提高技术套管与生产套管固井PPT课件
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《固井施工技术》PPT课件
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19
项目 条件
表1-1不同压差下水泥浆的滤失速率
API
失水 温度 压差 平均失水速率
Ml/30 。C MPa
ml/s
平均压降速率 g/cm3.s
350 35 0.7 无
泥
250 35 0.7
饼 150 35 0.7
5.3 3.7 1.12
液柱压力与地层压力达不到平衡 3.水泥浆体系设计不合理
超缓凝﹑外加剂相溶性差﹑ 水泥浆与泥浆相溶性差
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5
出现上述质量问题所采取的补救措施往往需要花费大量的资
金，根据美国在海洋钻井的统计数据可以说明：
表1 质量问题与补救费用
出现机率 补救费用 修补作业费
问
题
（%）
（$）
（$）
返高不足
35
5600
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11
3.水泥浆性能设计
①密度
硅酸盐水泥本身的密度波动范围是：3.05~3.20 g/cm3
其中：
C3S — 3.15 g/cm3
C2S — 3.28 g/cm3
C3A — 3,04 g/cm3
C4AF — 3.77 g/cm3
施工中水泥浆的密度主要与设计的水灰比，外掺料
的密度及加量有关。
②完井开采方式。
裸眼，射孔，酸化，压裂，注水，热采 等。
B.地质条件限制（主要针对体系的选择）
①井深，岩性，井温；
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9
②地层压力，孔隙压力，漏失压力，坍塌 压力；
③有无盐层或腐蚀性流体。 C.施工条件的限制（主要针对注替工艺）
①井眼几何尺寸，注水泥工艺方法； ②混配方法，施工设备能力； ③密度控制能力，完井液处理情况。
固井技术知识培训课件
5、井身结构 每口井都要根据钻探目的和地质情况制定合理的井身 结构。它包括下入井内的套管层次、各层套管的尺寸和 下入深度 。 套管根据用途不同分为： 导 管 l 导管 表层套管 l 表层套管 l 技术套管 技术套管 l 生产套管
油层套管
完井协作 会
电测
组织工具
水泥实验
排管串
下套管
组织水泥、 设备
固井知识培训
1、固井 在钻成的井眼内下入一定尺寸的套管串，并在套管串与 井壁之间环形空间注入水泥浆进行封固的作业。 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， 固井工程包括： 1）下套管作业 2）注水泥作业
2、固井特点
4、固井的要求 固井工程是钻井工程中最关键复杂的作业，是百年大 计。固井质量的好坏关系到油井能否正常投产和油田寿 命的长短。固井质量的关键所在就是下入井内的套管柱 的强度和环形空间的密封问题。
l
l l
套管柱的设计必须保证该套管串的任何部位在相应的 井段有足够抗拉、抗挤、抗内压强度，以保证下入井 内的套管不断、不裂、不变形； 套管柱的连接必须保证用规定的上扣扭矩上紧丝扣， 保证套管连接的密封性。 环形空间的水泥环要求均匀和连续封固到预计的深度， 且要求水泥环与井壁及套管之间胶结和密封良好，以 保证环形空间不窜、不漏，满足油气井正常生产和分 层作业的要求。
注前置液
2、分级注水泥 利用分级箍把注水泥施工分成二次或三次完成的技 术 。 主要适用于： l 一次注水泥量过大，施工安全无法保证。 l 环空水泥浆柱过长，地层承受不了压力而发生漏失。 l 上下有隔层,但中间不需水泥封隔。 l 下部有气层，为防止水泥浆过大失重而影响固井质量。
