固井工艺技术介绍
固井技术(油气井钻井工程中的环节)
固井技术（油气井钻井工程中的环节）引言：一、固井前的准备工作1.确定井口注入液体的类型：根据不同的井口情况和需要达到的效果，选择合适的固井液体类型。
一般来说，常用的固井液体有水泥浆、聚合物浆料等。
2.准备固井液体：按照井口注入液体的类型，准备相应的固井液体。
这其中包括水泥、添加剂等。
二、固井工艺的选择与设计1.固井方式的选择：根据井眼的地质情况、井深、钻井环境等因素，选择适合的固井方式。
常见的固井方式有单胶囊固井、双胶囊固井以及二级固井等。
2.固井设计：根据地层情况、井口注入液体类型以及固井目的，设计固井方案。
固井设计需要考虑井深、井眼直径、地层特征等因素。
三、固井液体的注入与硬化1.液体注入：将准备好的固井液体注入井口，注入过程需要通过压力控制保证注入效果。
2.硬化过程：固井液体在注入井口后，会发生硬化过程。
这个过程将使固井液体逐渐变硬，形成固体胶体，从而形成固定的井壁。
四、固井质量的控制与评估1.固井质量的控制：通过监测井口注入液体的压力、流量等指标，控制固井的质量。
一般来说，压力和流量的变化可以体现固井质量的好坏。
2.固井质量的评估：固井完成后，通过各种方法对固井质量进行评估。
例如，可以使用超声波传感器对固井质量进行检测，判断是否存在裂缝、空洞等问题。
五、固井后的后续工作1.固井封堵：对已经固化的固井液体进行封堵处理，以保证井壁的密封性。
这个过程中需要根据固井质量评估的结果，采取相应的措施。
2.固井记录与分析：对固井过程进行记录和分析，以便今后类似井口的固井作业有所借鉴。
总结：固井技术在油气井钻井工程中起着至关重要的作用。
固井工作需要进行充分的准备工作，选择合适的固井工艺，并在液体注入与硬化过程中进行控制与评估。
固井工作完成后，需要进行后续的封堵和分析工作。
通过合理的固井技术，能够保证井壁的稳定性，防止地层流体泄漏，从而提高油气采收率，并保护地下水资源的安全。
石油钻探固井技术
固井质量难以保障。
天然裂缝和断层
03
天然裂缝和断层可能导致水泥浆漏失，降低固井质量，甚至引
发安全事故。
高温高压环境下的固井挑战
水泥浆性能下降
高温环境下，水泥浆易稠化、失水，导致性能下降，难以满足固 井要求。
环空压力控制
高温高压环境下，环空压力控制难度大，易出现压力失衡问题。
套管损坏风险增加
高温高压环境对套管材料性能要求高，套管损坏风险增加。
钻井与固井一体化技术
随着钻井技术的不断发展，未来有望实现钻井与固井的一体化，即在 钻井过程中同步完成固井作业，提高作业效率和质量。
谢谢
THANKS
针对深海高压低温环境，采用高性能 固井材料和工艺，提高井筒稳定性和 密封性。
特殊地质条件下的石油钻探
1 2
高温高压油气藏钻探
在高温高压油气藏中，采用耐高温高压的固井材 料和工艺，确保井筒稳定性和密封性。
含硫油气藏钻探
针对含硫油气藏，采用抗硫固井材料和工艺，防 止硫化氢等腐蚀性气体对井筒的破坏。
3
盐膏层油气藏钻探
深水区域的固井挑战
深水低温
深水区域温度低，水泥浆易凝固，影响固井质量。
海底不稳定
海底地质条件复杂，可能存在淤泥、流沙等不稳 定因素，增加固井难度。
深水压力
深水区域压力大，对固井设备和材料性能要求高。
针对挑战的解决方案
复杂地质条件下
采用高性能水泥浆体系，提高水泥浆的适应性和稳定性； 采用先进的固井工艺和技术，如分级注水泥、尾管固井等， 提高固井质量。
对未来发展趋势的展望
智能化固井技术
随着人工智能和大数据技术的发展，未来固井技术将更加智能化，实 现实时数据监测、智能决策和远程控制，提高固井质量和效率。
固井工艺流程
