固井
什么是固井
什么是固井一、固井：在已钻出的井眼中下入一定尺寸的套管，并在套管与井壁或套管与套管之间的环形空间内注入水泥的工艺过程。
二、井身结构包括以下几方面的内容：所下套管的层次、直径、各层套管下入的深度、井眼尺寸（钻头尺寸）、各层套管的水泥反高等。
三、设计井深的主要依据：地层压力、地层破坏压力和坍塌压力。
四、套管的类型：⒈导管；⒉表层套管；⒊技术套管；⒋生产套管；⒌尾管。
五、井深结构设计的原则：①能有效的保护油气层，使油气层不受钻井液的损害；②能够避免漏、喷、塌、卡等复杂情况产生，保证全井顺利钻进，使钻井周期达到最短；③钻达下部高压地层时所用的较高密度的钻井液产生的液柱压力，不至于把上一层套管鞋处薄弱的裸露地层压裂；④下套管过程中，钻井液液柱压力和地层压力之间的压差，不至于造成卡阻套管。
六、套管柱的受力：轴向压力、外挤压力和内压力。
七、套管柱的附件：⒈引鞋（套管鞋、浮鞋）；⒉回压法；⒊套管扶正器；⒋磁性定位套管；⒌联顶节。
八、水泥熟料主要成分：①硅酸三钙（C3S）；②硅酸二钙（C2S）；③铝酸三钙（C3A）；④铁铝酸四钙（C4AF）。
九、水化作用：油井水泥与水混合后，水泥中各种矿物分别与水发生水解和水化反映，某些水化产物还能发生二次反映。
十、水化反映的不断进行水泥浆形成水泥石可分为三个阶段：①胶溶期；②凝结期；③硬化期。
十一、稠化时间：指油井水泥浆在规定压力和温度条件下，从开始搅拌至稠度达100Bc所需要的时间。
十二、稠度：水合水泥混合后会逐渐变稠，变稠的速率。
十三、注水泥的设备：水泥车、水泥混合漏斗、水泥分配器、水泥头、胶塞、储灰罐。
十四、碰压：胶塞被推至浮箍时，泵压突然升高。
十五、注水泥主要工序包括：循环和接地面管汇→打隔离液→顶胶塞→碰压→候凝。
十六、提高泥浆的顶替效率：⒈紊流顶替；⒉打前置液；⒊活动套管；⒋调整完井液和水泥浆的性能；⒌使用扶正器。
十七、引起油、气、水窜的原因：水泥浆在凝固过程中的失重是导致油、气、水窜的主要原因，井壁存在泥饼、水泥硬化过程体积收缩也是造成油、气、水窜的原因。
固井基础知识
决定于设计的准确性和准备工作的好坏,受多种因素的综合影响；
影响后续工程的进行； 是一项花钱多的工程；
固井工程是准备时间长（1～2周）、施工时间短（1～2小时）、费
用高（占钻井成本的15% ～ 30%）、工序多、工作量大和技术性强 的工程。
一、固井概论
占 勘 探 开 发 投 资 比 例
高投资
居中（达到环空充填材料几何特征与强度均匀）
替净（实现流体置换完全与界面耦合紧密要求）
压稳（制止地下流体沿水泥基体周界运移窜通）
稳定（特定开采环境下产层枯竭前长期耐久性）
一、固井概论
保证固井质量的重要意义
完井工程和井底完成结构是实现开发效果的基本保证，固井工程是关 键环节； 水泥环层间封隔是后期作业、开采的保证；
除此之外还发生其他二次反应，生成物中有大量的硅酸盐水化产 物及氢氧化钙等。
一、固井概论
（2）水泥凝结与硬化
水泥的硬化分为三个阶段： 溶胶期：水泥与水混合成胶体液，开始发生水化反应，水化产 物的浓度开始增加，达到饱和状态时部分水化物以胶态或微晶 体析出，形成胶溶体系。此时水泥浆仍有流动性。 凝结期：水化反应由水泥颗粒表面向内部深入，溶胶粒子及微 晶体大量增加，晶体开始互相连接，逐渐絮凝成凝胶体系。水 泥浆变稠，直到失去流动性。 硬化期：水化物形成晶体状态，互相紧密连接成一个整体，强 度增加，硬化成为水泥石。
（l）对固井质量的基本要求
– 水泥浆返高和水泥塞高度必须符合设计要求； – 注水泥井段环空内的钻井液顶替干净； – 水泥石与套管及井壁岩石胶结良好； – 水泥凝固后管外不冒油、气、水，不互窜； – 水泥石能经受油、气、水长期的侵蚀。
（2）在固井中常出现的固井质量问题
固井基础知识
16
二、套管强度
1、套管基本参数
套管的基本参数为套管尺寸、套管壁厚（或单位 长度名义重量）、螺纹类型与套管钢级。 （1）套管尺寸（又叫名义外径或公称直径）：本体外径
4-1/2”, 5”, 51/2”, 65/8”, 7”, 7-5/8”, 8-5/8”, 9-5/8”, 10-3/4”, 11-3/4”, 16”, 28-5/8”, 20”, 30”....
