第7章 固井工艺

第七章固井工艺
固井就是设法使水泥浆充满套管与井眼之间的环空。

水泥硬化后，在井眼内形成承受一定液压的封隔能力，以防止环空内地层液体互窜。

注水泥技术在整个钻井和完作过程中是极为关键的一步。

因为因井施工只有一次成功的机会，所以对固井应精心设计和施工。

7.1 固井技术内容
表7-1 固井设计考虑的因素
1）根据地质及工程所提出的固井目的和要求，并依据已知井下条件的预计的参数，进行初步方案设计，包括初算水泥量、替浆量、预定水泥浆配方的流变性试验以及压力计算。

2）获取井径资料、电测地层及产层数据、实际钻井液性能、地层孔隙压力和破裂压力、确定的套管下深和套管结构排列数据、水泥应封隔位置。

这样就能完成注水泥设计。

3）最后的作业质量评价包括测井温、声幅及变密度测井的套管试压。

具体施工时，应随井下情况变化而及时修改设计方案。

2、注水泥参数的确定
1）套管下深
根据钻井设计与地质目的而定。

而固井工艺设计所应考虑的是套管些所在位置，岩性状况，应避免下在坍塌地层中、大井眼段和过于松软的地层内。

确保封过油层底界长度，满足阻流环至管鞋间长度和试油开发需要的人工口袋长度，钻井工艺要求这个距离越短越好。

2）套管设计
主要考虑选用套管附件的连接和配置相适应的强度，以及容量计算。

套管强度设计又设计工程师依据标准提供设计结果。

3）环空水泥充填体积
实际注水泥时要依据电测井径资料来计算。

掌握井下环空容积及注水泥浆的动态数据记录，通过电测井径计算水泥的附加量，最后计算环空水充填体积。

4）井眼条件
（1）钻井液性能：钻井液是影响固井质量和注水泥作业的最重要因素之一，因此要求取得钻井液性能参数。

（2）地层破裂压力梯度：全井设计的钻井液、前置液、水泥浆静液柱压力和其他流动阻力所形成的总压力应小于破裂压力。

（3）漏失问题：如果已知井下存在自然裂缝，钻进时发生循环漏失就应当进行堵漏处理，处理后才能进行注水泥作业。

（4）异常高压地层：异常压力固井是水泥浆设计应当慎重考虑的一个问题，尤其当钻井液当量密度超过1.35-1.6g/cm3以上时，在注水泥设计上应着重解决可能的气窜问题。

在方案选择上，可采用具有封隔器的尾管结构，或在水泥中加入气阻剂。

（5）特殊岩性：一般指膏盐层，控制好岩盐层的影响，首先要保持水泥与岩盐层的胶结质量，设计时应采取高密度水泥浆，从而控制塑性流动。

（6）井下温度和压力是影响水泥浆的两个主要设计参数，温度尤为重要。

5）材料和套管附件的选择
（1）水泥及外加剂的选择：当水泥性能满足不了井下温度条件时，要加入外加剂来完成水泥浆的设计。

（2）水泥浆混配方式：主要是喷射混合，批量混合及再循环方式，其中以批量和再循环混合的水泥浆质量较好。

（3）常规注水泥井下管串附件的选择：一般情况下套管附件有引鞋（套管鞋或浮鞋）、浮箍、井壁刮泥器、套管扶正器；其他情况下还可能使用套管鞋封隔工具、水泥伞以及分接箍和套管外封隔器等。

7.2注水泥工艺方法
7.3 固井工艺
7.3.1内管注水泥方法
内管注水泥方法主要用于大尺寸套管固分。

大口径套管注水泥，易在管内发生水泥浆窜槽，而顶替量大，不能有效地保证施工质量，需要采取内管注水泥。

这种方法就是当大尺寸套管下至预定深度后坐定，在套管内再下入注替水泥的内管的方法，见图7-1。

内管没水泥常用于l 33/8”~26”的套管，某些特殊井使用的尺寸已达48”~144”，也获得了成功。

图7-1内管注水泥方法
①井眼准备
应修整井壁，消除台肩，条件允许时用相当管径的钻具扶正器通井。

必要时用2~3根套管试下。

保持优质钻井掖，控制较小的泥饼摩阻系数。

②技术要点
大尺寸套管的特性是刚性大，因此，井斜方位变化大、台肩及小间隙是管拄下入的主要障碍。

首先，应有合理的间隙尺寸，即套管尺寸、井眼尺寸、深度三者合理的配合关系。

套管下至设计深度后，使管柱在井口(一般坐定于导管上)固定，于套管内下入钻杆(或
油管)，插入特制管鞋的引座内，通过钻杆(称为内管)注替水泥．当替泥浆结束后上提内管，特制管鞋上的回压凡尔关闭，以控制套管外水泥浆倒流。