固井工艺流程一、引言固井是一项关键的油田钻井工艺，旨在确保井壁的完整性，防止地层流体泄漏，并提供井眼稳定性。
固井工艺流程是一个复杂而精密的过程，需要严格的操作和监控，以确保固井质量和井口安全。
二、固井工艺流程概述固井工艺流程包括准备、设计、施工和质量控制等步骤。
下面将详细介绍每个步骤的内容和重要性。
1. 准备阶段准备阶段是固井工艺流程的首要步骤。
在这一阶段，需要进行井筒清理、排水、装填固井材料和准备固井设备等工作。
井筒清理是为了清除井眼内的杂质和废弃物，保证固井质量。
排水是为了排除井眼内的水分，防止固井材料受潮。
装填固井材料是为了填充井眼，固定套管并提供井壁稳定性。
准备固井设备是为了确保施工过程中的顺利进行。
2. 设计阶段设计阶段是固井工艺流程中的关键步骤之一。
在这一阶段，需要根据地层条件、井眼尺寸、井口压力等因素，合理选择固井材料、固井液和固井方式。
固井材料包括水泥和固井添加剂，用于填充套管与井眼之间的空隙。
固井液是一种特殊的液体，用于输送固井材料和控制井眼压力。
固井方式有多种选择，如常规固井、套管充填固井和封隔固井等，根据实际需要选择最合适的方式。
3. 施工阶段施工阶段是固井工艺流程中最关键的步骤之一。
在这一阶段，需要将固井材料和固井液输送到井眼，填充套管与井眼之间的空隙，并形成固体固井体。
具体操作包括注水泥、压裂、固井材料计量和固井液循环等。
注水泥是将水泥浆注入井眼，填充套管与井眼之间的空隙。
压裂是通过注入高压液体，使井壁产生裂缝，增加油气流通性。
固井材料计量是为了保证固井质量和固井效果。
固井液循环是为了保持井口压力稳定，防止井壁塌陷。
4. 质量控制阶段质量控制阶段是固井工艺流程中不可或缺的一环。
在这一阶段，需要对固井过程进行实时监控和数据记录，以确保固井质量。
具体措施包括压力监测、温度监测和流量监测等。
压力监测是为了控制井口压力，防止井壁塌陷或泄漏。
温度监测是为了控制固井材料的凝固时间，保证固井效果。
固井工艺技术介绍
固井工艺技术介绍固井工艺技术是指在石油钻井中，通过在井壁和套管之间注入特定的材料来加固井壁，防止地下水和油气的混合以及套管的沉降。
固井工艺技术在石油钻井中起到至关重要的作用，它不仅能够提高井下环境的安全性，还能够保持油井的稳定性和产能。
井壁加固是指在钻进过程中，通过注入水泥浆或其他特定材料来增加井壁的强度和稳定性。
井壁加固的主要目的是防止地下水和油气的混合，防止井壁的坍塌，以及防止井身的扭曲和变形。
井壁加固一般分为两种方法：一种是通过液体钻井泥浆注入井壁，将泥浆中的固体颗粒填充到井壁裂缝中，形成一个固体屏障；另一种是通过水泥浆注入井壁，将水泥浆填充到井壁裂缝中，形成一个密实的固体屏障。
套管连接是指在井壁上安装套管的过程。
套管连接方法有很多种，其中最常见的是螺纹连接和焊接连接。
螺纹连接是通过将两个套管的螺纹互相扭合来连接，螺纹之间的空隙可以通过填充密封剂来减少。
焊接连接是通过将两个套管的端部加热至熔化状态，然后将它们焊接在一起。
套管连接的选择取决于井深、地质条件和工艺要求等因素。
水泥浆配制是指将水泥粉料和水混合，形成一种特定的水泥浆。
水泥浆配制的目的是制备出具有特定性能和流动性的水泥浆，以满足固井施工的要求。
水泥浆配制过程中需要选择合适的水泥粉料和掺和剂，以及控制水泥浆的颗粒分布和比重等参数。
泥浆循环净化是指在钻井过程中，通过泥浆泵将泥浆从井底泵至地表，并对泥浆进行净化和回收。
泥浆循环净化的主要目的是清除泥浆中的固体颗粒和杂质，以保持泥浆的性能和流动性。
泥浆循环净化过程中需要使用各种过滤器和离心机等设备，以实现对泥浆的过滤和分离。
总结起来，固井工艺技术是石油钻井中不可或缺的环节，它可以有效加固井壁，保护地下水和油气的混合，并维持井身的稳定性和产能。