1. 水泥浆密度
水灰比指的是配制水泥浆时配浆水的重量与干水泥的重量之比。 水泥浆密度与水灰比直接相关，关系为
注意：
c w (1 m) w cm
干水泥的密度为3.14 g/cm3～3.15 g/cm3，故当水泥浆的密
度为1.85g/cm3～1.90g/cm3时，水灰比约为0.48～0.44。
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
6
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 1——压力表 2——上胶塞 3——下胶塞 4——钻井液 5——浮箍 6——引鞋 7——水泥浆 8——隔离液 9——钻井液
铁铝酸四钙：4CaOAl2O3Fe2O3（简写C4AF）。水化速度
仅次于铝酸三钙，早期强度增长快，硬化三天和28天的 强度值差别不大，强度的绝对值也不大。
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一、油井水泥
2. 水泥的水化反应
有关水化反应的说明：
水泥的水化反应是一个不断进行的过程。随着水化的不 断进行，水泥浆从凝胶态逐渐向结晶态发展，最后形成
固井名词解释
］井名词解释1.固井：在井内下入一定尺寸的套管，并在井壁与套管环空注入水泥的工艺流程。
2.固井质量：固井结果满足固井目的的程度。
3.低返：环空实际水泥面未达设计深度。
4.套管程序：一口井下入的套管层数、类型、直径及深度等。
5.表层套管：用于封固上部浅气层、坍塌层和流沙层，安装井口装置及悬挂依次下入的各层套管的套管。
6.技术套管：用于封隔不同的压力层系、封隔易坍塌及漏失层等技术复杂层位的套管。
7.生产套管：为生产层建立一条牢固通道、保护井壁、满足分层开采、测试及改造作业而下入的最后一层套管。
8.尾管：用于裸眼井段，乎悬挂在上层套管上而又不延伸到井口的套管。
9.套管强度：指套管承受外载能力的总和（包括抗挤强度、抗内压强度和抗拉强度）。
10.套管柱：由不同钢级、壁厚、材质和螺纹的多根套管所连接起来下入井中的管柱。
11.前置液：为提高水泥浆顶替钻井液的效率，在钻井液与水泥浆之间注入的一段“液体”。
12.注水泥：通过专用设备将一定密度的水泥浆注到井内的过程。
13.压胶塞：当注入的水泥浆数量达到设计要求时，将胶塞压入井内的过程。
14.替钻井液：用顶替液推动胶塞，将套管内的水泥浆替到套管外的环形空间的过程。
15.碰压：当顶替液量达到套管串浮箍以上的容积时，胶塞座在浮箍上，使套管内压力突然升高的现象。
16.套管试压：为了验证套管串的密封情况而进行的压力试验。
17.敞压候凝：试压结束后，将管内的压力释放掉，等待水泥浆凝结的过程。
18.顶替量：常规套管固井时浮箍以上套管串的内容积。
19.水泥返深：环空水泥面在井下的深度。
20.分级箍：在分级注水泥时，装在套管预定位置具有开启和关闭功能的特殊接箍。
21.浮箍：用于控制胶塞的下行位置并防止水泥浆倒流的装置。
22.浮鞋：引导套管柱顺利入井，减少下入阻力并防止钻井液倒流的装置。
23.尾管悬挂器：用来将尾管悬挂在上一层套管底部并进行注水泥的特殊工具。
24.水泥伞：装在套管下部防止水泥浆下沉的伞状物。
固井原理及过程范文
固井原理及过程范文固井是一种在钻井过程中使用水泥浆填充井眼周围的空隙的技术。
固井的主要目的是确保井壁的完整性和稳定性，并防止地下水、气体或含油层的污染。
它还可以提供井身和钻杆之间的支撑和保护，以防止受碎屑或压力的影响。
固井原理可以简单地概括为以下四个步骤：1.井眼的准备：在钻井过程中，钻头钻入地下岩石层并形成井眼。
钻井液会不断地循环，保持井眼的稳定和清洁。
一旦到达目标深度，就需要做好准备来进行固井的下一步。
2.水泥浆搅拌：在进行固井之前，需要将水泥和其他一些添加剂混合成水泥浆。
这种浆料必须具有一定的流动性，以便能够在井眼中完全填满并能够进入每一个细小的空隙。
3.水泥浆注入：一旦水泥浆制备好，就可以通过特殊的泥浆泵将其注入井眼。
注入过程通常从靠近钻井平台的地方开始，然后往井底方向推进，以确保整个井眼被水泥浆填满。
注入时需要控制注入速度和压力，以便水泥浆能够均匀地分布在井眼周围。
4.固井质量控制：一旦水泥浆完全填满井眼并到达设计深度，就需要进行固井质量控制。
这包括检查井壁的完整性和稳定性，以确保固井过程没有产生问题。
通常会用测井工具测量井眼的尺寸和形状，以确保水泥浆均匀分布并没有任何漏洞。
固井也可以分为不同的类型，根据井眼周围的情况和井的具体要求来确定。
1.表面固井：用于浅井或不需要承受高压力的井，如水井或地源热泵井。
表面固井主要是为了维持井眼的完整性，防止地下水或其他物质的渗透。
2.中间固井：用于承受中等压力和温度的井，如油气开采井。
在中间固井中，水泥浆需要具备一定的强度和耐用性，以应对油气压力和温度的变化。
3.高压固井：用于深井或要承受高压力和高温的井，如深海钻井。
这种固井需要使用特殊添加剂和材料，以确保井眼的完整性和耐用性。
总之，固井是钻井过程中非常重要的一步，它确保了井眼的完整性和稳定性，并保护了地下水资源、气体资源和含油层的安全。
在固井过程中，对水泥浆的制备和注入要求非常严格，并需要进行质量控制以确保固井的成功。
固井基础讲解
3、固井工程的特殊性 ➢是一次性工程,如果质量不好,一般情况下难以补救; ➢ 是隐蔽性工程,主要流程在井下,施工时不能直接观察, 质量控制往往决定于设计的准确性和准备工作的好坏, 受多种因素的综合影响;