第六章__下套管作业ppt课件
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(3)完成井场通径工序。应由接箍端放入内径规， 注意保护好螺纹，绝不要反方向通径而造成母螺纹的 损坏。用压缩空气送吹或小管子推送内径规较适宜。 在钻台斜面投放内径规通试的方法不可取，容易发生 内径规落井事故。某些特殊螺纹，例如VAM扣，在通 试内径时，不能卸掉母护丝，否则内径规将对金属锥 面造成损坏。
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§ 6.4、对扣和上扣
1. 套管上钻台及对扣 套管上钻台应在大门方向加挡绳，避免碰撞，公扣应
戴上快速松开型护丝。对扣前可在场地上先给母螺纹均匀 涂上套管密封脂和戴上套管帽，涂丝扣油刷手必须保持清 洁。对扣时应小心地下放套管，从井口及操作台上协同配 合扶正，对扣后开始的阶段应慢慢转动套管，避免错扣， 整个对扣过程要防止灰尘脏物落进螺纹内。有条件时可使 用对扣导向器，对扣和上扣均不要摇晃套管，否则，会对 丝扣造成擦伤。对于特殊改良型螺纹有必要先用链钳引扣。 原则上应是单相套管对扣和上扣，采用双根或立柱的方式 下入套管是错误的。原因是，在对扣时过大重量的压力造 成丝扣面擦伤，其次是地面装配或预先装配联接螺纹质量 不可靠，易发生滑脱事故。
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2．上扣
(1)采用旋绳及普通套管钳上扣时，建议 采用API 5C1中的推荐方法。
1)在上至手紧位置后(4 ½ ″~7″套管)，用大钳再紧三圈， 7 ⅝ ″以上尺寸套管要紧三圈半。如用旋绳则将要超 过手紧位置，这时看具体情况和扭矩确定大钳再应紧扣 圈数。作为一般经验，上至手紧位置后至少用大钳再旋 转套管三圈。
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(6)测量套管长度。这是一项细致工作，测量有效长 度应以接箍端面至公接头末扣为准。特殊螺纹应以规定标 记符号间的距离为准。无接箍套管，则为两个台肩间的长 度为准，测量套管基本上每根应重复两次以上，并互为核 对。单根长度数据确定后进行入井次序编号，计算累计长 度和下入深度数据。为了避免下入深度出现严重失误，井 场技术人员必须清楚地掌握送至井场的套管总根数、入井 根数、场地剩余根数。入井套管编好的次序后，不同壁厚、 钢级应有明显标记。对不入井的套管也应作出明确记号。 测量套管单根长度要用钢卷尺，精确到3％米。
(3)完成井场通径工序。应由接箍端放入内径规， 注意保护好螺纹，绝不要反方向通径而造成母螺纹的 损坏。用压缩空气送吹或小管子推送内径规较适宜。 在钻台斜面投放内径规通试的方法不可取，容易发生 内径规落井事故。某些特殊螺纹，例如VAM扣，在通 试内径时，不能卸掉母护丝，否则内径规将对金属锥 面造成损坏。
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§ 6.4、对扣和上扣
1. 套管上钻台及对扣 套管上钻台应在大门方向加挡绳，避免碰撞，公扣应
戴上快速松开型护丝。对扣前可在场地上先给母螺纹均匀 涂上套管密封脂和戴上套管帽，涂丝扣油刷手必须保持清 洁。对扣时应小心地下放套管，从井口及操作台上协同配 合扶正，对扣后开始的阶段应慢慢转动套管，避免错扣， 整个对扣过程要防止灰尘脏物落进螺纹内。有条件时可使 用对扣导向器，对扣和上扣均不要摇晃套管，否则，会对 丝扣造成擦伤。对于特殊改良型螺纹有必要先用链钳引扣。 原则上应是单相套管对扣和上扣，采用双根或立柱的方式 下入套管是错误的。原因是，在对扣时过大重量的压力造 成丝扣面擦伤，其次是地面装配或预先装配联接螺纹质量 不可靠，易发生滑脱事故。