固井工艺技术涉及到井壁加固、套管连接、水泥浆配制和泥浆循环净化等多个方面，每个方面都有自己的具体技术和方法。
通过合理运用固井工艺技术，可以提高石油钻井的安全性和效率，降低事故发生的概率，减少钻井成本，对于石油行业的发展起到积极的促进作用。
预应力固井工艺技术优点及必要性
预应力固井工艺技术优点及必要性一、预应力固井技术：预应力固井概念:预应力固井就是给套管施加一定强度的拉应力，使套管在此状态下被水泥凝结，当温度升高时，就可抵消一部分套管受热产生的压应力。
从而提高套管的耐温极限，减缓或避免注蒸汽造成的套管破坏。
预应力固井技术是国内外稠油开采普遍采用的技术。
由于注蒸汽热采，随着温度变化，套管内的应力亦反复变化，致使本体与螺纹联结受到破坏。
在中原内蒙油田稠油开采条件下，油层套管所受热应力都在550Mpa以上，所施加的预应力就是要部分抵消注蒸汽后套管所产生的巨大热应力（压应力），保持套管处于弹性受力范围内，而不发生塑性变形而损坏。
管柱由于温度变化其压缩应力是2.482Mpa/℃,应力计算的经验公式如下:σ压=2.482ΔT;式中:σ压-----因温度增加形成的压应力,Mpa；ΔT——增加的温度，℃现在国内胜利油田、辽河油田和新疆油田均采用一次地锚提拉预应力固井技术。
二、稠油热采井预应力固井优点及必要性注蒸汽热采是开发稠油的主要手段，在注蒸汽井中，套管需要承受300--350℃的高温，而N80套管允许的温度变化只有222℃，P110套管允许温度变化值为305℃。
在干度较高的情况下，井底温度更高，特别是油层部位的套管直接裸露在热蒸汽中，严重影响套管寿命。
温度引起轴向载荷以及形成弯曲破坏是套管柱方面的主要问题，温升超过套管的耐温极限就能使套管产生弯曲变形及错断。
解决方法是应尽可能保持管外水泥返地面。
在套管选择方面，使用具有较大拉力强度的梯形螺纹，同时采用预应力固井施工。
另外，套管受热伸长，在套管与水泥石之间产生间隙，破坏水泥环质量，形成窜槽段，致使地层封隔不严，增大热损失，加剧套管损坏，严重降低油井的使用寿命，并会影响稠油产量，增加油田成本。
应用预应力固井技术可以减缓套管的损坏速度，延长油井的使用寿命，提高稠油产量。
所以预应力固井技术是稠油热采中必不可少的关键技术。
预应力可抵抗高温的变化，减少热应力及套管的蠕动（由于套管和水泥环受热膨胀率不同，套管变形大时易对水泥环造成破坏，形成窜槽），保护套管和水泥环不受破坏。
内插法固井
（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）。
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。
煤层气固井技术
(3) 煤层气井套管柱试压要求
套管外径mm ф139.7 ф177.8
试压压力MPa 20 20
30分钟降压MPa ≤0.5 ≤0.5
2煤层气井固井质量检测与评价
(1)井温测井 主要应用于确定套管外水泥浆返高，也作为水泥充填程度的补充解释。 (2)声幅和变密度测井 固井质量情况：利用声幅和变密度测井分井段解释两个界面水泥胶结 程度，特别是目标煤层上下各30m井段固井质量。 (3) 固井质量评价 固井质量评价分为四级： 优良声幅值＜10%，变密度图上地层波显示清晰； 合格声幅值10~20%； 基本合格声幅值20~30%； 不合格声幅值＞30%。
不规则井眼、大井眼目的层固井封固质量
7． 双级注水泥工艺技术
解决不同压力和地层介质目的层封固质量
1煤层气固井技术与工艺
(1) 煤层气固井技术要求
水泥返高计算：