➢ 影响后续工程的进行; ➢ 是一项花钱多的工程; ➢ 施工时间短,工序内容多,作业量大,是技术强的工程。
• 地面高压管汇 • 地面低压管线
• 井下分隔器
➢ 水泥承留器 ➢ RTTS分隔器 ➢ 桥塞
• 常用固井附件包括： 浮箍、浮鞋、扶正器、胶塞
刚性
弹性
固井材料 ➢ 水泥 ➢ 添加剂
水泥
目前国内外使用的油井水泥主要是硅酸盐水泥， 主要成分为水硬性硅酸钙。
根据不同井况的需要，API水泥分A至H八个级别。 此外还根据水泥抗硫酸盐能力进行分类，分为普通 型(O)、中抗硫型(MSR)和高抗硫型(HSR) 水泥分类：
固井基础知识介绍
固井工程基础介绍
固井工程基础介绍
➢固井概述 ➢固井工艺 ➢固井设备及工具 ➢固井材料
一、概述
1. 固井概念及常规作业程序 2. 固井的目的 3. 固井工程的特殊性 4. 固井质量评价
1、固井概念
狭义：向井内下入套管，并向井 眼和套管之间的环形空间注入 水泥的施工作业称之为固井。
• 固井泵车（撬）
• 批混车
• 灰罐车
固井工具
• 水泥头 • 循环头 • 地面高压管汇 • 地面低压管线 • 井下分隔器 • 固井附件
• 水泥头
套管水泥头（双塞）示意图 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
• 循环头
当套/尾管下入中途或下入套/尾管过 程中遇阻时，将循环头下端的套管扣或 分体短节连接于套管顶部，循环头上端 的接头连接于钻台至泥浆泵的管线上， 建立泥浆循环。
固井的分类
固井的分类《说说固井那些事儿》嘿，今儿咱就来唠唠固井的分类这档子事儿！这固井啊，就像是给地下的油气管线建房子，要把它们牢牢地固定住，让它们安安稳稳地呆在那儿，发挥大作用。
首先呢，咱得说说常规固井。
这就好比是盖普通的民房，没啥特别突出的，但却是最基础、最重要的。
它就是按部就班地把水泥灌下去，把井壁和套管之间的空隙填满，让一切都稳稳当当的。
虽然没啥花里胡哨的，但没有它还真不行，就像家里没了那四面墙，可不得乱套了嘛！然后呢，有特殊固井。
这个就有意思多了，就像是给地下盖那种造型奇特的艺术建筑。
比如有的地方地质条件特别复杂，那就得用特殊的方法和材料，就像给娇贵的艺术品搭个专属的架子。
这可就需要技术厉害的师傅们出马了，他们得想各种招儿来搞定这些难题。
有时候我就想啊，这些师傅们简直就是地下的建筑师，厉害得很呢！还有一种叫尾管固井。
这就好像是在房子中间再砌一道墙。
本来你都盖好了，但是突然发现中间还得加固一下，那就来个尾管固井吧。
它可以节省不少水泥和成本呢，但操作起来可得小心，要是不小心弄砸了，那可就麻烦啦。
再来说说分级固井。
这个呢，就好比是给房子分楼层，一层一层地来。
有时候井下情况复杂，一次全搞定不太容易，那就得分开来做。
这个过程就像是走楼梯，一步一步稳稳的，不能着急。
固井的分类啊，真是各有各的用处和特点。
就和咱生活中的各种事情一样，有的平常但不可或缺，有的特殊但关键时刻能顶大用。
搞固井的师傅们就像是一群默默奉献的工匠，在地下打造着牢固的“基石”。
我就在想啊，要是没有这些不同类型的固井，那咱地下的那些宝贝资源可怎么安稳地待着，为咱发光发热呀。
所以啊，可别小瞧了这固井的分类，它们可都是大功臣呢！总之呢，固井的分类虽然看上去挺专业挺复杂的，但其实琢磨琢磨还挺有意思的。
下次如果你听到有人在谈论固井，不妨也凑过去听听，说不定你就能听懂他们在说啥，还能插两句嘴呢！哈哈！。
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。
水平井固井方法
水平井固井方法
水平井固井方法指的是在建造水平井时采取的一种固井技术。
该方法主要是为了保证水平井壁的强度和稳定性，避免井壁塌方和漏水等问题的发生。
具体的固井方法有以下几种：
1. 钻进液固井方法：将水泥浆注入井孔中，靠压力使其固结。
2. 微泡水泥固井方法：在水泥浆中加入适量的微泡剂，使其形成泡沫状，提高其流动性和固结性。
3. 膨润土固井方法：将膨润土和水混合成浆状，注入井孔中，膨胀后固结。
4. 钢管固井方法：在井孔内安装钢管，并将水泥浆沿着钢管注入，形成固结层。
5. 增强管固井方法：在井孔内安装增强管，再将水泥浆注入管内，形成固结层。
水平井固井方法的选择取决于地质条件、井深、井壁稳定性等因素。
采用合适的固井方法可以有效地保证水平井的安全和稳定。
- 1 -。
固井工艺程序
压缩性后, 套管内任意深度处的内压力为（式中令井深Z为零
即得井口内压力）
P P / e1.115104 ( HB H )
i
p
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一、套管外载分析与计算
2.内压力 （2）支撑外压力 在无水泥段，因钻井液降解及固相沉降，其液柱压力可
能降低 对水泥封固段，可能水泥环并不完整，地层压力可能作
显然, 这种不同的外载情况会使套管柱设计的结果不同。
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一、套管外载分析与计算
2.内压力
套管柱所受的内压力主要来自于钻井液、地层流体（油、 气、水）压力以及特殊作业（如压井、酸化压裂、挤水 泥等）时所施加的压力。与外挤压力类似, 对内压力也 是分析计算危险工况时的有效内压力。有效内压力为
Pie ＝ Pi － Pob
质量控制往往决定于设计的准确性和准备工作的好坏, 受多种因素的综合影响; (3)影响后续工程的进行; (4)是一项花钱多的工程; (5)施工时间短,工序内容多,作业量大,是技术强的工程.
