内插法固井(借鉴分享)
固井基本知识
固井基本知识一、固井工程的重要性油气井注水泥技术是一门多学科组成的应用科学。
包括地质学，石油工程（钻井、测井、测试、采油、油井增产等工程），机械，化学，力学（流体力学）和电子等学科。
涉及的基础科学知识和工程技术面广，这就要求我们在工作实践中要勤于学习，刻苦钻研，不断学习，不断提高。
固井是钻井工程中一道重要的工序，也是最后一道工序。
固井工程专业化程度高，对油气井建成起关键性作用。
往往因固井质量问题使油气井不能正常生产甚至报废。
固井质量对延长油气井寿命和发挥油气井产能具有重要作用。
固井质量关系到油气田有效勘探和开发。
固井是一种系统工程。
固井工程应从设计、准备、施工和检验等环节严格把关，采用适应地质和油气藏等特点及钻井工艺先进、适用的固井技术，实现安全、优质、经济、可靠的目的。
二、油气井注水泥的历史1、美国石油工业传统上是以1859年锥克（Drake）井的钻进为起点。
2、直到1903年才在加利福尼亚劳木波斯油田使用水泥封堵油层上部的水层。
据说法兰克和联合石油公司把50袋纯硅酸盐水泥混合好后，用捞沙筒送到井下预定位置，后凝28天以后把井内水泥钻掉，再钻穿油层后完井，而水层已被有效封固。
于是该方法成为可行，不久后便在加利福尼亚州有同样为题的油田中传插使用起来。
3、早期的捞沙筒法及油管法在1910年被A.A贝金斯（A.A Perkins)在加州油田提出的双塞法水泥法所代替。
近代注水泥技术也就由此产生。
由于贝金斯公司的服务范围仅限于加州以内，所以其他地区的注水泥方法也以不同的方式出现。
俄克拉何马州1920年哈里伯顿在海威特油田提出了一种新的注水泥方法。
而把套管下在油气层顶部，进行注水泥作业，待水泥凝固后，再钻井下部的油气层完井。
并且开始使用了原始的混浆方法和注水泥设备。
在常规套管固井中双塞注水泥方式目前仍在使用，不同的是经过不断改进和完善而已（木塞、胶塞、压胶塞液等）。
三注水泥分类常规套管注水泥、尾管注水泥、分级注水泥水井地热井处理井大口径井眼一次注水泥（即常规注水泥）永冻层注水泥特种条件下注水泥海上结构注水泥热采井注水泥内管法注水泥水平井注水泥空气钻钻井注水泥通过可溶性地层注水泥挤水泥二次注水泥打水泥塞重新注水泥尾管注水泥：套管串低于井口的注水泥作业。
矿盐固井方案
矿盐LS-1井固井方案1 、Φ339.7mm表层固井1.1基础资料(1)本次固井目的：封固上部未成岩地层，为二开钻进创造安全条件；(2)固井方式：内插法固井(3)井身结构及套管程序开钻次序钻头尺寸⨯井深mm⨯m 套管尺寸⨯井深mm⨯m水泥返深m备注一开444.5⨯401 339.7⨯400 地面内插法固井(4)钻井液类型及下套管前钻井液主要性能膨润土泥浆：密度g/cm3粘度（s）1.10 601.2管串结构(1)套管数据套管外径钢级壁厚扣型单位重量套管下深封固井段339.7mm J55 9.65mm 短圆81.18kg/m 400--0m 400--0m (2)入井管串结构(自下而上)：（1）Φ339.7mm可钻浮鞋＋Φ339.7mm套管（2根）浮力计算为20m(J55×9.65mm)＋Φ339.7mm浮箍（带内插座）＋Φ339.7mm套管串(J55×9.65mm)＋Φ339.7mm联顶节。
（2）插入管串结构：插入头＋127mm钻杆＋方钻杆。
（3）插入头以上2根钻杆加钻杆扶正器（127mm⨯339.7mm）共2只从浮箍上部1根套管往下，所有管串用套管丝扣胶粘接（丝扣胶涂在公扣上）。
1.3固井难点及主要技术措施(1)由于套管在替泥浆过程所受的浮力大，确保一开套管在水泥浆上返过程中不被浮起为，实际泥浆密度应在1.10g/cm3以上；浮力计算公式水泥浆对套管浮力：W=P×L× VW= 1.85×400×90.65=67081Kg管内重量：Wn=Wg+ Wm+ Wp套管重量：Wg=81.18×400=32720Kg 管内水泥浆重量：Wm=80.6×1.85×20=2982.2Kg 管内泥浆：Wp=80.6×1.10×380=33690.8Kg总重量：69393Kg 管内重量-管外重量=2312Kg泥浆密度>1.10g/cm3时套管不会上浮(2)坐封力根据循环最高泵压由固井施工指挥现场计算,为在泵压出现异常情况下顺利施工,实际施加坐封力应为计算值的2倍；建议在井口将套管用钢丝绳绑好；(3)泥浆开钻，插入法固井。