H＝（Fd/10-ρm）×hd/(ρc-ρm)
Fd——煤储层破裂梯度，kPa/m； ρm——固井时井内钻井
液密度，g/cm3；hd——煤层深度，m； ρc——最大水泥浆平均密
声幅值＞30； 地层波弱、难辩认
达不到基本合格
用现场水对设计用的水泥做48h抗内压强度试 验 /Mpa
≥14
套管柱质量、组合、下置深度
符合设计
生产套管用微珠低密度水泥 固井，水泥浆密度 /（g/cm3）
＜1.60,水泥浆的返深达到设计要求。
生产套管环空水泥返高为最上目的煤层以上 200m，正、负值m
10
30
50
注1：固井质量声幅测井，技术套管水泥候凝36h；生产套管水泥候凝48h。
注2：若有部分封固段水泥环胶结质量较差时，而目煤层上下各有30m以上优质水泥环可视为单层封固合格。
固井工艺技术
固井工艺技术常规固井工艺内管法固井工艺尾管固井工艺尾管回接固井工艺分级固井工艺选择式注水泥固井工艺筛管(裸眼）顶部注水泥固井工艺封隔器完井及水泥充填封隔器固井工艺注水泥塞工艺预应力固井工艺挤水泥补救工艺技术漏失井固井技术高压井固井技术大斜度井固井技术深井及超深井固井技术长封固段井固井技术小间隙井固井技术糖葫芦井眼固井技术气井固井技术（一）常规固井工艺常规固井工艺是指在井身质量较好，且井下无特殊复杂情况,封固段较短的封固要求下，将配制好的水泥浆，通过前置液、下胶塞（隔离塞）与钻井液隔离后，一次性地通过高压管汇、水泥头、套管串注入井内,从管串底部进入环空，到达设计位置,以达到设计井段的套管与井壁间的有效封固。
套管串结构：引鞋+旋流短节+2根套管+浮箍+套管串.施工流程：注前置液→注水泥浆→压碰压塞（上胶塞）→替钻井液→碰压→候凝。
保证施工安全和固井质量的基本条件：（1）井眼畅通。
（2）井底干净。
（3）井径规则，井径扩大率小于15％。
（4）固井前井下不漏失。
（5）钻井液中无严重油气侵，油气上窜速度小于10m/h.（6）套管居中，居中度不小于75%。
（7)套管与井壁环形间隙大于20mm。
（8)钻井液性能在不影响井壁稳定、保证井下压稳的情况下，应保证低粘度、低切力、低密度,具有良好的流动性能。
（9）水泥浆稠化时间、流动度等物理性能应满足施工要求。
（10)水泥浆和钻井液要有一定密度差，一般要大于0。
2. （11）下灰设备、供水设备、注水泥设备、替泥浆设备及高低压管汇等，性能满足施工要求。
（二）内管法固井工艺内管法固井工艺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。
用该工艺进行表层时，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.该工艺一般用于大直径套管固井。
贝克休斯固井工艺技术介绍
1.工作计划及参考因素
• 尾管悬挂器 -分为机械式和液压式 -在大位移井和水平井 中，一般使用机械式 -在固井以前和固井施 工中可以旋转尾管来 提高钻井泥浆的顶替 效率 -旋转式尾管悬挂器有 扭矩限制，在施工设 计时需要考虑
1.工作计划及参考因素
• 分级固井工具 -当水泥浆通过松软地层时，产生的压力可 能会超过地层的破裂压力，从而引起漏失。 其中一种阻止漏失的方法就是通过分级固 井，缩短水泥柱，从而减小水泥浆静压力。
一.水平井概述
短半径水平井特点 • 造斜率在5~10°/ m • 穿透油层段长可达300m • 从一口垂直井中可以钻多口水平分支井 • 使用铰链马达和旋转钻井组合装备
一.水平井概述
超短半径水平井特点
• 造斜率可达90° / 0.3m • 穿透油层段长在30~60m • 水平井段井孔直径<10cm • 可以打多口水平分支井 • 通过水射流破岩钻孔形成储层泄油井眼
