天然气集团公司固井技术规范标准

固井技术规（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第一节设计依据和容1第二节压力和温度2第三节管柱和工具、附件3第四节前置液和水泥浆5第五节下套管和注水泥6第六节应急预案和施工组织8 第三章固井准备8第一节钻井设备8第二节井口准备9第三节井眼准备9第四节套管和工具、附件11第五节水泥和外加剂13第六节固井设备及井口工具14 第七节仪器仪表16第四章固井施工17第一节下套管作业17第二节注水泥作业18第三节固井过程质量评价20第五章固井质量评价20第一节基本要求21第二节水泥环评价22第三节质量鉴定23第四节管柱试压和井口装定24第六章特殊井固井25第一节天然气井25第二节深井超深井27第三节热采井28第四节定向井、大位移井和水平井28第五节调整井29第七章挤水泥和注水泥塞30第一节挤水泥30第二节注水泥塞32第八章特殊固井工艺34第一节分级注水泥34第二节尾管注水泥35第三节管注水泥37第九章附则38中国石油天然气集团公司固井技术规第一章总则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。

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、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：（1）经验推算法：井底循环温度(T循)的经验计算公式：T循＝钻井液循环出口温度(℃)+垂直井深(m)/168(m/℃)其中，钻井液循环出口温度取钻井液循环1～2 周时的出口温度。

或者T循=井底静止温度×地区经验系数其中，地区经验系数的取值围一般为0.75～0.90。

（2）地温梯度法：井底静止温度(T静)计算方法如下：T静=地表平均温度(℃)+[地温梯度(℃/m)×垂直井深(m)]其中，地表平均温度为地表以下100m处恒温层的温度。

（3）数值模拟法：采用专用设计软件中的温度模拟器计算井下循环温度。

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，抗压安全系数不小于1.10，管体抗拉伸安全系数不小于1.25。

对于公称直径244.5mm(含244.5mm)以上的套管，螺纹抗拉伸安全系数不小于1.6，对于公称直径244.5mm以下的套管，螺纹抗拉伸安全系数不小于1.8。

第十三条在正常情况下按已知产层孔隙压力、钻井液液柱压力或预测地层孔隙压力计算套管柱抗挤载荷。

遇到膏盐层等特殊地层时，该井段套管抗挤载荷应取上覆地层压力值，且该段高强度套管柱长度在膏盐层段上下至少附加100m。

第十四条对于含有硫化氢、二氧化碳等酸性气体井的套管柱强度设计在材质选择上应明确提出抗酸性气体腐蚀的要求。

第十五条压裂酸化、注水、开采方面对套管柱的技术要求应由采油和地质部门在区块开发方案中提出，作为设计依据。

第十六条套管螺纹的一般选用原则可以参考下表执行。

第十七条在公称直径相同的管串中，套管柱顶部至少应有一根套管与管柱径最小的套管相同。

第十八条分级箍、悬挂器等工具和浮箍、浮鞋等套管附件的强度应不低于同井段使用的套管强度，其螺纹类型与所联接套管一致或者经转换短节可以与套管相联接，材质选择应按第十三条要求执行。

转换短节不应降低套管螺纹的密封级别。

第十九条应根据井径、井斜和方位测井数据进行套管扶正器设计并结合具体井下情况优化套管扶正器数量和位置。

其中，套管扶正器安放至少应做到套管鞋及以上30～50m每根套管安放一只、含油气层井段每根套管安放一只、分级箍等工具上下30～50m每根套管安放一只。

第二十条刮泥器、旋流发生器等附件根据具体情况以保障安全和质量为原则选用。

第四节前置液和水泥浆第二十一条水泥浆和前置液设计容包括配方及性能、使用数量和使用方法。

第二十二条前置液设计（1）使用量：在不造成油气侵及垮塌的原则下，一般占环空高度300～500m或接触时间7～10min。

（2）性能要求：隔离液能有效冲洗、稀释、隔离和缓冲钻井液并与钻井液和水泥浆具有良好的相容性。

能够控制滤失量，不腐蚀套管，不影响水泥环的胶结强度。

第二十三条水泥浆试验按GB19139执行，试验容主要包括密度、稠化时间、滤失量、抗压强度、流变性能、游离液和水泥浆沉降稳定性等。

特殊情况下应进行水泥石的渗透率试验。

第二十四条固井水泥浆密度一般应比同井使用的钻井液密度高0.24g/cm3以上。

漏失井和异常高压井应根据地层破裂压力和平衡压力原则设计水泥浆密度。

第二十五条固井水泥浆的稠化时间一般应为施工总时间附加1～2h。

尾管固井的水泥浆稠化时间至少应为配浆开始至提出（或倒开）中心管并将多余水泥浆冲洗至地面的总时间附加1～2h；分级固井的一级水泥浆稠化时间至少应为从配浆开始至打开循环孔并将多余水泥浆冲洗至地面的总时间附加1～2h。