注水泥环空主要采用塞流方式，并依靠密度差提高顶替效率，其次一股使用低水化热水泥，主要有坝土水泥，火山灰等高水灰比水泥。

套管下并应注意漂浮。

亡项，应进行平衡计算和安装井口回压统制装置。

4.3.2尾管固井
尾管工艺是深井固井中最常用的一种方法，见图7-2。

图7-2尾管注水泥
特点是：具有较好的经济价值，改善管拄轴向受力载荷条件及改善钻井水力条件，尤其在低压薄弱地层固井能大幅度降低环空流动阻力，因此，尾管技术日益广泛地被采用。

在先期完成井，还可采用尾管回接技术解决套管磨损的问题。

同时，漏失严重的井，可从喇叭口进行挤水泥补救，常用于深井复杂条件井施工，回接同一尺寸或小一级尺寸的尾管。

⑪尾管悬挂装置
尾管作业质量的重要标志之一是，尾管悬挂器应具有良好的悬挂性能。

良好尾管挂机构应当是“下得去，挂得住，倒得开”。

具体性能要求是，悬挂较大载荷，不损伤外层套管，送入机构可靠并可回收，悬挂操作简单，送下钻具倒开起出容易、安全等。

针对上述要求和并下条件的差异，目前已有各种结构类型的尽管悬挂装置。

从悬挂方式上可分为两大类，即机械式和水泥悬挂式，后者由于具有较小的安全性能，一般不再发展。

机械式发展较快，不但有液压式，而且还有可提动旋转机能的尾管挂装置。

悬挂器种类主要有以下四类：
生产尾管（采油尾管）：目的是做完井尾管，可节约套管，增大产能。

技术尾管（钻进尾管）：作用是加深的技术套管，可节约套管，改变钻井液密度，留有回接可能，不改变钻进程序，具有机动性。

保护尾管：作用是修复套管，只需很短的一段套管，但要求很好的悬挂和注水泥质量。

回接尾管：回接到井口做完井套管，覆盖损坏套管做完井或技术套管，可提高油井质量，耐内压、外挤能力，具有完井作业的机动性。

⑫典型悬挂器的结构及作用机理
①卡块式悬挂器
作用原理是，上层套管顶装有带标号的特殊承挂接箍，卡块经弹簧片作用，卡块进入台阶凹槽而悬挂，当销钉剪断，即完成作业程序。

②“J”形榴悬挂器
这种悬挂器的作用原理是，悬挂器下至设计深度，上提0.3~0.5m，依靠弹簧片与外层套管内壁的摩擦力，反时针方向转动，使J形槽内导向销钉由J形槽的短槽进入长槽，此时下放送入钻具，卡瓦于锥套处外张卡挂于外层套管内壁上。

③轨道式卡瓦悬挂器
作用原理是，当下至设计深度，此时导向销钉处于轨道短槽内，上提距离大于1.05m 时，依靠弹簧片摩擦力，由导向转圈使导向销钉通过转环进入长槽，下放送入钻具，卡瓦可行至锥套处而与外层套管卡紧，然后倒扣并控制中心管在密封环以下，即进行注替水泥．此种结构应注意在送下尾管的过程中，一定要控制上提距离，否则导向销钉进入长轨道槽而发生中途卡挂，应当保持销钉一直处于短轨道内。