1.工作计划及参考因素
• 套管外膨胀封隔器 (ECP) - ECP随套管管柱下入 井内，在初次注水泥 作业时胶塞碰压后产 生径向膨胀，以达到 井下环空的机械密封， 阻止层间流体互窜。
1.工作计划及参考因素
ECP应用范围： • 封隔生产层 • 密封尾管衬圈 • 封隔漏失层
1.工作计划及参考因素
• ECP的使用 - 在考虑使用ECP以前，要明确ECP的优缺 点。虽然关于使用ECP的成功案例很多， 但ECP的缺点是在封隔器膨胀以后，流体 静压力在封隔器以下传递性很差。如果没 有流体静压力的传递，那在封隔器以下的 水泥环就有可能发生“气侵”。虽然封隔 器可以阻止气侵通过ECP，但是封隔器以 下会有潜在问题发生。
2.水泥浆设计
盐层 -当水泥浆流过盐层时，关键在于先确认盐层是 “可流动”还是“不可流动”，因为对应这两种 盐层的水泥浆设计是不同的。
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。
固井的工艺包括啥
固井的工艺包括啥
固井是石油、天然气和地热开采过程中的一个关键环节，用于封闭或固定井筒，防止井内油气外泄，同时保证井的稳定性和安全运营。
固井的工艺包括以下步骤：
1. 井壁准备：对井筒表面进行清洗和涂层处理，以确保固定剂能够与井壁良好结合。
2. 钻井液处理：清除井眼附近的钻井液，以减少固井剂粘附和降低井眼的污染。
3. 固井剂搅拌：将水、胶黏剂、胶凝剂、填充料等固井剂配制成固井浆液，并通过搅拌设备进行均匀混合。
4. 浆液泵送：使用高压泵将固井浆液注入井眼，确保固井剂能够进入井壁裂缝和空隙中。
5. 固井稍压：在固井剂注入后，稍微增加井压，推动固井剂更深入井眼，填充更多空隙。
6. 固井剂硬化：固井剂在井筒中逐渐硬化、凝固，形成坚实的固体结构。
7. 固井质量测试：通过固井质量检测和评估，确保固井剂硬化后能够满足安全和可靠的要求。
8. 填充井孔：在固井剂硬化后，使用下部水泥浆将井眼剩余空隙填满。
9. 防漏栓装置：在井顶设置防漏栓装置，以防止井内压力溢出和油气泄漏。
固井的工艺可以根据不同的井筒结构、地质条件和开采需求进行调整和优化。
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
石油钻井工程中的固井技术资料
石油钻井工程中的固井技术资料在石油钻井工程中，固井技术是至关重要的环节。
固井技术的目标是通过填充固体材料来封堵井眼，确保井筒的完整性和稳定性，防止地下水和油气的交叉污染，以及阻止井壁塌陷和井筒崩塌。
本文将详细介绍石油钻井工程中的固井技术资料。
一、固井技术的基本原理固井技术的实施过程主要包括井眼准备、固井液调配、固井材料选择、固井设备准备以及固井工艺的具体操作。
在进行固井前，需要进行井壁评价和蓄压测试，以确定固井的良好效果。
井眼准备阶段主要包括清洗井眼、扩大井眼、完善套管等。
清洗井眼是为了去除井底的残留物，确保井眼的干净和光滑；扩大井眼是为了适应套管的下降和固井液的流动；完善套管是为了在固井过程中起到支撑井壁的作用。
固井液的调配需要根据井壁的性质选择合适的固井液配方。
固井液具有支撑井壁、冷却钻头、悬浮井底碎屑、降低井壁渗透性等功能，同时还能保护油气层。
常用的固井液包括泥浆、水基泥浆和油基泥浆等。
固井材料的选择旨在填充井眼，实现固井的目的。
常用的固井材料包括水泥、水泥浆和填料等。
其中，水泥是一种常用的固井材料，采用适当比例的水泥浆进行封堵。
固井设备准备包括钻井套管、固井钢丝绳和固井泵等。
钻井套管是为了强化井眼的完整性和稳定性，保护油气层。
固井钢丝绳是为了将固井材料输送到井底。