固井设计
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
固井技术方案与措施631(补充稿)
固井工程技术服务方案及技术措施固井是钻井工程的重要环节，是多工种联合的大型作业，具有高风险性，其质量好坏影响到油气田的勘探效果与合理开发，因此必须从思想上重视固井工作，从组织、技术及装备上加强管理，督促检查技术政策及设计的执行。
技术人员、施工人员及与固井相关的人员，必须以高度的责任感和严谨的科学态度固好每一口井。
第一部分下套管作业及固井工作要求一.套管、附件准备及验收1．套管到井后，井队技术员应及时清点送井套管。
短套管及套管附件，检查其数量、型号是否与送井清单一致；套管和套管附件送井时要有检验合格证和检验记录。
钻井队工程技术负责人应收集好套管及附件合格证备查。
送井套管公扣端必须戴齐护丝，以防止碰坏丝扣。
2．逐根清洗并检查套管及附件的丝扣。
3．下套管工具必须完好，套管吊卡应有明显标记，不能与钻杆吊卡混用。
4．对所送套管要复查套管丝扣、壁厚、钢级，由工程技术负责人组织丈量（套管长度不含公扣长度，长圆扣套管从公扣根部起量，特殊扣套管从“Δ”标记处起量）套管，将套管长度用红漆标记在套管本体上，数据要求两对口。
按入井顺序编排套管，检查累计的套管长度是否满足井深要求，入井套管和剩余套管分开摆放，将不下的套管用棕绳捆绑，作好标记，并与套管数据复核一致。
联顶节长度必须符合井架底座高度要求，两端丝扣抹黄油戴护丝保护好，避免挤压变形。
5．对送井套管在井场上逐根通内径，内径规尺寸标准见表。
并记录通内径情况，由操作者签字。
6．对送井的套管附件，包括分级箍、悬挂器等要丈量尺寸，绘制草图，检查工具质量。
7．计算套管数据时，要确保浮箍位置低于要求人工井底位置不小于5米。
工程技术员必须清楚套管总数、入井根数、剩余根数及入井套管的编排顺序。
套管长度输入计算机后必须打印出来与实际的长度、位置相校核并确认一致，坚决杜绝将长度、顺序输错导致的严重质量事故。
8．套管原始记录在测三样前必须保留。
二.设备及其它准备1．在完井电测期间，钻井队要对设备进行一次全面检查，保证在通井划眼。
固井技术基础（量大、多图、易懂）
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。
固井配合工作及安全注意事项（2篇）
固井配合工作及安全注意事项固井是石油工业中一项重要的作业工艺，旨在确保井筒的稳定和油气能够顺利产出。
固井配合工作以及安全注意事项十分重要，下面将对其进行详细介绍。
固井配合工作包括以下几个方面：1. 设计方案：在进行固井工程之前，需要根据井口情况、井筒结构和地质条件等因素，进行固井方案的设计。
设计方案应包括井眼尺寸、固井液的性能和配方、固井套管等需要考虑的因素。
2. 材料准备：根据设计方案的要求，准备好固井所需要的材料，包括固井液、固井套管、水泥等。
材料的配备要保证质量可靠，符合固井施工的要求。
3. 施工准备：在进行固井施工之前，需要对井口和井身进行清理和检查，确保井口和井身的清洁和无故障。
同时，也要确保相关设备和工具的完好和状态良好。
4. 操作流程：进行固井施工时，需要按照一定的操作流程进行操作。
首先是注入固井液，使其填充井身，防止地层涌入和井壁失稳。
然后是对注入固井液的压力和流量进行控制，以确保固井液在井内的循环和分布。
最后是进行水泥浆的注入，使其在井筒中形成固化层，确保井筒的稳定和密封。
5. 监测和记录：在进行固井工作的过程中，需要进行监测和记录，以便对施工质量和井筒状态进行评估。
监测的内容包括固井液的密度、压力、流量等参数以及水泥浆的浓度和硬化时间等。
记录要详细、准确，以备后续分析和处理。
在进行固井配合工作时，需要注意以下几个安全事项：1. 安全意识培养：固井施工是一项高风险的作业工艺，需要相关人员具备丰富的经验和良好的安全意识。
必须培养和加强每个人的安全意识，严格遵守相关的安全规定和操作规程。
2. 检查设备和工具：在进行固井施工之前，必须检查相关的设备和工具，确保其完好和安全可靠。