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第一节 套管及套管柱强度设计
13
序言
套管柱的主要功能 对套管的要求
抗挤 抗拉 抗内压
圆度 壁厚均匀性 抗腐蚀 最小的流动阻力
Pie Ps 0.0098 (n sw )H
对于油层套管
油井: 气井:
Pie (Pp 0.0098 o Ho ) 0.0098 (sw o )H
Pi Pp / e1.115104 (HB H ) 0.0098swH
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一、套管外载分析与计算
ρsw
ρn
ρsw
ρsw
ρo
曲线
注意图中, 支撑外压和内压曲线的斜率变化。
钻井中固井计算公式
钻井中固井计算公式钻井中的固井是指在完成钻井作业后，通过注入固井材料将井壁周围的孔隙填满，以加固井壁、防止地下水和地层流体的迁移，并保护井筒免受地层压力的影响。
固井计算是固井工程中的重要环节，它涉及到固井材料的用量、注入压力、固井质量等参数的计算，是确保井壁固定和井筒完整性的关键步骤。
固井计算公式是固井工程中的基础知识，它是根据固井材料的物理特性、井壁的地质条件、井深、井径等因素推导出来的。
固井计算公式的正确使用可以确保固井工程的质量，避免固井材料用量不足或过量的情况发生，同时也可以保证固井过程中的安全性。
固井计算公式的推导是建立在一定的假设条件下的，通常包括井壁的地质条件、井深、井径、地层压力、井壁稳定性等因素。
根据这些假设条件，可以得出如下的固井计算公式：1. 固井材料用量计算公式：固井材料用量 = 井深×井径×固井材料密度×固井材料填充系数。
其中，井深是指井眼的深度，井径是指井眼的直径，固井材料密度是指固井材料的密度，固井材料填充系数是指固井材料填充孔隙的效率。
2. 注入压力计算公式：注入压力 = （地层压力 + 水压力）×井壁孔隙率井眼压力损失。
其中，地层压力是指地层对井壁的压力，水压力是指地下水对井壁的压力，井壁孔隙率是指井壁周围孔隙的比例，井眼压力损失是指注入过程中由于摩擦和地质条件造成的压力损失。
3. 固井质量评价公式：固井质量 = 固井材料用量×固井材料密度固井材料浪费量。
其中，固井材料用量是指固井材料的实际用量，固井材料密度是指固井材料的密度，固井材料浪费量是指固井过程中由于各种原因造成的浪费量。
通过以上的固井计算公式，可以对固井工程中的关键参数进行合理的计算和评估，从而保证固井工程的质量和安全性。
同时，固井计算公式也可以根据实际情况进行调整和优化，以适应不同地质条件和工程需求。
除了上述的固井计算公式外，固井工程中还涉及到许多其他参数和因素的计算，如固井材料的流变性能、固井材料的硬化时间、固井材料的渗透性等。
固井简介-精品文档
汇报人： 2023-12-15
目录
• 固井概述 • 固井材料与设备 • 固井工艺与技术 • 固井质量评价与检测方法 • 固井工程应用案例分析 • 未来发展趋势与挑战
01
固井概述
定义与作用
定义
固井是指通过水泥浆的注入，将套管 和井壁之间的环形空间固定，以防止 井壁坍塌、油气水窜槽等问题，从而 确保油气开采的安全和稳定。
常规固井设备
包括固井水泥车、混浆泵 、压塞泵等，用于实现固 井过程中的混合、泵送和 压塞等操作。
特殊固井工艺
防气窜固井
采用特殊的水泥浆体系和 施工方法，防止气体在固 井过程中上窜或下窜。
防漏失固井
采用低失水、高强度、防 漏的水泥浆体系，防止水 泥浆漏失。
防腐蚀固井
采用具有防腐性能的水泥 浆体系和外加剂，防止对 套管和水泥环的腐蚀。
固井设备与工具
固井设备
包括水泥车、压风机、搅拌器等，用于输送、搅拌和泵送水 泥浆。
固井工具
如套管鞋、扶正器、胶塞等，用于确保套管居中、提高固井 质量等。
03
固井工艺与技术
常规固井工艺
01
02
03
常规水泥浆体系
包括硅酸盐水泥、铝酸盐 水泥、硫铝酸盐水泥等， 适用于不同地层和井深。
常规固井方法
包括一次性固井、分级固 井、尾管固井等，根据井 况和工程要求选择合适的 方法。
安全管理
固井作业属于高危行业，安全管理是固井作业的重要环节，需要加 强安全管理和培训，提高员工的安全意识和技能水平。
复杂地层
复杂地层是固井作业的难点之一，如高应力地层、破碎地层等，需 要加强地层研究和对策制定，提高固井质量和效果。
THANKS
固井技术基础
固井技术基础（量大、多图、易懂）概述1、固井的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，保证勘探期间的分层测试及在整个开采过程中合理的油气生产等目的而下入优质钢管，并在井筒与钢管环空充填好水泥的作业，称为固井工程。
