．下套管之前都应该做好哪些准备工作？答：1井眼准备，认真进行通井或划眼，处理好钻井液，保证下套管畅通无阻；2工具准备，包括套管吊卡，套管大钳（或钳头），灌钻井液管线及配合接头，管线上的控制闸门，遇阻时用的循环接头，相应尺寸的套管头及卡瓦，上扣用的旋绳及吊套管的绳索，套管扶正台及配件等；3材料准备，主要有水泥添加剂和水泥，备足固井用水；4技术措施准备，计算好水泥用量及替钻井液量，做好稠化及凝固试验，订好施工步骤；5设备准备，除固井车、供水车之外，井队的两大泵也必须完好，保证注灰、循环或钻井液时不出任何故障。
197．5"油层套管和技术套管在结构上都有哪些不同之处？答：5"油层套管结构是：5"生铁引鞋+1或2个单根+回压凡尔+套管根数+磁性定位短节+套管数根至井口。
技术套管结构是：可钻式引鞋（有时内装回压凡尔）+1或2个单根＋可钻式回压凡尔＋套管根数＋分级箍（有时也可不加）＋套管数根至井口。
论固井的物资保障工作
论固井的物资保障工作文章就固井作业中涉及的三类核心物资：水泥、外加剂、固井工具附件的组织、运行过程中的注意事项进行了阐述，强调了只有加强对生产信息、采购品质、仓储物流等环节的把握，才能优化固井物资供应链，提高物资运行效率，为一线固井作业提供保障。
标签：水泥；外加剂；工具附件；物资保障固井工作是石油钻探开发的重要环节。
所涉及的生产物资主要包括固井作业时所需的水泥、外加剂、井口工具（水泥头、快装接头、内插头、管汇、旋塞阀、高压活动弯头、水龙带）、井下工具（浮箍、浮鞋、胶塞）等。
物资运营组织项目较多、跨单位合作频繁，施工不确定因素多，工期紧张，对固井物资准备工作提出了很高要求。
各种物资必须及时到位，性能可靠。
否则，轻者延误工期，重者造成固井质量不合格，作业失败，造成全井报废等无可挽回的损失。
以下就三类固井物资的保障工作进行说明与分析，找出环节中关键因素，以便有的放矢地加强管理，提高物资准备效率。
1 水泥材料的组织管理工作油井专用水泥生产流程较长，成分复杂。
水泥性能影响因素较多，比如水泥中配料成分的波动，加工过程冷热处理的时间等因素均会影响水泥的性能，因此，不同厂家，不同批次的水泥存在着不可忽略的性能差异。
对于后勤基地来说，水泥材料一般存储于灰库中。
水泥存储时间过久不可避免地会出现结块现象，结块会大大影响水泥输送、混拌效率，甚至水泥块如果被运输到固井现场上则很有可能会造成卡泵事故。
因此，对于水泥材料的组织，应注意以下几点：（1）加强对水泥供应商的考察，遴选1～2家产品性能可靠，供货迅速，价格合理的厂家建立合作关系，应有备用供应商以全天候满足固井准备生产安排；（2）积极捕捉生产信息，合理安排水泥组织计划，合理安排水泥入库、混拌、出库的时间。
尤其针对水泥混拌作业，应留出1～2天的混拌作业时间，既要避免混拌作业时间仓促，影响混拌质量，也要尽量缩短原浆水泥在和成品水泥灰库中的储存时间，避免水泥在灰库中结块；（3）要实时掌握灰库各罐的水泥批次、用途、数量，以及稠化时间，失水量等关键理化性能指标，加强对干混作业大样以及现场样品的复核工作，发现问题，及时调整。
固井施工工作流程
固井施工工作流程 Prepared on 24 November 2020现场固井施工工作流程一、固井预备：1、翻阅《钻井工程设计书》，了解该井的基本情况。
2、了解钻井的井下情况，特别是异常情况的收集。
3、依据该井的井下情况以及生产进度，现场取水样，提出水泥浆试验预案。
4、掌握需要固井的油顶、油底、完井要求。
二、准备工作：1、依据《油井水泥试验报告单》，了解水泥外加剂品种及用量，稠化时间等基本数据是否符合本井固井要求。
2、根据油顶、油底，及时与地测处（或井队）联系，获得井眼容积（井径）、油层井段、短套(磁性套管)下深、最大井斜、表层（技术）套管规格以及测井解释成果表等。
3、及时与钻井工程技术部联系确定是否下封隔器、分级箍、悬挂器等特殊井下工具。
4、依据油顶、油底、真油顶或成果表，确定套管下深、凡尔下深、水泥返高、短套下深位置。
5、依据油顶、套管下深、井径、井斜、油层井段确定扶正器用量及位置。
6、依据返高、套管下深、井眼容积（井径）计算确定水泥用量。
7、依据上述，开套管附件及固井工具送井队。
三、固井协作会：1、了解该井的实际井身结构、钻井的基本参数。
2、了解该井在钻井中是否有漏层、高压油、气、水层、邻井是否有注水井以及注水动态，或者完井期间发生的垮塌、后效等异常情况。