固井泵是为了提供足够的压力，将固井材料送入井眼。
固井工艺的具体操作包括钻井井壁处理、套管下降、固井材料注入、套管固定和养护等。
在固井过程中，需要密切监控井眼的压力和固井液的流动，确保固井效果的稳定和可靠。
二、固井技术的资料需求在石油钻井工程中，固井技术的实施需要一系列的资料来支持和指导。
主要的资料需求包括以下几个方面：1. 井地资料：包括地质资料、地层裂缝分布、油气水井的深度和压力等。
这些资料可以为固井设计提供基础数据，包括井眼直径、井眼质量、井眼环空尺寸和固井液密度等。
2. 固井液资料：包括固井液的组分、密度、黏度、过滤损失和胶结时间等。
固井工艺技术
固井工艺技术（张明昌）第一章概念：常用固井方法，固井的主要目的，固井的重要性。
第二章各套管的作用：表层套管，技术套管，油层套管第三章常用注水泥工艺一、常规固井工艺[一]概念[二]常规固井基本条件[三]水泥量的计算[四]环空液柱压力的计算1.静液柱压力计算;2.动液柱压力计算3.固井压力平衡设计的基本条件[五]下套管速度的计算[六]地面及井下管串附件（常规注水泥的~附件表）二、插入法固井工艺[一]概述[二]插入法固井工艺流程[三]插入法固井的有关计算：1.套管串浮力计算；2.钻柱做封压力的计算三、尾管固井工艺[一]概述[二]尾管悬挂器类型[三]尾管固井工艺流程（以液压式尾管悬挂器类型为例）[四]尾管送入钻杆回缩距的计算：1.回缩距计算公式 2.方余的计算[五]各类尾管的特点及使用目的[六]常用尾管与井眼和上层套管尺寸的搭配[七]提高尾管固井质量的主要技术措施13条[八]尾管的回接固井工艺；1.回接套管贯串结构；2尾管回接固井工艺流程。
四、分级固井工艺[一]概述[二]分级箍分类[三]分级固井适用范围[四]分级固井工艺分类[五]双级固井工艺流程：1.非连续打开式双级注水泥工艺；2.连续打开式双级注水泥工艺：(1)机械式分级箍（用打开塞或重力塞）;(2)压差式分级箍。
3.双级连续注水泥工艺：(1)机械式分级箍；(2)压差式分级箍。
[六]分级固井注意事项五、预应力固井工艺[一]概述[二]热应力计算[三]预应力计算[四]预拉力计算[五]套管伸长的计算[六]预应力固井的水泥及材料[七]预应力的固件方法及特点[八]预应力固井的技术要点六、外插法固井工艺：[一]概述[二]特点七、先注水泥后下套管固井工艺：[一]概述[二]特点八、反注水泥法固井工艺：[一]概述[二]特点九、选择式注水泥固井工艺：[一]概述特点[二]选择式注水泥施工流程。
十、筛管顶部注水泥固井工艺：[一]概述特点[二]选择式注水泥施工流程。
十一、封隔器完井及水泥填充封隔器工艺：[一]概述特点[二]选择式注水泥施工流程。
固井技术
管外封 隔器加在低 压井的油层 上部， 上部，可以 减小液柱对 油层的压力， 油层的压力， 防止对油层 的污染。 的污染。
封隔器 低压油层
引鞋
封隔器在低压井固井中的应用
管外封 隔器在高压 油气层的上 部可以提高固 井质量
(双凝水泥浆体系 双凝水泥浆体系 可以替代封隔器) 可以替代封隔器
10、延迟凝固注水泥技术 10、
在下套管前先把缓凝 水泥浆替入井中， 水泥浆替入井中，再下套 管到井底。 管到井底。 优点： 优点：形成的水泥环 比较均匀。 比较均匀。 缺点：施工时间长。 缺点：施工时间长。
三、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 、膨胀水泥浆体系 8、泡沫水泥浆体系 、 9、MTC水泥浆体系 、MTC水泥浆体系 10、塑性水泥浆体系 、 11、 11、触变水泥浆体系
压差式
机械式
(没有特殊工艺要求尽 没有特殊工艺要求尽 量不要选择分级固井) 量不要选择分级固井