2、固井的目的1. 封隔易坍塌、易漏失的复杂地层，巩固所钻过的井眼，保证钻井顺利进行；2. 提供安装井口装置的基础，控制井口喷和保证井内泥浆出口高于泥浆池，以利钻井液流回泥浆池；3. 封隔油、气、水层，防止不同压力的油气水层间互窜，为油气的正常开采提供有利条件；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；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；3、固井的步骤1. 下套管套管与钻杆不同，是一次性下入的管材，没有加厚部分，长度没有严格规定。
为保证固井质量和顺利地下入套管，要做套管柱的结构设计。
根据用途、地层预测压力和套管下入深度设计套管的强度，确定套管的使用壁厚，钢级和丝扣类型。
2. 注水泥注水泥是套管下入井后的关键工序，其作用是将套管和井壁的环形空间封固起来，以封隔油气水层，使套管成为油气通向井中的通道。
3. 井口安装和套管试压下套管注水泥之后，在水泥凝固期间就要安装井口。
表层套管的顶端要安套管头的壳体。
各层套管的顶端都挂在套管头内，套管头主要用来支撑技术套管和油层套管的重量，这对固井水泥未返至地面尤为重要。
套管头还用来密封套管间的环形空间，防止压力互窜。
套管头还是防喷器、油管头的过渡连接。
陆地上使用的套管头上还有两个侧口，可以进行补挤水泥、监控井况。
注平衡液等作业。
4. 检查固井质量安装好套管头和接好防喷器及防喷管线后，要做套管头密封的耐压力检查，和与防喷器联接的密封试压。
探套管内水泥塞后要做套管柱的压力检验，钻穿套管鞋2~3米后（技术套管）要做地层压裂试验。
生产井要做水泥环的质量检验，用声波探测水泥环与套管和井壁的胶结情况。
固井
提高注水泥顶替效率的措施
Schl umb erge r Priva te
5.注水泥前调整钻井液性能 钻井中钻井液的性能是为了满足钻井作业的需求，但从提 高注水泥顶替效率方面来看，这些性能往往是不合时宜的。一次 在注水泥前一般都要对钻井液的性能进行调整。 调整钻井液性能（密度，流变性）的原则是，在保证井下 安全的前提下，尽量降低钻井液的密度，粘度和触变性。其中降 低触变性尤为重要，因触变性太强，钻井液的内部结构力大，非 常不利于顶替。
H
－
√
√
基本油井水泥
油井水泥的物理性能
Schl umb erge r Priva te
1、水泥浆密度 作用：满足平衡压力要求、保证获得最好的水泥性能 基本要求：注水泥期间既不井漏又不井喷 影响因素：水灰比；外掺料（指密度调节剂）用量 2、水泥浆的稠化时间 定义：在井下温度压力条件下，从给水泥浆加温加热时起至水泥浆稠度达 100Bc所经历的时间称为水泥浆的稠化时间。 作用：保证施工安全 要求：整个注水泥施工作业能够在稠化时间以内完成。并包含一定的安全系 数。一般：施工时间+1小时<稠化时间。 影响因素：水灰比；温度与压力；外加剂
提高注水泥顶替效率的措施
Schl umb erge r Priva te
(a)
(b)
(c)
(a) 套管不动 (b) 套管开始转动 (c)钻井液将被替完 1－井眼 2－套管 3－流动的水泥浆 4－钻井液
提高注水泥顶替效率的措施
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3、采用紊流或塞流流态注水泥 在层流流态，断面流速分布呈尖峰形态；在紊流和塞流流 态，断面流速分布相对平缓，因而有利于水泥浆均匀推进顶替 钻井液。 在偏心环空中，当采用塞流流态时，虽然在本间隙内水泥 浆可均匀推进，由于在井一周向上流速分布不均，可能存在一 周向上严重推进不均的后果。
第三章固井、完井
a、定义：A、B、C、D、E与F级油井水泥，是硅酸钙为主要成分的水泥熟料， 加入适量石膏和助磨剂，磨细制成的产品。 在粉磨与混合D、E、F级水泥般的过程中，允许掺加适宜的调凝剂， 并要求助磨剂对强度没有负面影响。
G、H级油井水泥，主要成分与前面相同。加入适量的石膏或石膏和 水，磨细制成的产品，在粉磨与混合 G、H级水泥过程中不允许掺加任何 其它外加物。
a、地层压力；b、破裂压力；c、坍塌压力；d、地应力
所谓地层压力剖面就是地层压力随井深的变化。如图 8-2 ， 就是随井深的加深而增大的。
3、按实际情况决定各层套管下入深度 如确知井下压力不高，不压裂地层之时，可不
必按破裂压力来确定各层套管的下入深度。而按该地区
的实际情况而定，这样节省套管，节省水泥，减少施工 程序。
三、下套管
(一)、套管柱的外载 1、轴向载荷：主要是拉力。拉力过大，将引起连接丝扣（圆
扣）被拉坏而断裂。而管体被拉断的情况很少，不允许存在 轴向压力，只在较少场合下出现受拉压力（为什么？防止弯 曲，不居中） 1）浮力：套管在井内钻井液中因管体排开钻井液而受到浮力。 套管受浮力的效果可以认为是套管的线密度因浮力作用而变 小，其影响用浮力系数计算，表示管柱受浮力后剩余重量为 其在空气中重要的百分数。
它是下在表层套管与油层之间的。 可以下多层，也可以不下，由具体情况条件而定。
浅井：地质条件不复杂，技术套管少或没有
深井：地质条件复杂，技术套管层多。 技术套管保证满足不等式Pf≥Pd≥Pp。