任何故障或损坏的设备和工具都不能使用，必须进行维修或更换。
3. 操作规程遵守：固井施工必须按照相关的操作规程进行，严禁随意操作或违反安全规定。
尤其是对于固井液的配制和注入，必须按照严格的流程和要求进行，以免造成事故。
钻井卡钻事故原因以及案例
（1）键槽卡钻：多发生在硬地层中，井斜或方位变化大，形成了狗腿的地方。钻进时，钻柱紧靠狗腿段旋转，起下钻时钻柱在狗腿井段上下拉刮，在井壁上磨出一条键槽，起钻时钻头拉入键槽底部被卡住。
键槽卡钻特征是下钻不遇阻，钻进正常，泵压也正常，但起钻到狗腿处常遇卡。随着井深的增加而愈加严重；能下放但不能上提，严重时可能卡死。
(6)处理过程
主要采取上下活动钻具(上提力最大至1200kN，下放至140 kN，原悬重660 kN)，配合空气和泡沫循环方式(注气量45.3 m3/min，基液注入量3.15L/s，泡沫体积分数为1.0％，注气压力5.4 MPa)处理卡钻，无法解卡，并且井口无返出。当上提力由600 kN下放至120 kN后再次上提时悬重突然降至140 kN，初步判断井下钻具断裂。起钻后发现加重钻杆上部第一根55127.0 mm钻杆本体断裂，加重钻杆以下钻具全部落井。
（1）地质情况
Abyed-2井钻遇的地层比较复杂，存在多套压力系统，所处构造为玛格拉夫一劳达构造带西北部的阿马金1号圈闭，主目的层为萨尔组、内法组和休库拉组地层，次目的层为萨巴塔因组和密穆组地层。该井地表为第三系裂缝发育的乌姆拉杜马组灰岩地层，下部为连通性好的穆卡拉组砂岩地层；穆卡拉组与哈施亚特组地层的交界面存在风化壳，易发生恶性漏失；穆卡拉组地层上部的泥岩段易缩径；哈
预防键槽卡钻的发生，首先得确保井眼质量，避免出现大斜度狗腿段；起钻时或再次下钻时应在键槽井段反复划眼，及时破坏键槽，并在起钻到键槽井段时要低速慢起，平稳操作，严禁使用高速起钻。
（2）沉砂卡钻：在使用粘度小、切力小的钻井液钻进时，由于其悬浮携带岩屑的能力差，稍一停泵岩屑就会沉下来，停泵时间越长，沉砂就越多，严重时可能造成下沉的岩砂堵死环空，埋住钻头与部分钻柱，形成卡钻。此时若开泵过猛还会憋漏地层，或卡的更紧。
[钻井技术：467]内插法固井工具失效典型案例及预防措施
![[钻井技术：467]内插法固井工具失效典型案例及预防措施](https://img.taocdn.com/s3/m/65b15ce40342a8956bec0975f46527d3240ca6eb.png)
[钻井技术：467]内插法固井工具失效典型案例及预防措施[来源：石油钻采工艺]作者：覃毅（中国石油集团渤海钻探工程有限公司第一固井分公司，河北任丘062552）摘要：内插法固井技术是针对大尺寸套管或表层套管固井特殊性而采用的技术，由于其省时、替量少的特点在某盐穴储气库 ?339.7 mm 大尺寸套管固井现场大量推广应用。
随着施工作业的增多，内插法固井配套工具经常发生失效，事故原因各异，但后果严重，影响到下一步钻井工序。
分析了盐穴储气库 ?339.7 mm 套管内插法固井施工配套工具失效案例，结合工具结构与工作原理分析了事故原因，提出了相应的预防措施，对同类固井现场施工具有一定的参考价值。
正文:内插法固井又称“内管法注水泥” ，一般用于大尺寸套管或表层套管固井，注水泥时能减少水泥浆在套管内与钻井液的掺混，缩短顶替钻井液时间，同时水泥浆可提前返出从而减少附加水泥量过大而造成的浪费和环境污染，达到了提高封固质量和降本增效的目的［1-3］。
施工作业中，因内插工具发生的事故时有发生，消耗了大量的人力、物力和技术资源，影响了油气田勘探开发进度［4-14］。
结合内插工具现场应用失效案例，就配套固井工具进行分析。
1 现场应用失效典型案例在某盐穴储气库区块内插法固井施工中，工艺套管结构为：?339.7 mmBTC 浮鞋 +?339.7 mm 套管 1 根 +?339.7 mmBTC 浮箍（含插座）＋?339.7mmBTC 套管串；钻杆串结构为：内插头+?127mm 加重钻杆 +?127 mm 钻杆 + 方钻杆1.1 PZXX 井内插法固井过程中工具失效PZXX 井是一口盐穴储气库资料井，完钻井深380.63 m，下深380.35 m，插座位置 357.86 m。