④改进式的轨道悬挂器(7”×5”I A型)
属轨道式类型，加设反螺纹套、花键轴和止推轴承的倒扣机构，当倒扣中和点找不准时，给轴承3~5t压力，即可倒开反扣。

⑤95/8”×7”I A型悬挂器
是目前油田较为常用的悬挂器之一，其主要特点是：轨道式操作，悬挂简单；没有双排卡瓦，满足重载荷尾管的悬挂，并在卡瓦与滑套间设计了一个随动机构；没有花键轴和止推轴承的倒扣机构，容易找中和点，倒扣方便；反螺纹为45度锯齿形，相当于一个锥形离合器，下尾管过程不易倒开，较安全；滑套—卡瓦系统，其工件原理是，滑
套下端装有滑套帽，帽内装的转环和导向销并在短轨道内，弹簧片与外层套管内壁的摩擦使滑套与轨道管之间产生相对泣移，导向销钉在短轨道内时，滑套上端不压缩销环，从而，销套、推杆卡瓦系统被锁在下死点位置。

当导向销钉交换到长轨道内时，滑套上移压缩销环，钢球处在滑套头部的凹槽内，锁套可以被滑套上推，使卡瓦沿各自锥块活动，卡瓦张开实现悬挂。

当锁套到达下死点时，固定环被锥体台肩挡住，当滑套继续下移时，锁环在弹簧力作用下伸出，锁住钢球，滑套和锁套脱离。

由于滑套和锁套之间的联接是通过钢球来实现的，因此，当滑套相对于轨道管发生转动时，卡瓦不转动。

⑥液压式悬挂器(95/8”×7”I型)
工作原理是，依靠水力作用推动环形活塞，卡瓦上行卡紧悬挂。

尾管下至设计井深后，方钻杆的方余应与当尾管被悬挂后送入钻具的回缩距一致。

井口投球，憋起卡瓦并坐挂，然后，例扣注水加。

⑦贝克公司的尾管挂
工作原理是，悬挂头结构本体有两排卡瓦，卡瓦下端有三个压缩弹簧。

液缸机构接在伸缩接头以下，液缸伸出后由卡簧卡住不能缩回，指环也不上移，悬挂头卡瓦便可伸出，当下放送入钻具后便可坐挂尾管，尾管下至设计深度时，投球憋压坐卡瓦，用伸缩接头找中和点，倒开反扣，注水泥、替泥浆、碰压、提出送入工具。

⑧RP型尾管悬挂装置
它是一种较新型的结构，可上下活动及转动尾管注水泥。

其关键装置是RP型安放器及旋转水泥接头，可使尾管有6m的上下活动范围，下部配合TIW—J型机械尾管悬挂器。

其接法是，尾管加剪切释放接头+J型悬挂器及配合接头+具有安放接箍的RP花键接头。

安放接箍承受器已预先安好安放器，下湍接有反式抽子组合器及中空胶塞。

按常规方式下尾管至设计井深后，上提9.2m，左转尾管三圈，下放，使卡瓦受1.4t左右的压力。

在注水泥过程中活动6m的范围或慢转动。

替泥浆后期应停止活动，下放加压9t剪断销钉，旋转爪脱出承转花键，安放器减载，然后加压1.2~1.4t于尾管上，倒扣，转速控制在16~40r/min。

⑬技术关键
尾管固井的技术关键主要是相关控制数值及设计系数的选择，如下：
尾管鞋距井底按规定要求控制一定值，为判明悬挂情况，其间距值应大于钻具回缩距，一般为3~4m，液压式可控制为2~3m。

重叠长度一般为30~50m，为保持喇叭口水泥密封性能，通常总在100~150m左右。

水泥浆量正规设计应返至喇叭口，考虑接触时间可适当加量，按电测值的井径附加5~10%。

如设计原则采用“计划挤水泥法”，不进入重叠段，附加数控制在5%左右。

循环温度的计算应按尾管注水泥条件API RP10B执行。

尾管作业要求冲洗喇叭口以上多余的水泥浆，其稠化化时间应比一次注水泥常规要求增加1.5~2.5h。

水泥环的最小厚度。

即尾管与井眼的最小间隙不小于15.875mm(5/8”)。

实践表明，只有20mm以上的水泥环厚度才能获得水泥石的胶结强度。

隔离液与冲洗液的设计。

原则与一次注水泥相同，但尾管总是用单塞注水泥并采用冲洗液。

要求是：亲水表面活性剂的水基冲洗液；良好的相容性；控制环空高度200m （尾管与外层套管问的高度）；进行内外压力的平衡计算，一般应保持管外静液柱压力太于管内1~2MPa。