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2．上扣
(1)采用旋绳及普通套管钳上扣时，建议 采用API 5C1中的推荐方法。
1)在上至手紧位置后(4 ½ ″~7″套管)，用大钳再紧三圈， 7 ⅝ ″以上尺寸套管要紧三圈半。如用旋绳则将要超 过手紧位置，这时看具体情况和扭矩确定大钳再应紧扣 圈数。作为一般经验，上至手紧位置后至少用大钳再旋 转套管三圈。
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(6)测量套管长度。这是一项细致工作，测量有效长 度应以接箍端面至公接头末扣为准。特殊螺纹应以规定标 记符号间的距离为准。无接箍套管，则为两个台肩间的长 度为准，测量套管基本上每根应重复两次以上，并互为核 对。单根长度数据确定后进行入井次序编号，计算累计长 度和下入深度数据。为了避免下入深度出现严重失误，井 场技术人员必须清楚地掌握送至井场的套管总根数、入井 根数、场地剩余根数。入井套管编好的次序后，不同壁厚、 钢级应有明显标记。对不入井的套管也应作出明确记号。 测量套管单根长度要用钢卷尺，精确到3％米。
如何提高套管开窗侧钻井的固井质量
如何提高套管开窗侧钻井的固井质量作者：付林王媛媛来源：《科学与财富》2017年第04期摘要：在油田开发中套管开窗侧钻是常用的技术措施，其主要作用为恢复油井生产，提高油井的利用率。
与此同时其还可节约钻井费用和地面建设费用，加强对套管开窗侧钻井固井质量的研究，以达到提高油气开发效果、延长油井的使用寿命及降低成本的目的。
关键词：套管开窗侧钻；固井质量；开窗侧钻技术引言：套管开窗侧钻是开采地下原油的一项技术措施。
它是油田开发到中后期节约开采成本、提高原油采收率的重要技术手段，具有重要的经济意义和战略地位。
因此，对如何提高套管开窗侧钻井的固井质量的研究势在必行。
1.套管开窗侧钻井的固井难点固井工程是一个系统工程，在施工中环空间隙的变化直接关系到固井的设计和施工，严重影响固井质量。
影响固井质量的因素是多方面的，就如套管在井筒内的居中程度等都是重要的影响因素。
1.1水泥环质量难以保证目前的井身结构中，水泥环的实际厚度与理论上并不相符，有一定的扩大率，但往往也存在井眼缩径。
再考虑泥饼和井眼不规则的影响，水泥环的有效厚度将更薄。
这样薄的水泥环的胶结强度很低，封隔效果就更差，且很难有界面之分，一旦出现问题其危害程度就更大。
这样的水泥环很难在以后的生产作业中满足射孔、测试、生产及产层改造的要求。
1.2尾管不容易下入由于套管在环空间隙小的井眼中下入，井壁的摩阻及粘附作用很大，因此加大了套管的下入难度。
一旦遇到地层缩径及井眼不规则等情况尾管下入就更加困难，严重时可导致悬挂器故障从而套管下入失败。
1.3尾管固井压力高在实际操作中，由于环空间隙小而产生憋堵现象，进而过流面积变小，同时受地层缩径和悬挂器坐封的作用，过流面积就会更小。
从而引起高流阻、高泵压现象，而影响固井施工质量。
在固井时很容易发生憋堵，造成憋高压事故。
1.4水泥浆失重的影响水泥浆具有的失重特性在不同环空间隙条件下有着不同的影响。
经实验表明：小间隙的先期失重速率较一般间隙和大间隙的失重速率要快。
固井质量评价技术及标准的讨论ppt课件
10
• 康普乐公司的扇区水泥胶结测井仪（SBT）
– 采用两组相连的压电陶磁晶体作为全方位发 射器，一组用于CBL/VDL的声波发射，另 一组用于SBT的发射。
– SBT声系由处于同截面的八个发射探头和处 于另一同截面的八个接收探头组成，两截面 相距2英尺,每个发射探头和处于另一截面的 接收探头组成一组，分别探测截面45°角范 围内的套管外水泥胶结质量。
30
四、声波测井的影响因素