施工过程中，注入水泥浆 22m 3，排量 1.2m 3 /min，套管内返出钻井液，同时井口钻井液也返出，下压至10 t，套管内不返；共注入水泥浆25m 3，套管内又返出且量很大，无法继续注水泥，水泥浆未返至地面；替入清水 4.1 m 3，排量 1.0m 3 /min；放回压，回流约 200 L 后流量减小，但始终有小量回流，密封不严，共回流约300 L 后拔出插头开始起钻；起出插头，密封圈及本体完好，未见损伤；最后 4 柱钻杆粘有水泥浆，约 80m；之后采用井口回填方法补救后续事情。
固井培训2
一、 表层固井流程
下套管
固井准备
注适量清 水
关阀门候 凝
替泥浆或 清水
注水泥浆
二、 表层固井技术要求
1、固井前一定要清水顶通； 2、替浆计量要准确，确保管内留一定量水泥 塞(20米)，严禁超量顶替； 3、按设计排量注替水泥浆至要求的替浆总量。 4、若水泥浆未返出地面，应立即对井口处环 空打水泥帽子。
五、内管法固井注意事项
应急措施：
现场应备有耐压循环头，如果重新对插座无效， 起出钻具及插头，改为常规固井； 现场应备有外管注水泥工具，若出现注水泥过程 当中插头密封失效，可适当加大压力，若严重失 效，可停注，或拨出插头后回压凡尔失效，采用 管外注水泥补救井口； 时刻注意指重表，若套管上浮引起悬重严重减少， 应适当上提钻具，避免压力过大使插座损伤。 常规插管固井工艺有弊端：如插管或浮鞋（浮箍） 密封不严。
三、 内插法固井知识
施工流程：
保证井下干净、井眼畅通； （2）下套管，按管串结构下送到位； （3）下内管结构：插入头+5″钻柱（等）； （4）将内管插入插座，开泵循环，检查插入接头与插座密封是 否良好；
（1）下原钻具通井，对缩径及阻卡井段认真扩划眼，大排量洗井，
（5）施工：地面管汇试压—注前置液—注水泥浆至返出—替清水； （6）将内管起出，检查是否有回流；
式中 P坐封—密封球面与承受锥面的压力(坐封压力)，kN； P最大—施工中最大泵压，kg/cm2； S载—密封球面与承压锥面的承压面积，cm2。
P坐封=P最大S载×10-2
四、内插法固井施工计算
Φ508mm，壁厚12.7mm，重量158.5kg/m，内容 182.92 l/m，闭排202.69 l/m，泥浆密度 1.05g/cm3，水泥浆密度1.90 g/cm3，长度200m， 水泥塞40m，能否上浮？
大直径钻孔内插法固井技术应用研究
169管理及其他M anagement and other大直径钻孔内插法固井技术应用研究徐 波（河南省煤田地质局四队，河南 郑州 450000）摘 要：内插法固井工艺是针对大直径钻孔套管的固井特点及特殊要求而选取的一种固井技术，由于其效率高、成本低等特点在大直径套管固井施工中被广泛应用。
本文结合河南某矿业公司地面注浆站扩能改造送料孔工程实践，根据内插法固井工艺的特点制定了相应的技术保障措施，确保了固井施工安全顺利完成，取得了较好的固井质量，缩减了施工工序，提高了工作效率，降低了施工成本，对今后大直径钻孔固井施工具有一定的借鉴意义。
关键词：固井工艺；内插法；大直径钻孔；送料孔中图分类号：TD262 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2020）13-0169-2收稿日期：2020-07作者简介：徐波，男，生于1982年，汉族，河南信阳人，本科，工程师，研究方向：地质钻探。
近年来，国内大直径钻井施工技术发展迅速，大直径工程井在矿井瓦斯抽排、输冰降温、强排水、通风、送料、下电缆以及矿山救援逃生等方面得到越来越广泛的应用。
大直径钻井工程作为实现功能性用途的矿山建设项目，有着鲜明的工艺技术特点，与一般水文水井、矿产资源钻孔相比，在钻孔垂偏斜度、终孔点位控制、套管安装、套管固井等方面，都具有更高的技术要求[1，2]。
在大直径钻孔施工中，固井工艺直接关系着大直径钻孔的成败，在固井施工过程中，一旦发生事故，会造成很大的经济损失，严重时可能造成钻孔报废。
因此，钻孔套管固井工艺的选择，就显得非常重要[3]。
现结合工程实践，对大直径钻孔工程施工中内插法固井工艺进行探讨研究。