控制失水的要求较高，高压失水应控制在60~150m1。

需要对坐卡瓦位置外层套管的抗内压强度进行校核，尤其是当重载荷尾管下入时，校核点的内压载荷包括：投产后气柱在该探度产生的内压力、层管轴向载荷在卡瓦上形成的内压力。

防止弹簧片磨损和防止压漏地层，控制下放速度。

上层套管内每一立柱下放时间不应少于 1.0~1.5min，尾管出套管段后，在裸眼段不少于 1.5~3.0min，立柱下放速度为0.2~0.3m/s。

其它设计系数相同于一次注水泥。

7.3.3 分级注水泥
分级注水泥是在一次注水泥方法的基础上，用分级接箍将环空水泥分成两段或三段封固。

常用于长水泥段固井、漏失条件的固井以及水泥量情况下的固井。

⑪一次注水泥
设计要结合各油田的地区条件，应有其特定设计系数和规定的参数值；设计应遵循部颁以扑技术条例或技术规定；设计程序是为使施工人员能正确、有效地进行注水泥作业设计和施工。

在现有条件下，选挥最佳设备、工具．材料，并核算其经济准；设计程序是为使工序流程在设计内容：标难化，并对系数、密度、压力、排量、处理剂及时间要求旦体化，从而提供质量保证。

一次注水泥方法见图7-3
图7-3 一次注水泥方法
①工艺要点
井眼准备：阻卡井段划眼，油气尼并段泥饼清除。

生产层会管下入前，井深应钻够，以保证套管鞋至井底、人工井底至油层底界有足够的长度。

调整钻井液性能达到注水泥要求。

保持井壁及井壁清洁、井内泥浆适当的低粘、低切，达到要求的n’及k’值。

按替浆排量对井下承压能力进行试验。

调整钻井液密度至满足平衡孔隙压力的要求。

确定采用引鞋(或浮鞋)、浮箍、阻流环深度。

依据井下条件选择扶正器、刮泥器型式，并对其位置进行设计计算。

冲洗液、隔离液、先导水泥浆、尾随水泥浆的次序、数量及性能的设计和选挥，主要依据替水泥浆流型进行注入液的程序设汁。

顶替流型有宾汉塑性流体（紊流、塞流）和假塑性流体（紊流）。

如因环空流动阻力过大，或因设备限制及地层承压能力限制，设计不能采用紊流顶替时，可考虑塞流顶替，但需要满足四个条件：使用小于水泥浆密度并大于钻井液密度0.24~0.12kg/m3；水泥浆上返流速应小于0.45m/s；隔离液静切力大于钻井液静切力至少达9.576Pa；按接触时间为5~7min，环空高度控制隔离液数量200~300m。

其它有关规定：依据电测井径曲线讨算水泥量，并按地区经验考虑附加系铁水泥稠
化时间应长于施工时间加1小时；双塞注水泥及确定套管活动方式的设计及计算；满足
平衡压力要求的水泥候凝条件及套管内压控制规定；井口套管的装定设计及套管内压力试验规定。

②一次注水泥常规设计及计算
水泥量的计算：
水泥浆总量：
V c＝V c1十V c2
式中：V c——注入水泥浆总量，L；
V c1——环空水泥浆量，L；
V c2——管内水泥塞用量，L；
环空水泥浆V c1计算
方法一：按裸眼段平均井径D的计算公式计算：
V c1＝[0.7854（D2-d2）H]K
式中：V c1——裸眼段环空水泥浆容积，L；
D——裸眼段的乎均平径，cm；
d——套管外径，cm；
H——环空裸眼水泥段长度，m；
K——水泥容积附加系数，一般取1.1~1.4，主要依据地区经验资料面定。

方法二：用两层套管之间的环形容积计算公式计算：
V c1＝[0.7854（D2-d2）H]
式中：V c1——环空水泥浆量，L；
D——外层套管内径，cm；
d——内层套管外径，cm；
H——一水泥环长度，m。