3、了解地质分层以及现场录井情况，对该井的主要目的层有充分的了解。
有条件要搞清地层压力梯度，异常压力层。
4、了解泥浆体系及基本性能。
5、对该井的钻进、井下情况，有针对的制定出相宜的技术措施，制定出《下套管固井作业施工任务书》。
6、对送井套管进行现场查看，包括根数、总长、钢级、壁厚、排放。
7、对井场及供水提出要求。
8、对井队设备提出要求。
9、观察井场条件，确定车辆摆放方案，如有要求，及时提出，以便协调10、根据井队施工进度，与井队协商确定到井时间；11、将《下套管固井作业施工任务书》工程技术部审核签字后，交井队实施。
12、了解行车路线。
中国石油天然气集团公司固井技术规范
中国石油天然气集团公司固井技术规范（试行）中国石油天然气集团公司2009年5月目录第一章总则1第二章固井设计1第一节设计依据和内容1第二节压力和温度1第三节管柱和工具、附件2第四节前置液和水泥浆4第五节下套管和注水泥5第六节应急预案和施工组织6第三章固井预备6第一节钻井设备6第二节井口预备6第三节井眼预备6第四节套管和工具、附件7第五节水泥和外加剂9第六节固井设备及井口工具10第七节仪器外表11第四章固井施工11第一节下套管作业11第二节注水泥作业12第三节固井过程质量评判13第五章固井质量评判14第一节差不多要求14第二节水泥环评判15第三节质量鉴定16第四节管柱试压和井口装定17第六章专门井固井17第一节天然气井17第二节深井超深井18第三节热采井19第四节定向井、大位移井和水平井19第五节调整井20第七章挤水泥和注水泥塞20第一节挤水泥20第二节注水泥塞22第八章专门固井工艺23第一节分级注水泥23第二节尾管注水泥23第三节内管注水泥25第九章附则25中国石油天然气集团公司固井技术规范总则固井是钻井工程的关键环节之一，固井质量关于延长油气井寿命和发挥油气井产能具有重要作用。
为提升固井治理和技术水平，保证作业安全和质量，更好地为勘探开发服务，依据有关规定制定本规范。
固井工程应从设计、预备、施工和检验环节严格把关，采纳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。
固井作业应严格按照固井设计执行。
固井设计设计依据和内容应以钻井地质设计、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。
进行固井设计时应从井身质量、井眼稳固、井底清洁、钻井液和水泥浆性能、固井施工等方面考虑阻碍施工安全和固井质量的因素。
固井设计中至少应包含以下内容：（1）构造名称、井位、井不、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。
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内管（钻杆）扶正器：
17
二、固井套管附件
18
套管附件
引鞋或浮鞋、浮箍、 分级注水泥接箍、旁通塞、旁通塞座、（一
级）碰压塞、（二级）开孔塞（开孔弹）、 分级箍关闭塞、碰压箍（或橡胶/金属碰压 板）、球座 套管扶正器（弹性/刚性/辊轴）、限位卡箍、 水泥伞（或水泥篮）、 顶塞（上胶塞）、底塞(下胶塞)、钻杆胶塞 和套管胶塞等。
图4-25 套管胶塞顶、底塞
套管胶塞 主要用于自升式 平台和导管架上的套管固 井，
底塞（红色）用来隔离水 泥浆与前置液，防止前置 水泥浆在出套管浮箍前受 污染。
顶塞（黄色）用来把顶替 液与水泥浆隔开，防止后 面的水泥浆受顶替液的污 染，同时顶塞还用来碰压， 指示固井替浆结束。
25
常用套管附件
关键：插入头与浮鞋的插座 形成密封。
适用：30”/20’’/13-3/8”套管
23
常用套管附件
半潜式平台内管固井
组成：浮鞋，或选用浮箍+内管 柱+套管头密封工具+送入管柱；
关键：套管头密封工具
适用：30”/20’’/13-3/8”套管
图4-22 浮鞋
图4-23 浮箍
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常用套管附件
防转套管胶塞组
底塞座落在浮箍后，胶皮击穿压力400Psi±。
26
常用套管附件
水下释放胶塞组
图4-26 SSR胶塞组
SSR胶塞组 主要用于半潜式平台的套