1 内插法固井技术图1 固井浮箍结构示意图内插法固井工艺是针对大直径钻孔套管的固井特点及特殊要求而选取的一种固井技术，是用钻杆下部连接浮箍插入头，插入套管底部的插座内,加压后打开固定凡尔球，与钻孔环空建立泥浆循环，用注浆泵通过钻杆注水泥浆的方式，向外环空注水泥浆，使水泥浆返出地面，注浆结束后，固定凡尔球回弹，避免水泥浆倒流进套管和钻杆，完成固井。
钻井管串结构
方案二1、808mm表层固井设计技术方案1.1基本数据1.1.1井身结构1.1.2管串结构设计浮鞋+1根套管+浮箍（带内插座）+套管+联顶节1.1.3套管强度校核1.1.4固井方式采用内插法固井。
1.2①508mm技术套管水泥浆配方、试验性能1.2.1水泥浆配方嘉华G级油井水泥+早强剂+46%井场水1.2.2试验性能2、0339.7mm技术套管固井技术方案2.1基本数据2.1.1井身结构2.1.2管串结构设计浮鞋+4根套管+浮箍（带碰压座）+套管+分级箍（2100m） +套管+联顶节+水泥头2.1.3套管强度校核2.2①339.7mm技术套管水泥浆配方、试验性能2.2.1一级尾浆水泥浆配方G级油井水泥+降失水剂+减阻剂+缓凝剂+消泡剂+井场水2.2.2试验性能2.2.3一级领浆水泥浆配方G级油井水泥+减轻剂+降失水剂+减阻剂+缓凝剂+消泡剂+井场水2.2.4试验性能2.2.5二级尾浆水泥浆配方G级油井水泥+早强剂+减阻剂+消泡剂+井场水2.2.6试验性能2.2.7二级领浆水泥浆配方G级油井水泥+减轻剂+稳定剂+减阻剂+缓凝剂+消泡剂+井场水2.2.8试验性能3、或50.8mm尾管、回接固井方案3.1基本数据3.1.1井身结构悬挂器位置：3400m3.1.2管串结构设计浮鞋+套管+浮箍+—根套管+球座+套管+悬挂器（带回接筒）+钻杆+水泥头3.1.3套管强度校核3.2①250.8mm尾管水泥浆配方、试验性能3.2.1水泥浆配方高温缓凝剂+抗盐降失水剂+分散剂+消泡剂+盐，水泥：G 级或H级热稳定剂：硅粉加重材料：铁矿粉或重晶石粉。
3.2.2试验性能3.3①250.8mm回接套管（①244.5mm）设计3.3.1管串结构设计回接插头+套管+节流浮箍+套管+水泥头3.3.2回接套管效核3.3.4领浆水泥浆配方G级油井水泥+减轻剂+稳定剂+减阻剂+缓凝剂+消泡剂+井场水3.3.5试验性能3.3.6尾浆水泥浆配方G级油井水泥+减阻剂+缓凝剂+消泡剂+井场水3.3.7试验性能4、①168mm油层套管4.1基本数据4.1.1井身结构4.1.2管串结构设计浮鞋+4根套管+浮箍+套管串+分级箍（3500m）+套管串+套管联顶节+水泥头4.1.3套管强度校核4.2水泥浆配方、试验性能4.2.1一级水泥浆配方G级油井水泥+降失水剂+减阻剂+缓凝剂+消泡剂+井场水4.2.2试验性能4.2.3二级领浆水泥浆配方G级油井水泥+减轻剂+稳定剂+减阻剂+缓凝剂+消泡剂+井场水4.2.4试验性能4.2.5二级尾浆水泥浆配方G级油井水泥+减阻剂+缓凝剂+消泡剂+井场水4.2.6试验性能方案三1、①508mm表层固井设计技术方案1.1基本数据1.1.1井身结构1.1.2管串结构设计浮鞋+1根套管+浮箍（带内插座）+套管+联顶节1.1.3套管强度校核1.2①508mm表层套管1.2.1固井方式采用插入式固井。
内插法固井(借鉴分享)
（二）插入法固井工艺插入法固井工艺一般用于大直径套管固井，是用下部连接有浮箍插头的小直径钻杆插入套管的插座式浮箍（或插座式浮鞋），与环空建立循环，用水泥车通过钻杆向套管外环空注水泥。
采用该工艺注水泥能减少水泥浆在套管内与钻井液的掺混，缩短顶替钻井液时间，同时水泥浆可提前返出从而减少因附加水泥量过大而造成的浪费和环境污染。
1. 插入法固井工艺流程插入法固井工艺套管结构为：插入式浮鞋+套管串（也可以为：引鞋+1根套管+插入式浮箍+套管串）。
钻杆串结构为：插头+钻杆扶正器+钻杆串。
插入法固井工艺流程:注入前置液→注入水泥浆（见图）→替入钻井液（替入量比钻杆内容积少0.5m3）→放回压检查回压凡尔是否倒流→上提钻杆循环出多余的水泥浆（见图）。
注水泥水泥浆钻井液钻杆套管扶正器插座式浮鞋下入钻杆,插头插入插座, 注入水泥浆替泥浆结束,起钻循环2．插入法固井的有关计算（1）套管串浮力计算大直径套管固井一般是表层套管固井，要求水泥返出地面，固井施工后，管外环空全部为水泥浆。