方法三：用考虑井径扩大后的计算公式计算
V c1＝0.7854（K12D2-d2）H
式中：K1——井径扩大系数；
D——井眼直径，cm。

管内水泥量：
V c2＝0.7854 d i2×h
式中：V c2——管内水泥塞的容积，L；
d i——套管内径，cm；
h——水泥塞长度，m。

水泥量：
Q c＝V c/q
式中：Q c——水泥袋数；
V c——总水泥浆量，1；
q——每袋水泥配成水泥浆后的容积。

配浆用水量：
V H＝Q c m
式中：V H——理论用水量，m3；
m——水灰比；
Q c——总水泥量，t。

井场实际备水量应再附加150~200%。

外加剂用量的计算，采取加入配浆水中的方式时，应按并场储备水量V c作计算依据，公式如下：
q n=V c Z/m
式中：q n———加入总水量V c中的外加剂，kg；
Z——外加剂加入水泥中的重量百分比；
m——水灰比。

替泥浆量计算：
V u＝0.7854K（l1d12+l2d22+…l n d n2）
式中：V u——替泥浆总量，L；
l1…l n——不同壁厚段套管长度，m；
d1…d n——不同壁厚段套管内径，cm；
K——压缩系数，一般取1.03。

注水泥流动阻力的计算：
注水泥井口压力为压力表指示的数值，它包括管内外的循环流动阻力及管内外静液柱压差。

注水泥替泥浆的最大压力，还包括胶塞接触阻流环碰压时的突增压力。

经验数据为，地面管汇流动阻力取0.5MPa，碰压突增压力取3.0~5.0MPa。

管内外流动阻力的计算
方法—：
套管注水泥，井深H<1000m时，P＝0.000981H+0．8。

井深在1000~5000m时，P ＝0.000981H+1.6，P为套管内外循环流动阻力，MPa；H为套管下深，m。

方法二：
P＝0.0015H+1.2
方法三：考虑流速及流体密度因素的流动阻力
管内压力降：P1＝0.00981h fγ
式中：P1——管内压力降，MPa；
h f——管内流动水力损失高度，m；
h f =∑λl n V n/2gd n
式中：λ——流体摩阻系数，取值0.025~0.0 30；
l1…l n——不同壁厚管段长度，m；
d1…d n——不同壁厚段套管内径，习惯上取平均值，cm；
V1…V n——不同内径段流速，习惯上取平均值，m/s；
γ——流体密度，kg/l；
g——重力加速度，9．8m/s2。

环空压力降：P2＝0.00981h f’γ
式中：P2——环空流动阻力，MPs；
γ——环空流体密度，kg/L；
h f’——环空流动压力损失高度，m。

h f’=λ[H1V12/2g（D1-d）- H2V22/2g（D2-d）
式中：λ——流体摩阻系数，取值0.025~0.0 30
H1——裸眼井段长度，m；
H2——外层套管段长度，m；
D1——裸眼井段平均井径，m；
D2——外层套管内径，m；
V1——裸眼段环空平均流速，m/s；
V2——双层套管环空平均流速，m/s；
g——重力加速度，9.8m/s；
d——套管外径，m。

静液柱压差的计算，基于不同流体密度所在套管内外形成的套管内外压差，形成如下基本公式：
P3=0.00981H（γc -γu）
式中：P3——静液柱压差，MPa；
γc——管外水泥浆平均密度，kg/l；
γu——顶替泥浆密度，kg/l；
H——管外水泥浆高度，m。

注水泥最高泵压及其校核
P max＝P1+P2+P3+3~5MPa
式中：P max——最高泵压，MPa；
P1——管内流动阻力，MPa；
P2——环空流动阻力，MPa。

3~5MPa 是指碰压突增载荷。

为了控制最高泵压，现场施工在顶替泥末期，往校降低泵入排量，这样可有效降低P2值，保持施工安全。

对计算值进行校核，当P2加上环空静液柱压力小于地层的破裂压力，则设计完成。

注水泥流变参数的计算
剪切应力：
τ=μ（-dv/dγ）
式中：μ——流体粘度，Pa·s；
dv/dγ——剪切速率
流体的流变性能是通过dv/dγ及τ的坐标关系曲线来描述的。