第二十六条应控制水泥浆的滤失量。

一般井固井时水泥浆滤失量应小于150ml（6.9MPa，30min），气井、定向井、大位移井和水平井以及尾管固井时应控制水泥浆滤失量小于50ml。

根据地层条件，充填水泥浆滤失量一般不大于250ml。

第二十七条生产套管固井时，封固段顶部水泥石24～48h 抗压强度应不小于7MPa，产层段水泥石24～48h抗压强度应不小于14MPa，其养护压力和温度依据井深条件而定。

第二十八条水泥浆流变性能应满足固井施工需要。

第二十九条气井、大斜度井、大位移井和水平井固井时水泥浆应控制游离液接近于零。

第三十条凡有较厚盐岩层、钾盐层、复合盐岩层或石膏层固井应使用抗盐水泥浆体系。

第三十一条井底静止温度超过110℃时应在水泥中加入30%～40%的硅粉。

第三十二条漏失井固井时应根据需要在水泥浆中加入防漏材料或采用其它防漏措施。

第五节下套管和注水泥第三十三条表层套管和技术套管的套管鞋位置应根据继续钻进需要并结合管柱自由伸长量和井底沉砂情况确定，一般情况下应尽量接近井底。

第三十四条应按照维护为主、调整为辅的原则合理调整钻井液性能使其满足下套管和注水泥作业要求。

（1）下套管前的钻井液性能以降低摩阻和防止钻屑沉积为目的。

（2）注水泥前的钻井液性能以改善流动性为目的。

（3）钻井液性能和滤饼质量不能满足需要时，应在钻进阶段开始逐步调整，避免钻井液性能在短时间发生剧烈变化。

第三十五条应使用专用软件对管柱在井眼中的通过性作出预测，根据环空返速、地层承压能力等计算管柱允许下放速度和下放阻力，制定相应的下套管措施。

第三十六条对于表层套管和技术套管，套管鞋至浮箍以上2～3根套管的螺纹应采用螺纹粘接剂粘接，必要时可以同时采用铆钉冷铆。

第三十七条应使用专用设计软件对固井施工过程进行模拟，根据井下具体情况对施工参数进行优化，根据不同地区的特点及具体井况确定适宜的环空流体流态。

第三十八条依据测井井径计算注水泥量，附加系数根据地区经验而定。

实际水泥准备量应考虑罐余及运输和输送过程中的损失。

对于测量整个裸眼井段的井，计算注水泥量时应采用上层套管径校核井径数据的准确程度。

第三十九条施工压力控制（1）固井设计中应坚持“三压稳”的原则，即固井前压稳、固井过程中压稳和候凝过程中压稳。

环空静液柱压力与环空流动阻力之和应小于地层破裂压力，环空静液柱压力应大于地层孔隙压力。

（2）施工设备应满足最高施工压力要求。

（3）碰压前应降低替浆排量，避免大排量碰压。

第四十条一般应采取管敞压方式候凝。

有条件时应在环空憋入一定压力候凝。

第六节应急预案和施工组织第四十一条固井设计阶段应根据现场具体情况进行风险识别，采取相应技术措施消除或回避风险。

同时，应针对无法消除或回避的风险制定应急技术预案和HSE预案。

第四十二条应根据作业要求确定施工组织机构，将岗位和职责落实到人。

第三章固井准备第四十三条应认真做好固井准备工作，为作业成功创造良好条件。

第一节钻井设备第四十四条通井和下套管前应认真检查地面设备、设施，发现问题及时整改。

检查容主要包括提升系统、动力系统、循环系统、传动系统、井控装置及辅助设备。

第四十五条下套管前应校验指重表和立管、钻井泵的压力表。

第四十六条钻井泵的缸套应满足固井设计的排量、压力要求，动力端运转正常，上水平稳良好。

第四十七条下套管灌钻井液装置应做到结构合理、管线连接安全可靠，防止井下落物。

第四十八条配浆水罐应保证清洁干净，避免污染配浆用水。

可以根据具体情况对配浆水罐增加保温或加热装置并装配搅拌器。

第二节井口准备第四十九条应根据各层套管座挂要求选择合适规格的套管头。

第五十条套管头的安装和使用应符合出厂使用说明书的规定和要求。

第五十一条使用联顶节固井时应准确计算联入，避免套管无法座挂到套管头。

第五十二条下套管前，闸板防喷器应更换与所下套管尺寸相符的闸板并试压。

第三节井眼准备第五十三条下套管前应校核钻具长度，核实井眼深度。

第五十四条下套管前必须进行通井作业，对阻、卡井段应认真划眼。

一般通井钻具组合的最大外径和刚度应不小于原钻具组合。

对于深井、大斜度井和水平井，通井钻具组合的最大外径和刚度应不小于下入套管的外径和刚度。

第五十五条通井时应以不小于钻进时的最大排量至少循环2周。

第五十六条漏失井下套管前应先进行承压堵漏，所需承压能力一般应根据下套管和注水泥时的最大井底动态液柱压力确定。