为了保证套管不被浮起，套管串所受的浮力Ff必须小于套管串的重量Gt。
套管串所受的浮力Ff的计算公式：Ff = SwHρsg×10-7 (1)式中 Ff—套管串所受的浮力，kNSw—套管外截面积，cm2H—浮箍深度，mρs—水泥浆密度，g/cm3g—重力加速度。
套管串重量Gt的计算公式：Gt = qH×10-3+ SnHρng×10-7 (2)式中 Gt—套管串重量，kNq—每米套管重量，N/mH—浮箍深度，mSn—套管内截面积，cm2ρn—套管内泥浆密度g/cm3g—重力加速度。
要保证套管串不被浮起，需满足Gt ≥Ff。
若计算后Gt≤ Ff，必须加重钻井液，即加大ρn 的值，以提高套管串的重量Gt，使Gt≥Ff后方可施工。
因此，必须进行钻井液“临界密度”ρmin的设计。
“临界密度”是指替钻井液结束时，套管串所受的浮力Ff 与套管串的重量Gt相等时套管内钻井液的密度。
内插法注水泥原理
工作原理 在中心插入管的插入接头插入到插入式浮箍的插入孔 内后， 内后，就把原套管内较大的空间封割成钻具水眼内空 间和钻具外与套管内之间的环形空间两个部分。 间和钻具外与套管内之间的环形空间两个部分。在固 井过程中，水泥浆与钻井液只能从钻具水眼内通过， 井过程中，水泥浆与钻井液只能从钻具水眼内通过， 并经回压凡尔装置进入套管外环形空间。 并经回压凡尔装置进入套管外环形空间。钻具水眼内 空间的容积与原套管内空间的容积相比， 空间的容积与原套管内空间的容积相比，分别为 套管内空间的94%和∮339.7mm套管内空间 ∮508mm套管内空间的 套管内空间的 和 套管内空间 的11.36%，回压凡尔的工作原理与普通回压凡尔的工 ， 作原理相同。 作原理相同。
技术方面的几点认识： 技术方面的几点认识： 1、接方钻杆开泵顶通井内钻井液并认真观察套管内是否有 、 钻井液返出， 钻井液返出，若有则必须增加中心插入管压力保证插入 座和中心插入管接触处密封可靠。 座和中心插入管接触处密封可靠。 2、严格校核钻井液替量，将钻井液替量的误差减到最小。 、严格校核钻井液替量，将钻井液替量的误差减到最小。 防止替空。 防止替空。 3、通过近 年的内插法固井技术现场实践，证明使用内插 年的内插法固井技术现场实践， 、通过近5年的内插法固井技术现场实践 法固井装置完全可以解决大尺寸套管固井时， 法固井装置完全可以解决大尺寸套管固井时，套管内容 积大，水泥浆在套管内易发生串槽，以及钻井液替量大， 积大，水泥浆在套管内易发生串槽，以及钻井液替量大， 时间长等问题，固井施工顺利。固井质量好。 时间长等问题，固井施工顺利。固井质量好。对今后青 海油田大尺寸套管固井具有一定的指导作用。 海油田大尺寸套管固井具有一定的指导作用。
在施工过程中针对508mm和3397mm的套管固井时套管内容积大水泥浆在套管内易发生串槽以及替钻井液时量大时间长对固井施工和固井质量极为不利的具体问题研究并使用了内插法注水泥技术使用插入式固井装置通过在套管内下入钻具进行固井作业成功地解决了上述问题保证了固井施工顺利及节约了钻井液又下部深井段施工提供了可靠的质量和而成， 回压凡尔装置中的球体采用尼龙加工而成，在下套 管过程中可以防止钻井液进入套管内， 管过程中可以防止钻井液进入套管内，依靠浮力减轻 大钩负荷同时排挤钻井液上返， 大钩负荷同时排挤钻井液上返，迫使环空钻井液保持 流动状态，以保证井眼畅通无阻。 流动状态，以保证井眼畅通无阻。壳体和插入座之间 是由粗螺纹连接装配在一起， 是由粗螺纹连接装配在一起，插入座和凡尔凡尔是用 铝制十字形罩子将尼龙球固定在插入座的下边， 铝制十字形罩子将尼龙球固定在插入座的下边，中心 插入管包括插入头和密封圈， 插入管包括插入头和密封圈，插入插头是由铝制材料 加工而成上端可以直接与钻具连接， 加工而成上端可以直接与钻具连接，密封圈由橡胶加 工而成，对插入座和插入接头其密封作用， 工而成，对插入座和插入接头其密封作用，防止固井 时水泥浆和钻井液进入套管。实践证明， 时水泥浆和钻井液进入套管。实践证明，内插法固井 装置结构简单，操作方便、安全可靠等特点。 装置结构简单，操作方便、安全可靠等特点。