• 双层套管的影响。双层套管井段的介质界 面多，影响因素较多，只有在所有界面都 胶结较好的情况下，才可望获得较为可靠 的测井解释结果。
• 完井固井、水泥侯凝期间，周边地区油水 井的生产、注水，使生产层位活跃，导致 固井水泥与地层胶结不好。
• 钻井过程中形成的泥饼，影响第二界面固 井质量评价。
• 为探测水泥沟槽和空隙，更好的评 价由于水泥上返地面和挂尾管完井 水泥上返喇叭口而没有可供刻度的 纯浆段及有微间隙的井的固井水泥 胶结情况，又引进了西方阿特拉斯 公司和康普乐公司的水泥胶结评价 测井仪——扇区水泥胶结成像测井 仪（SBT）。
21
阿特拉斯扇区水泥胶结测井仪(SBT)
22
阿特拉斯扇区水泥胶结测井 （SBT）的主要特点
水泥胶结类型
幅度 套管波 地层
波
1 “自由套管”居中或偏心
高
强
无或
强
2 第一界面胶结好，第二界面胶结好
低
弱
强
3 第一界面胶结好，第二界面胶结中等
低
弱
中强
4 第一界面胶结好，第二界面胶结差
低
弱
弱或
无
5 第一界面胶结中等，第二界面胶结好
中低
中强
强
6 第一界面胶结中等，第二界面胶结中 等
• 康普乐公司的扇区水泥胶结测井仪（SBT）
– 采用两组相连的压电陶磁晶体作为全方位发 射器，一组用于CBL/VDL的声波发射，另 一组用于SBT的发射。
– SBT声系由处于同截面的八个发射探头和处 于另一同截面的八个接收探头组成，两截面 相距2英尺,每个发射探头和处于另一截面的 接收探头组成一组，分别探测截面45°角范 围内的套管外水泥胶结质量。
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四、声波测井的影响因素
• 双层套管的影响。双层套管井段的介质界 面多，影响因素较多，只有在所有界面都 胶结较好的情况下，才可望获得较为可靠 的测井解释结果。
• 完井固井、水泥侯凝期间，周边地区油水 井的生产、注水，使生产层位活跃，导致 固井水泥与地层胶结不好。
• 钻井过程中形成的泥饼，影响第二界面固 井质量评价。
• 为探测水泥沟槽和空隙，更好的评 价由于水泥上返地面和挂尾管完井 水泥上返喇叭口而没有可供刻度的 纯浆段及有微间隙的井的固井水泥 胶结情况，又引进了西方阿特拉斯 公司和康普乐公司的水泥胶结评价 测井仪——扇区水泥胶结成像测井 仪（SBT）。
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阿特拉斯扇区水泥胶结测井仪(SBT)
22
阿特拉斯扇区水泥胶结测井 （SBT）的主要特点
水泥胶结类型
幅度 套管波 地层
波
1 “自由套管”居中或偏心
高
强
无或
强
2 第一界面胶结好，第二界面胶结好
低
弱
强
3 第一界面胶结好，第二界面胶结中等
低
弱
中强
4 第一界面胶结好，第二界面胶结差
低
弱
弱或
无
5 第一界面胶结中等，第二界面胶结好
中低
中强
强
6 第一界面胶结中等，第二界面胶结中 等
石油钻探固井技术PPT课件
其平衡方程有：
z
t
2
t
r
2
r
z
2
2
2 s
38
在这三个应力中，r << t,故在上面方程中忽略其影响后可 得出方程：
2
2
z s
z s
t s
t s
1
式中，z/s和t/s分别表示轴向应力和周向应力在屈服应力中占的比例。
39
b. 方程意义 反映z 、t与s之关系，表示套管所受多向载荷 时，套管内轴向应力与周向应力的关系。
管生产的尺寸、钢级、壁厚、连接方式等。
目前一般使用的美国API套管规范。其规定的有关性能主要有
。
13
1、尺寸系列（又叫名义外径或公称直径） 41/2，5，51/2，65/8，7，75/8， 85/8，95/8，103/4，113/4，16, 285/8，20，30....
14
2、钢级系列
API钢级有10种：H,J,K,N,C,L,P,Q,X.