4、油层套管：油井钻完以后下的最后一层套管，直径最 小。 功用以封隔油、气、水层，以及不同物性的油气 层，以利于分层开采，防止底水并形成生产通道，或
弯曲应力等，多以安全系数的方式计入。
固井基础知识
第二部分固井基础知识第一章基本概念1、什么叫固井？固井是指向井内下入一定尺寸的套管串，并在其周围注以水泥浆，把套管与井壁紧固起来的工作。
2、什么叫挤水泥？是水泥浆在压力作用下注入井中某一特定位置的施工方法。
3、固井后套管试压的标准是什么?5英寸、5 1/2英寸试压15MPa，30分钟降压不超过 0.5MPa,7英寸，9 5/8英寸分别为10MPa和8MPa，30分钟不超过0.5MPa；10 3/4—13 3/8英寸不超过6MPa，30分钟压降不超0。
5MPa。
4、什么叫调整井？为挽回死油区的储量损失，改善断层遮挡地区的注水开发效果以及调整平面矛盾严重地段的开发效果所补钻井叫调整井.5、什么叫开发井?亦属于生产井的一种，是指在发现的储油构造上第一批打的生产井。
6、什么叫探井？在有储油气的构造上为探明地下岩层生储油气的特征而打的井。
7、简述大庆油田有多少种不同井别的井？有探井、探气井、资料井、检查井、观察井、标准井、生产井、调整井、更新井、定向井、泄压井等。
8、什么叫表外储层？是指储量公报表以外的储层（即未计算储量的油层).包括：含油砂岩和未划含油砂岩的所有含没产状的储层。
9、固井质量要求油气层底界距人工井底不少于多少米？探井不少于多少米？固井质量要求,调整井、开发井油、气层底界距人工井底不少于25米（探井不少于15米）.10、调整井（小于等于1500米）按质量标准井斜不大于多少度？探井（小于等于3000米）按质量标准井斜不大于多少度？调整井按质量标准井斜不大于3度。
探井按质量标准井斜不大于5度.11、调整井（小于等于1500米)井底最大水平位移是多少？探井（小于等于3000米）井底最大水平位移是多少?调整井井底最大水平位移是40米。
探井井底最大水平位移80米。
12、目前大庆油田常用的固井方法有哪几种？（1）常规固井（2）双密度固井(变密度固井）(3）双级注固井（4）低密度固井（5)尾管固井13、目前大庆油田形成几套固井工艺？（1)多压力层系调整井固井工艺技术。
固井工程施工方案及流程
一、施工方案1. 工程概况固井工程是油气田开发的重要环节，其目的是确保油气井的稳定性和油气资源的有效开采。
本工程涉及一口深井，井深6300m，最大垂深4780.41m，地层情况复杂，存在高温高压、易漏、易憋堵等风险。
2. 施工原则（1）确保固井质量，提高油气产量；（2）遵循“安全第一、预防为主”的原则，确保施工安全；（3）合理优化施工方案，提高施工效率。
3. 施工内容（1）井口固井：采用水泥浆领浆密度1.26g/cm3，确保井口固井质量；（2）井筒固井：采用超低承压泡沫固井浆柱结构，开发适用于高充氮量的微触变水泥浆体系，提高固井质量；（3）现场施工流程及H2S应急预案：确保施工过程中的安全。
二、施工流程1. 施工准备（1）组织施工队伍，进行技术交底；（2）检查施工设备，确保其正常运行；（3）编制施工方案，明确施工内容、流程及注意事项。
2. 井口固井施工（1）按照设计要求，准备水泥浆，确保水泥浆质量；（2）按照固井程序，进行井口固井施工；（3）固井施工过程中，加强监控，确保固井质量。
3. 井筒固井施工（1）按照设计要求，准备超低承压泡沫固井浆柱结构；（2）采用微触变水泥浆体系，进行井筒固井施工；（3）固井施工过程中，加强监控，确保固井质量。
4. 现场施工流程及H2S应急预案（1）优化现场施工流程，确保施工安全；（2）制定H2S应急预案，提高应对突发事故的能力。
5. 施工结束（1）固井施工结束后，进行井筒检查，确保固井质量；（2）整理施工资料，总结施工经验。
三、质量保证措施1. 严格遵循施工规范和设计要求，确保施工质量；2. 加强施工过程中的监控，及时发现并解决问题；3. 对施工人员进行技术培训，提高施工技能；4. 对施工设备进行定期检查和维护，确保设备正常运行。
四、安全措施1. 严格执行安全生产规章制度，确保施工安全；2. 加强施工过程中的安全检查，及时发现并消除安全隐患；3. 对施工人员进行安全教育培训，提高安全意识；4. 制定应急预案，提高应对突发事故的能力。
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固井第一章概述一、固井工程的概念利用水泥充填套管与井壁环形空间的作业。
图1 固井注水泥作业示意图二、固井的目的1、加固井壁，保证继续安全钻进。
2、封隔油气水层，保证勘探期间的分层试油及在整个开采过程中合理的油气生产。
三、固井的起源和发展1、美国1903年在加里福尼亚劳木波斯油田使用水泥浆封堵井内油层上部的水层，法兰克和联合石油公司把50袋硅酸盐水泥混合好后，用捞沙筒送到井内，28天以后把井内的水泥钻掉，再钻完油层后完井。
2、中国则在1200年前则在顿钻打成的井中用桐油加石灰（CaO）加固环隙，用以开采天然气。
1910年可以在600—900米深的井内进行固井。