关系曲线反映出有三种基本流体特性，相应的三种数学模式如下：
牛顿模式，τ与dv/dγ成正比，数学模式为：
τ=μ（-dv/dγ）
宾汉塑性模式，有塞流、层流和紊流三种流态，μp在层流状态下为常量，称塑性粘度。

当外力增加到屈服值，流体开始流动，此力为宾汉屈服值，记做τv，数学模式为：
τ=τy+μp（dv/dγ）
假塑性流体模式（幂拌流体），剪切应力的对数值与剪切速率的对数值成正比关系，有层流及紊流两种流态，数学模式为：
τ=K’（dv/dγ）n’
式中：K’——稠度系数，Ns/m2；
n’——流型指数。

通过试验分析水泥浆在环空的流态，从而选择最佳顶替流型，并定量计算流动阻力。

当前，为提高水泥环质量，除保持套管居中、活功套管及配浆均匀外，掌握流体特性和对水泥浆的流变设计，以及通过流变计算，加入对水泥流动性能有所改善的外加剂，已是科学注水泥工艺的重要部分。

流体包括有：塞流，线速度<27m/min，颗粒直线流动；塞流与层流过渡的流态；层流，线速度>27 m/min，N Re<3000，颗粒直线流动；)层流与紊流过渡的流态；紊流，N Re>3000，颗粒呈环形涡流流动。

影响顶替效率的主要因素有：密度和浮力效应、环空几何形状、胶凝强度、水泥浆的顶替流变性能和流态。

水泥浆顶替泥浆时，接流动特性进行设计和计算，可取得良好的顶替效率。

水泥浆驱替泥纸一般以紊流或在条件限制下采用塞流最好。

流变设计总的要求是按紊流来考虑，紊流顶替仅仅是要求与泥浆接触的前置液（指隔离液、仲洗液或先导水泥浆）达到紊流，而不是整个环空水泥浆柱均处于紊流状态。

同时，设计紊流的临界流速是按紊流最差条件来计算的，即采用最大的井下当量直径。

井眼尺寸过大，获得紊流需要大排量而设备功率达不到时，则应考虑塞流顶替；井下有低压渗透层或漏失层时，紊流的大排量形成较大环空流动阻力，为防止压裂漏失，需考虑塞流顶替；注替水泥浆，当克服不了U型管效应时，则不具备塞流顶替的条件；水泥浆没有较长的稠化时间，限制塞流顶替的可能性；塞流顶替需要的隔离液与泥浆密度差不能满足0.012~0.12 Kg/m3，则应考虑紊流顶替；塞流管径比值d/D大于或等于0.8时，可采用塞流顶替；控制环空流速在0.45m/s以内，才能实现塞流流态；塞流顶替要求隔离液的静切力比泥浆大9.6Pa。

水泥浆流变参数的测定要按照API规定方法配浆，搅拌，预置，测六速，计算出τ、μp或K’、n’，并绘制流变曲线。

y
⑫双级注水泥工艺
①正规式（非连续式）双级注水泥程序
注水泥程序同一次注水泥方法相似，完成一级注水泥。

一级项塞碰压（一级水泥返至分级箍位置的以下深度），由于浮鞋、浮箍及碰压塞卡簧的三级密封，此时井口水泥头放压回零后即可投入打开塞。

持打开塞自由下落至分级箍，打开塞胶锥面与下内套密合，井口加压使下内套销钉剪断后下移，露出注水泥孔，恢复井下循环，按设计可进行二级注水泥，方法见图7-4。

图7-4正规双级注法
一般情况下，当注入水泥浆的最后0.5~1.0m3提前置入关闭塞，注水泥浆结束立即替泥浆，当关闭塞行至分级箍的上内套时碰压，此时剪断上内套销钉，内套下移，露出进液孔，从而推动关闭套，关闭注水泥孔，二级注水泥工序完成，井口可放掉管内压力侯凝。