在空气中
பைடு நூலகம்26
1.2 弯曲附加拉力 如果井眼存在较大的井斜变化
或狗腿度时，由于套管弯曲效应 的影响将增大套管的拉力负荷， 特别是在靠近丝扣啮合处，易形 成裂缝损坏，由于API套管的连接 强度没有考虑弯曲应力，所以设 计时应从套管的连接强度中扣除 弯曲效应的影响，其计算公式见 有关资料。
27
1.3 其它附加拉力 在一般的套管设计中，没有具体考虑附加拉力，
次的余地。 要考虑到工艺技术水平以及管材、钻头等的库存情况。 地质复杂情况、取岩心尺寸要求、井眼曲率等。
12
第二节 套管柱设计
一、套管规范简介 套管受到各种类型外力作用，须具有一定强度。 外载大小、类型不同，所需的强度要求也不同，须有一系列
z
t
2
t
r
2
r
z
2
2
2 s
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在这三个应力中，r << t,故在上面方程中忽略其影响后可 得出方程：
2
2
z s
z s
t s
t s
1
式中，z/s和t/s分别表示轴向应力和周向应力在屈服应力中占的比例。
39
b. 方程意义 反映z 、t与s之关系，表示套管所受多向载荷 时，套管内轴向应力与周向应力的关系。
管生产的尺寸、钢级、壁厚、连接方式等。
目前一般使用的美国API套管规范。其规定的有关性能主要有
。
13
1、尺寸系列（又叫名义外径或公称直径） 41/2，5，51/2，65/8，7，75/8， 85/8，95/8，103/4，113/4，16, 285/8，20，30....
14
2、钢级系列
API钢级有10种：H,J,K,N,C,L,P,Q,X.
在空气中
பைடு நூலகம்26
1.2 弯曲附加拉力 如果井眼存在较大的井斜变化
或狗腿度时，由于套管弯曲效应 的影响将增大套管的拉力负荷， 特别是在靠近丝扣啮合处，易形 成裂缝损坏，由于API套管的连接 强度没有考虑弯曲应力，所以设 计时应从套管的连接强度中扣除 弯曲效应的影响，其计算公式见 有关资料。
27
1.3 其它附加拉力 在一般的套管设计中，没有具体考虑附加拉力，
次的余地。 要考虑到工艺技术水平以及管材、钻头等的库存情况。 地质复杂情况、取岩心尺寸要求、井眼曲率等。
12
第二节 套管柱设计
一、套管规范简介 套管受到各种类型外力作用，须具有一定强度。 外载大小、类型不同，所需的强度要求也不同，须有一系列
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抗压强度： 1.20g/cm3：11.59MPa/80℃,21 MPa,48h 1.30g/cm3：8.48 MPa/50℃,21 MPa,24h 1.35g/cm3：14.3 MPa/50℃,21 MPa,24h
沉降稳定性试验 ρ1.19
ρ1.21 全井1.30~1.40g/cm3水泥浆在东北龙凤山区块应 用8口井，合格率100%，优良率75%。
中原固井公司西南项目部Southwest project of zhongyuan cement
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二、提高固井质量的主要对策
（二）、提高冲洗效率
防漏冲洗隔离液技术优化 采用中原自主的冲洗效率评价装置进行冲洗效率评价
中原固井公司西南项目部Southwest project of zhongyuan cement
4
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一、面临的主要技术难题
（二）、环空带压情况严重
目前焦石坝工区所施工井截止2016年7月13日，在统计的222口井中 环空带压率达78.83%。
表层带压
技套带压 表层与技套同时带压 表层与技套同时不带压
135口井
149口井
107口井
47口井
比例：60.81% 比例：67.12% 比例：48.20%
提高技术套管与生产套管 固井质量的对策
1
引言
涪陵二期产建于今年年 初正式启动，目前主要开发 平桥和江东两个区块。
如何进一步提高页岩气 井的固井质量，最大限度的 减少套管环空带压现象的发 生是涪陵页岩气田二期产建 的当前重要任务之一。
中原固井公司西南项目部Southwest project of zhongyuan cement
比例：21.17%
中原固井公司西南项目部Southwest project of zhongyuan cement
5
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一、面临的主要技术难题
环空带压原因分析
1、技术套管水泥环完整差 截止目前共施工99口井，采用正注反挤井有88口井，共占88.9%，但
仅有两口井实现了对接，其余均有段空，最大空段长达800m 2、大型压裂对水泥环的破坏
中原固井公司西南项目部Southwest project of zhongyuan cement