CNG储气井内插管正循环固井应力分析
收稿日期:2008 03 04作者简介:冉 训(1963 ),男,重庆酉阳人,高级工程师,1983年毕业于甘肃工业大学石油矿场机械专业,长期从事高压地下储气井和石油机械设备研究及制造。
文章编号:1001 3482(2008)09 0097 04CNG 储气井内插管正循环固井应力分析冉 训1,秦建中2,谭小平3,李满江2,杨志均3,朱家富1,张景文4,刘国伟1(1.自贡力源科技有限公司,四川自贡643000; 2.长庆石油勘探局钻井工程总公司,西安710021;3.四川华油集团有限责任公司,成都610017;4.陕西美能燃气公司,西安710048)摘要:对目前采用井筒外部固井工艺建造的高压储气井进行了应力分析,指出了其存在的安全隐患。
提出了采用内插管正循环固井工艺建造储气井的方法,从而消除安全隐患,确保CNG 加气站的安全运行,为建造高压储气井提供借鉴。
关键词:CNG;储气井;固井工艺;应力分析中图分类号:T E256 文献标识码:AStress Analysis for C NG Storage Gas Well Cemented by Inside InsertingPipe in Direct CirculationRAN Xun 1,QIN Jian zhong 2,TAN Xiao ping 3,LI M an jiang 2,YA NG Zhi jun 3,ZH U Jia fu 1,ZH AN G Jing w en 4,LIU Guo wei 1(1.Zigong L iy uan Science &T echnolo gy Co.,L td.,Zigong 643000,China;2.D r illing Engineering Comp any ,Changing Petr oleum Ex p lor ation Bur eau ,X i an 710021,China ;3.S ichuan H uay ou Gr oup Cor p or ation Limited ,Chengdu 610017,China;4.S haanx i M eineng N atur al Gas Co.,L td.,X i an 710048,China)Abstract:At present,fo r the high pressure sto rage gas w ell built w ith techno logy of w ell cemen tation out of the pipe,a stress analysis w as m ade.We pointed out that it has hidden danger in safety,and put for ward a techno logy of building a storage g as w ell,w hich is cemented by inside insert pipe in direct cir culation.Thus,the hidden dang er w ill be elim inated and CNG g as station operation is ensured safe,and the human life and proper ty in safety around the statio n are pr otec ted.It g iv es a ty pical ex ample for building a hig h pr essure sto rage g as w ell.Key words:CNG;storage g as w ell;w ell cem entation technolog y;stress analy sis 目前,在CN G 加气站和城市调峰站中,普遍采用地下储气井储存天然气。
固井工程技术基础之欧阳体创编
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。
固井作业固井设备总体示意图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。