打开孔压力及上内滑套关闭销钉剪断压力分级箍产品系列均明确给出。

②连续式双级注水泥工序
连续式双级注水泥法（见图7-5）同一次注水泥方式一样进行一级注水泥，水泥设计量返至分级箍位置。

按间隔量置入打开塞，一级碰压(或留有余员)。

按间隔量和分级箍位置决定，打开塞置入后，立即尾随水泥浆或是继续替入泥浆，但常规情况是由水泥浆推动打开塞。

二级水泥浆量注完立即贸入关闭塞，开始替泥浆，直至碰压分级箍关闭，施工结束。

图7-5 连续式双级注水泥法
非连续式及连续式在附件上的差别主要是在打开塞不同，前者是重力式，置入后在泥浆中自由下落至分级箍位置；后者由水泥浆推替至分级箍位置。

⑬三级注水泥程序
主要是在管串中设置两个分级箍。

下分组箍的内滑套较上分接箍的孔径更小，一级注水泥使用有旁通作用的底塞、顶塞一般不碰压，靠控制替浆量掌握水泥塞高度。

下分级箍的打开采取连续式打开塞，在二级水泥注替完，关闭下分级箍后，投入重力塞打开上分级箍注水泥孔，进行第三级注水泥。

分级注水泥的技术关键主要有
①井斜问题。

采用重力型打开塞受井斜的影响，因此分级箍安置位置井眼要直，控
制井斜角小于3度，否则，打开塞不易与下内套密合，大斜度井宜选择连续式分级注水泥方法。

同时管外地层应致密，最好定放在上层套管内。

下入过程要防止分级箍本体上的任何硬性挤压。

②分级箍注水泥孔打开后的一级水泥倒流问题。

要求浮鞋、浮箍质量可靠，如回压密封失灵，则会影响二级注水泥的正常进行，尤其在采取连续式方法时，因此，在进行一级注水泥设计计算时，管内外静压差不宜过大，必要时可以加重顶替泥浆。

③套管扶正器的使用。

在双级注水泥工艺中，套管居中更为必要，在分级箍位置上下应找中扶正，必须安置扶正器。

同时，二级注水泥，该段环空钻井液不易充分处理调整，应加入足够数量的扶正器，防止套管偏粘井壁，造成水泥窜。

④分级箍型号的选择。

依据分接箍安置深度、钻井液密度和产层压力情况及由此产生的轴向载荷和内外压力载荷选择合适的型号，尤其应注意分级箍的最大外径，应与井下条件相适应。

质量合乎标准的分级箍，必须有永久关闭套，当钻掉分级箍上下内套后，关闭套满足抗内压及外挤要求。

因此，正规作业钻至分级箍以下0.3~0.5m后进行密封试压。

分级注水泥设计及操作要点：
①分级箍类型选择及平衡设计。

分级箍的国外产品由贝克、哈里伯顿、道威尔等公司生产，国内目前已有仿贝克公司及道威尔分级箍。

依据工程及地质目的和井下条件，选择连续式或非连续式方法。

平衡设计原则仍然是平衡孔隙压力，防止油、气、水上窜，同时环空静液拄压力加上环空流动阻力小于地层破裂压力。

②套管井口抗拉安全系数值
由于关闭循环注水泥孔要求有较高的关闭压力，从而产生过大附加轴向载荷，应对井口段薄弱点进行分级注水泥的抗拉校核。

③采用正规式(非连续式)方法注意事项
一级水泥返深的选择，一般宜低于分级箍位置200~300m。

一级施工结束，井口放压观察浮鞋、浮箍的可靠性，放压回零则可打开井口，置入重力型的打开塞。

不回零应关井候凝一段时间，防止水泥浆回流进入套管内。

正常情况下，第二级注水泥宜选择在一级水泥环已具有一定胶凝强度后再开始作业。

7.3.4大斜度井与水平井固井技术
最大井斜大于55°~60°时称为大斜度井，井斜达到85°~90°的井，并在目的层有水平延伸的井段，称为水平井。

在很多场合都间接地应用了水平并技术。

水平井与目的层位、油藏持征、地层流体类别和特性以及整个油田的开发计划均有联系。

相对于直井或小斜度井而言水平井可提高油气产量。

由于水平井中产层出露面积较长，使得其产量平均达到直井的4倍。

不仅提高了产油能力，而且提高了总产油量。

直井的流场压力降径向集中。

而水平井的流场压力降是分布平行均匀的。