8
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二、提高固井质量的主要对策
中原固井公司西南项目部Southwest project of zhongyuan cement
9
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二、提高固井质量的主要对策
高强低密度密度韧性水泥浆体系
未加弹性材料的水泥石
加有弹性材料的水泥石
中原固井公司西南项目部Southwest project of zhongyuan cement
14
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二、提高固井质量的主要对策
水泥石弹性模量测试
水泥浆 类型
样品 弹20 ρ1.22
上下密度差0.03/cm3
中原固井公司西南项目部Southwest project of zhongyuan cement
10
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二、提高固井质量的主要对策
（一）、提高技术套管固井质量
（4）采用占环空段长600m的水基冲洗液对环空进行有效冲洗。 （5）应用泥饼固化技术。 （6）确定合适的技术套管的尾浆的返高，最大限度的防止技术套 管外水泥环受到大型压裂的影响，尾浆的返高根据地层漏失压力、 浅层气的位置及三开时A点与技套鞋之间的距离确定合适的尾浆封 固段长。
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二、提高固井质量的主要对策
（三）、降低套管带压率
1、自主水泥浆体系应用取得初步成效 2015年7月底对焦石坝工区应用自主研制的弹韧性水泥浆，主要特点是
水泥石具有良好的弹性、韧性、强度以及具有自修复等特性，分段压裂 及后期开发过程中水泥环仍有一定的密封能力，现已将环空带压率降至 至54.55%，下降了24.28%
焦石坝最高压裂压力达110MPa，对水泥环产生微间隙，导致气窜 3、套管扣型
技术套管采用长圆，气密封能力差 4、套管头
套管头密封件损坏或套管耐压等级低
中原固井公司西南项目部Southwest project of zhongyuan cement
6
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汇 报 内容
面临的主要技术难题 提高固井质量的主要对策 结论与建议
2
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汇 报 内容
面临的主要技术难题 提高固井质量的主要对策 结论与建议
中原固井公司西南项目部Southwest project of zhongyuan cement
3
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一、面临的主要技术难题
（一）、技术套管固井优良率低
采用φ311.2mm钻头钻至井深2200-3500m，下入φ244.5mm套管 。其中二叠系长兴组、茅口组、栖霞组存在浅层气，韩家店组恶性漏失 ，志留系坍塌压力和漏失压力差值小，井壁易失稳。
12
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生产套管固井工艺技术优化
防漏冲洗隔离液技术优化
项目 清油剂加量%
加重材料 堵漏材料 弹性油基吸附材料
优化前 20～35 单材料，单粒径
无 无
优化后 15～20 多材料，多粒径 纤维+超细碳酸钙 3%～5%
中原固井公司西南项目部Southwest project of zhongyuan cement
钻井采用强钻，不进行堵漏，强行下套管， 固井前大部分井不能 建立循环。
固井采用正注反挤工艺，该工艺能实现“穿鞋带帽”，仅能满足下 步开钻需求，但不能实现水泥环有效对接， 而且反挤井段由于冲洗不 彻底，导致第二界面固井质量较差，固井优良率不足40% 。
中原固井公司西南项目部Southwest project of zhongyuan cement
中原固井公司西南项目部Southwest project of zhongyuan cement
7
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二、提高固井质量的主要对策
（一）、提高技术套管固井质量
（1）钻井发生漏失时，须有效堵漏，提高地层承压能力，为正常 固井提供良好的井眼条件； （2）针对压力窗口窄的井可采用双级固井工艺； （3）采用密度低、强度相对高、粘度高、清洗泥饼效果好，密封 完整性好弹塑性好，压裂不易失效，可压缩性强（膨胀可有效填补 大井眼，维持液柱压力）的泡沫水泥浆； （4）全井应用高强低密度密度韧性水泥浆体系，防止井漏；