3、657年前（1937年）API（美国石油学会）标准化委员会成立。
4、此后产生了固井专用设备水泥车，化验设备和水泥外加剂。
发展了各种条件下的固井工具和固井工艺。
5、科学化固井固井是钻井工作的最后一道工序，它的成功与否意义非常重大，轻则造成成本浪费，重则造成开采失败，因此各采油国都十分重视固井工作的研究。
它是一门多学科组成的应用科学，是地质、石油、机械、化学、流体力学和电子学科等科学水平的集中体现。
第二章套管设计一、套管柱类型套管类型见图2。
正常压力系统的井通常仅下三层套管：导管、表层套管和生产套管。
异常压力系统的井，至少多下一层技术套管。
尾管则是一种不延伸到井口的套管柱。
（三） 导管导管的作用是在钻表层井眼时将钻井液从地表引导到钻井装置平面上来。
这一层管柱其长度变化较大，在坚硬的岩层中仅用10～20m ，而在沼泽地区则可能上百米。
（四） 表层套管表层套管下入深度一般在30～150m ，通常水泥浆返至地表．用来防护浅水层污染，封隔浅层流砂、砾石层及浅层气．同时用来安装井口防喷器以便继续钻进，它也是井口设备（套管头及采油树）的唯一支撑件，以及悬挂依次下入的各层套管（包括采油管柱）载荷。
（五） 技术套管技术套管用来隔离坍塌地层及高压水层，防止井径扩大，减(b)(a)套管类型(a)正常压力井；(b)异常压力井少阻卡及键槽的发生，以便继续钻进。
技术套管还用来分隔不同的压力层系，以便建立正常的钻井液循环。
它也为井控设备的安装、防喷，防漏及悬挂尾管提供了条件，对油层套管还具有保护作用。
（六）生产套管（采油或采气套管）生产套管的主要作用是将储集层中的油气从套管中采出来，并用来保护井壁，隔开各层的流体，达到油气井分层测试，分层采油，分层改造之目的。
通常水泥返至产层顶部２００m以上。
（七）尾管尾管是一种不延伸到井口的套管柱，分为钻井尾管和采油尾管。
它的优点是下入长度短、费用低。
在深井钻井中，尾管另一个突出的优点是，在继续钻进时可以使用异径钻具。
在顶部的大直径钻具比同一直径的钻具具有更高的抗拉伸强度，在尾管内的小直径钻具具有更高的抗内压力的能力。
尾管的缺点是固井施工困难尾管的顶部通常要进行抗内压试验，以保证密封性。
（八）组合套管柱组合套管柱是各段套管的重量和钢级不同，但其外径相同。
（九）异径套管柱异径套管柱是从上到下各段套管的外径不同的套管柱。
二、通用的套管、井眼尺寸通用的套管、井眼尺寸三、安全系数的确定１、抗内压 1.125根据采油作业压力、管材进行选择２、抗外剂 1.8Ａ根据实际地层压力确定Ｂ根据上履地层压力系数0.0235Ｍpa/m（用于岩膏层井段）确定。
Ｃ根据开发经验确定中原油田经过26年的开发，发现仅用上履地层压力设计是不够的，对于岩膏层的易塑性变形的地层，最大外挤力达到上履压力系数的3.5倍，因此开发了厚壁套管，即TP130TT，外径152mm，壁厚16.9mm，与10.5/P110比较，抗外挤强度提高由104升至210kg/cm2，基本上消除了由于地层压力原因造成的套管损坏。
四、识别套管颜色标记（ＡＰＩ）H-40 灰色N-80 红J-55 浅绿C-95 棕K-55 深绿P-110 白C-75 蓝U-150 白L-80 红/棕/红五、识别螺纹螺纹分圆螺纹、偏梯型螺纹和直连型螺纹。
其中圆螺纹分有长圆螺纹和短圆螺纹，扣尖角60、锥度1:16、25.4mm有8扣（8扣/英寸）。
螺纹代号：STC（CSG）——短圆螺纹LTC（LCSG）——长圆螺纹BTC（BCSG）——梯型螺纹XL（XCSG）——直连型螺纹第三章固井设备（图）一、水泥车T815 AC-400型CPT-N4CPT-Y4二、供水车三、运灰车四、混灰设备第四章化验设备（图略）一、稠化仪：高温高压稠化仪常压稠化仪二、失水仪：高温高压失水仪三、瓦林搅拌器四、抗压强度机五、旋转粘度仪第五章水泥历史上一般认为一位英国瓦匠约瑟夫〃亚斯波丁（Joseph Aspdin）是硅酸盐水泥的发明者，他在1824年发表了一份关于类似灰色岩石物质称为“水泥”的专利，该成分在水中能够水化和硬化，所以称之为水硬性材料，这是我们所知道的最早的硅酸盐水泥。
一、分类●ASTM（美国材料试验学会）分为：1、2、3、4、5●API（美国石油学会）（1953年公布第一份油井水泥标准）：A、B、C、D、E、F、G、H、J●俄罗斯：OW-1、OW-2、OW-3、OW-4、OW-5●罗马尼亚：S1、S2、S3●匈牙利：Hmfpc、Fmfpc●保加利亚：OW、OW-SR●中国等效采用API标准1988年制定完了GBZ38-88●由于水泥石在地下存在化学腐蚀现象，主要是受Na2S04物质的腐蚀，尤其当温度在0℃-84℃范围时腐蚀较为严重，因此水泥又细分为中抗硫酸盐型（MSR，铝酸三钙3CaO〃Al2O3≤8%）和高抗硫酸协型（HSR，铝酸三钙3CaO〃Al2O3≤3%）●另外还有其他特种水泥：火山灰水泥、火山灰石灰水泥、胶乳水泥、高寒水泥、铝酸钙水泥、石膏水泥、树脂水泥或塑料水泥、柴油水泥二、水泥的主要成分（表1、表2）水泥化学性能给出了油井用硅酸盐水泥典型的氧化物分析。