管固井，它允许通过钻杆 把水泥浆泵送到井内而不 需要从钻台到海底全部下 入套管。 钻杆胶塞通过钻杆水泥头 进行投放，可刮去钻杆内 的水泥浆并剪切释放SSR 套管胶塞，SSR套管胶塞 的作用同前述套管胶塞。
图4-2 套管水泥头（双塞）
1－顶盖；2－密封圈；3－本体；4－释放挡销；5 －释放指示销；6－套管联接短节
5
单卡盘式水泥头塞
6
2、套管水泥头（双塞）
➢ 可为套管丝扣 ➢ 或卡盘式快接头
不同规格水泥头 参数
7
套管水泥头快速接头
快速接头用来把水泥头联接在套管上，它允许水泥头在任何方向与套管 连接，从而有利于水泥头在现场的应用。
T.I.W尾管水泥头
图4-4 尾管水泥头示意图
12
快速接头
快速接头：用于 连接套管与套管 水泥头。通常快 速接头下段为对 应套管扣，上端 为快速扣。
13
循环头
用于下套管或尾管中途连接下入套管、驱或地面高压管汇上，建立循环的井口工具
采用快速扣连接的套管循环头
钻杆扣×套管扣循环头
1502扣×套管扣循环头
图4-5 常用循环头结构示意图 14
顶驱式循环头， 相应套管扣×410
自动灌浆工具（缺图片）
15
插入接头：与插入式浮鞋或浮箍配套使用，主要用于
大尺寸套管的内管固井作业；有直插式和旋转插入式。
16
内管扶正器：内管固井或 其类似固井作业中用于扶 正内管串，提高内管串在 套管内居中度。常为单弓 型
工具组成如图4-3所示。
哈里伯顿和BJ公司使用塑 料球，来释放水下套管底塞
10
图4-3 Weatherford钻杆水泥头示意图
钻杆水泥头主要用于半潜 式钻井平台的水下释放胶 塞（SSR胶塞）固井。
新型水下释放胶塞-替代平衡阀
11
图4-7 平衡阀工作原理示意图
尾管水泥头：用于尾管固井。尾管水泥 头由提升短节、本体、旋转轴承机构、 钻杆塞挡销机构、投球机构、钻杆联接 短节和阀门管汇等部分组成，如图4-4 所示。
4
1、卡盘式套管水泥头（双塞）
套管水泥头由顶盖、本体、释放挡 卡盘式套管水泥头（双塞） 销、释放指示销、胶塞腔、套管联 接短节和阀门管汇等部分组成，如 图4-2所示。
释放下胶塞时，旋转退出释放下挡 销，下胶塞在重力和泵送液体推动 下离开下胶塞所在内腔（释放指示 销有显示），并沿套管内壁被驱替 至套管浮箍上。同样地，释放上胶 塞时，旋转退出释放上挡销，上胶 塞在重力和顶替液的推动下，离开 上胶塞所在内腔（释放指示销有显 示），驱替水泥浆并清刮套管内壁 直到与下胶塞重合、碰压为止。
19
导鞋
导鞋：无单流阀、仅起导向作用。
单流阀
20
浮鞋
➢ 浮鞋有带1或2个单流阀，侧边孔、自动灌浆、带划眼、偏心园形导入头、扶 正功能的。
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浮箍
带1或2个单流阀、自 动灌浆功能、侧边孔、 插入式带胶塞座、旋 转插入密封等；
22
常用套管附件
插入浮鞋示意图
自升式平台内管固井
组成：插入浮鞋、或选用插 入浮箍，配套应用插入头及 钻杆扶正器专用工具。
固井井口工具及套管附件
中海油服油田化学事业部 2008年8月
1
第二讲内容
一、固井井口工具 二、固井套管附件
2
一、固井井口工具
3
水泥头
水泥头是注水泥施工过程的井口连接工具，用于连接套 管（或钻杆）和注水泥管汇；水泥头还用来安装胶塞， 通过胶塞释放挡销机构控制胶塞的释放，并根据胶塞释 放指示销判断胶塞是否释放。
按用途划分有套管水泥头、钻杆水泥头和尾管水泥头； 按尺寸划分有5“、7”、9-5/8“和13-3/8”。5“水泥头是 钻杆水泥头和尾管水泥头；
钻杆水泥头中有固定式水泥头和旋转式水泥头。 尾管水泥头是旋转式水泥头， 套管水泥头中有直接联接式水泥头、快速联接水泥头、
卡盘联接水泥头和卡盘快速配合联接水泥头。而直接式 联接水泥头中还分有分体水泥头和带有压力平衡管水泥 头。
1、本体 2、调节螺母 3、卡箍 4、锁销 5、限制环 6、密封座 7、端面密封 8、 “O”圈 9、固定螺钉 10、快速拆卸销钉 11、螺母 12、六角螺栓
8
单双塞分体式水泥头
特点：便于人工安装，易于检查、保养和维修，应用于批量快速钻井作业。
9
钻杆水泥头：在半潜
式钻井平台常规套管固 井时使用，主要功能是 连接井口送入工具与固 井管线，并提供容纳钻 杆胶塞及/或剪切球的空 间，配有相应释放机构。