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。
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（二）插入法固井工艺
插入法固井工艺一般用于大直径套管固井，是用下部连接有浮箍插头的小直径钻杆插入套管的插座式浮箍（或插座式浮鞋），与环空建立循环，用水泥车通过钻杆向套管外环空注水泥。
采用该工艺注水泥能减少水泥浆在套管内与钻井液的掺混，缩短顶替钻井液时间，同时水泥浆可提前返出从而减少因附加水泥量过大而造成的浪费和环境污染。
1. 插入法固井工艺流程
插入法固井工艺套管结构为：插入式浮鞋+套管串（也可以为：引鞋+1根套管+插入式浮箍+套管串）。
钻杆串结构为：插头+钻杆扶正器+钻杆串。
插入法固井工艺流程:注入前置液→注入水泥浆（见图）→替入钻井液（替入量比钻杆内容积少0.5m3）→放回压检查回压凡尔是否倒流→上提钻杆循环出多余的水泥浆（见图）。
注水泥
水泥浆
钻井液
钻杆
套管
扶正器
插座式浮鞋
下入钻杆,插头插入插座, 注入水泥浆替泥浆结束,起钻循环
2．插入法固井的有关计算
（1）套管串浮力计算
大直径套管固井一般是表层套管固井，要求水泥返出地面，固井施工后，管外环空全部为水泥浆。
为了保证套管不被浮起，套管串所受的浮力F
f
必须小
于套管串的重量G
t。
套管串所受的浮力F
f
的计算公式：
F
f = S
w
Hρ
s
g×10-7 (1)
式中 F
f
—套管串所受的浮力，kN
S
w
—套管外截面积，cm2
H—浮箍深度，m
ρ
s
—水泥浆密度，g/cm3
g—重力加速度。
套管串重量G
t
的计算公式：
G
t = qH×10-3+ S
n
Hρ
n
g×10-7 (2)
式中 G
t
—套管串重量，kN
q—每米套管重量，N/m
H—浮箍深度，m
S
n
—套管内截面积，cm2
ρ
n
—套管内泥浆密度g/cm3
g—重力加速度。
要保证套管串不被浮起，需满足G
t ≥F
f。
若计算后G
t
≤ F
f
，必须加重钻
井液，即加大ρ
n 的值，以提高套管串的重量G
t
，使G
t
≥F
f
后方可施工。
因此，
必须进行钻井液“临界密度”ρ
min
的设计。
“临界密度”是指替钻井液结束时，
套管串所受的浮力F
f 与套管串的重量G
t
相等时套管内钻井液的密度。
计算方法
是把（1）和（2）式整理后（g取10）即可得出。
“临界密度”ρ
min
的计算公式：
ρ
min =（S
w
ρ
s
－q×10-3）/ S
n
(3)
式中ρ
min
—临界密度 g/cm3
在做固井设计时，设计替入泥浆的密度ρ
s 要大于临界密度ρ
min
，实际应
用中，一般按：
ρ
s =ρ
min
+（0.1～0.2）
（2）钻柱坐封压力的计算
由于插入法固井内管（钻柱）和浮箍的连接是通过插入接头和浮箍插座用插入的方法连接的，所以若不在密封球面与承压锥面之间施加一定的压力，在施工中就会在反向压力的作用下钻具产生“回缩”，造成密封球面与承压锥面之间“脱开”，而失去密封作用。
因此，在设计中进行坐封压力的计算是非常必要的。
坐封压力F
z
的计算公式为：
F
z =P
max
S
m
×10-3 (4)
式中 F
z
—密封球面与承压锥面之间施加的压力（坐封压力） kN
P
—施工最大泵压 MPa
max
—密封面积 cm2
S
m
“内管法注水泥”又称为“内插法固井”，一般应用于下入深度大的大直径油气井表层套管固井，施工过程中要求固井水泥浆返出地面。
该技术是在大直径套管内，以钻杆或油管作内管，水泥浆通过内管注入并从套管鞋处返至环形空间的固井技术方法。
与传统的固井施工方法相比，内管法注水泥固井技术固井所需替浆量较小，不但可以减少混浆使用量，而且易准确计量；不需要钻井队单独储备替浆用水，不需要大泵替浆；单井可以节约30%左右的水泥；一般情况下，可以减少90%左右的替浆废水的排放；对于下入深度大的大直径油气井表层套管固井，可以有效提高固井质量。
由于钻杆空间较小，可大大减小水泥浆的污染，提高固井效率。
说白了就是靠钻杆下压，机械式打开浮箍固井。