硅酸盐水泥典型的氧化物分析表1（API G类或H类水泥）当这些熟料成分与水发生水化时，将生成四种主要化合物。
表2给出了它们的化学式和性能。
凝固硅酸盐水泥中的化合物第六章水泥添加剂对种类有限的各级水泥只有采取加入外加剂的方法，才能使设计与现制的水泥浆适应多种条件下注水泥要求，外加剂应用的主要目的是：调整水泥浆的稠化时间、密度、失水、流变性、增容、析水率、渗透率、线性体积变化，增加抗压强度和保持高温条件下强度热稳定性等。
随着降失水剂的应用，各种改善水泥浆性能的添加剂在发展。
目前水泥添加剂可分为以下11大类。
1、速凝剂：缩短凝固时间，加快强度发展。
如CaCl2，加速C3S的水化作用。
2、缓凝剂：延长凝固时间。
如木质素黄酸盐，吸附在硅酸钙水化物上，影响其水化作用。
3、填充剂：降低密度、提高造浆率。
如膨润土（般土粉）和微球等等。
4、加重剂：增加水泥浆密度。
如钛铁矿、赤铁矿和重晶石等。
5、分散剂：降低水泥浆粘度，降低水泥浆屈服值。
如磺酸盐类。
6、降失水剂：控制水泥浆失水量，控制滤饼滤失。
将纯水泥浆大于1500ml/30min的失水量降低到小于50ml/30min保证固井要求。
最初使用的是膨润土，目前乳胶已成为最常用的颗粒性材料降失水剂。
水泥浆失水是影响固井最严重的问题，因此降失水泥剂也是最重要的外加剂。
（1）乳胶是降失水泥剂发展至今最好的降失水剂之一。
乳胶是乳化聚合物属于颗粒材料，粒度在200-500μm之间。
固井用的乳胶是聚乙烯类产品：①醋酸乙烯脂、乙烯-丁二烯树脂：可用到50℃②苯乙烯-西二烯树脂：可用到176℃乳胶是固相聚合物颗粒的水分散体，靠表面活性剂保护胶体。
表面活性剂如Stabilizer434B可用到160℃；Stabilizer434C可用到193℃（2）水泥溶性聚合物：控制失水，降低滤饼的渗透率①纤维素衍生物，如羟乙基纤维素②非离子人工合成聚合物③阴离子人工合成聚合物④阳离子聚合物7、堵漏剂：控制水泥浆漏失。
（1）堵漏材料。
如硬沥青和颗粒煤；塞璐玢片（2）触变性水泥。
产生高胶凝强度常用的是膨润土。
其含量可分别在5%-2%（BWOC）8、消泡剂：消除水泥浆气泡。
磷酸三丁脂、聚乙二醇乙醚、硅油9、稳定剂：高温稳定剂（如石英粉），浆体稳定剂，乳胶稳定剂10、膨胀剂：克服水泥浆失重，克服水泥石体积收缩，克服油气水窜糟，增加水泥环与套管以及水泥环与井壁的界面胶结强度。
11、增韧剂：减低水泥石的脆性，增加水泥石的韧性，以适应注采作业的要求。
第七章固井设计一、钻井资料1、井身结构2、下套管前钻井液性能3、钻井复杂情况描述二、地质资料1、油、气、水、盐层及油顶、油底位置2、地质分层3、地层压力及破裂压力三、测井资料1、井径数据2、井斜数据3、井温数据四、本次固井目的和方法五、固井施工难点与措施1、施工难点2、对应措施六、套管柱设计1、套管柱设计条件2、套管柱设计及强度校核结果3、入井管串结构及扶正器位置设计七、水泥浆设计1、水泥浆体系和性能设计2、冲洗液和隔离液设计3、水泥浆流变性能设计八、相关施工参数计算1、水泥浆量与水泥量计算2、管柱内顶替量预算3、最高施工压力预测4、失重压力计算5、施工时间计算6、送放钻具回缩距计算九、施工方案实施要求1、施工准备2、施工程序3、施工设备配置十、需要井队配合工作内容从广义上讲，一个好的钻井设计应该同时是一个固井设计，固井工作只发生在钻井工作的末尾，但对固井的准备工作从开钻之日起就已经开始了。
钻井过程如果忽略了对固井的考虑，结果将是很糟糕的。
美国一位钻井工程师说得好，钻井工程师是为固井工程师服务的，这话拿到我们国家，感觉有些不可思议，其实这句话的含义非常深刻，一语道破了固井工作的全部内涵。
具体到一个井队，大题应做好以下几项工作：1、控制好井身质量，控制井径扩大率不大与5%，避免大肚子、糖葫芦井眼。
2、钻井过程或完钻以后发生漏失的井要认真堵漏并进行安全破试。
3、下好套管。
4、清洗井眼、调整泥浆、完成钻井液向固井液的转换。
这个问题说起来容易做起来难，这也是一直困绕中国固井界的一个问题，是一个摆在固井工作面前的十分突出的矛盾。
首先是供需错位，作为甲（井队只能算代理甲方）、乙（固井队）方，甲方应该无条件地积极主动地完成对井眼的一切准备工作，然后请乙方进行注水泥作业，乙方只负责把注替水泥浆工作做好就可以了。
现在把问题颠倒过来了，乙方向甲方提要求，矛盾的焦点往往落到质量控制范围以外，给固井质量设下了不可逾越的屏障。
5、 备足清水6、 压稳油气层，做到静态压稳，而不是动态压稳。
十一、固井工具、附件、材料（图略）第八章 特殊井固井一、 内管注水泥方法（图略） 二、 尾管固井（图）三、 分级注水泥（图略）四、定向井固井定向井存在问题：1、底边沉沙不易清除2、高边水泥浆析水聚积形成水槽3、套管自重靠向下井壁，顶替困难五、可溶性地层注水泥水泥浆的滤液及自由水可能溶触地层的盐岩，从而影响水泥浆与地层的胶结，采取饱和盐水水泥浆或欠饱和盐水水泥浆即可有效地抑制盐岩层的溶触。