分级箍
分级箍
浮箍 旋流短节 引鞋 一级固井 二级固井
浮箍 旋流短节 引鞋
分级箍在直井中的应用
分级固井容易发生的问题
分级箍开关失灵
两级固井碰压后存在倒返现象
二级固井容易发生窜槽现象
问题解决方法
1、应用压力激动多次操作的方式，或听从工具 方服务人员的建议操作！ 2、一级碰压要缓慢，在开启分级箍前放压检验 倒返情况，然后再碰压开启分级箍循环！二级 碰压发现倒返要反复顶压-放压操作，最后采取 蹩压侯凝（定时放压）的办法！ 3、一级固井水泥量要按环孔容积精确计算，隔 离液要做混合污染试验，分级箍以上套管要加 钢性扶正器等！（临盘固井和高青固井）
分级固井工艺流程
分级固井工艺流程一、引言随着油气勘探开发的不断深入，对固井技术的要求也越来越高。
传统的单级固井技术难以满足复杂地质条件下的固井需求，因此需要采用分级固井技术以提高固井质量和效率。
本文将对分级固井工艺流程进行详细介绍，包括分级固井工具、固井液体系、施工工艺和质量检测与评价等方面。
二、分级固井工艺流程简介分级固井是一种特殊的固井技术，其原理是将需要固化的水泥浆通过多级注浆管分阶段注入地层，以达到深部地层的固井需求。
与传统的单级固井技术相比，分级固井具有更高的固井效率和更大的覆盖范围，尤其适用于深井、超深井和水平井的固井工程。
三、分级固井工具分级固井需要使用专用的固井设备，包括多级注浆管、注浆泵、混合器、储浆罐等。
多级注浆管是分级固井的关键设备之一，其作用是将水泥浆按照设计要求注入地层。
注浆泵、混合器和储浆罐等设备则是用来制备和输送水泥浆的。
这些设备需要具备高压力、大排量和稳定性等性能特点，以确保水泥浆能够按照设计要求注入地层。
四、固井液体系固井液是分级固井中的重要组成部分，其性能直接影响着固井质量和施工效果。
根据地层条件和施工要求，选择合适的水泥种类和配方，并按照规定的比例混合水和水泥，制备出性能稳定、流动性好、硬化时间可调的水泥浆。
同时，还需要针对不同的地层条件和施工要求，开发出具有特殊性能的水泥浆体系，如低密度水泥浆、高强度水泥浆、抗高温水泥浆等。
五、固井施工工艺分级固井施工工艺主要包括安装分级注浆管、配置水泥浆、注入隔离液、注浆、清洗注浆管线、候凝与养护等步骤。
在施工过程中，需要根据实际情况调整施工参数和工艺，确保固井质量符合设计要求。
同时，还需要加强施工现场的组织与协调，确保施工过程中的信息传递及时准确、工作协调顺畅有序。
六、固井质量检测与评价在所有水泥浆完全凝固并达到设计强度后，需要进行质量检测与评价。
常用的检测方法有钻芯取样法、声波检测法和压力检测法等。
通过检测水泥石的力学性能、渗透性等参数，以及评估固井质量是否符合设计要求，可以全面了解分级固井的施工效果和质量。
固井施工技术措施
固井施工技术措施固井施工技术措施是指在井下工程中，为了保持地层稳定，防止井筒坍塌和漏失泥浆等情况，采取的一系列技术措施。
固井施工技术的主要目的是确保井筒的稳定和安全，保证井眼的通畅，以便顺利进行井下作业。
下面将详细介绍固井施工技术措施。
一、固井施工前的准备工作在进行固井施工之前，首先要做好准备工作。
这些准备工作包括：确定固井设计方案、准备好所需的固井材料和设备、核对井下工作情况、清理井眼，确保井筒通畅等。
确定固井设计方案是固井施工的第一步，固井设计方案包括井眼设计、固井材料选择、固井方法等内容。
设计方案要综合考虑井下地层情况、井筒结构、施工工艺等因素，确保固井效果符合要求。
准备好所需的固井材料和设备是固井施工的基础。
固井材料主要包括水泥、沙子、混凝土等，固井设备主要包括搅拌设备、注浆设备、固井管道等。
这些材料和设备的准备要充分，确保在固井过程中能够及时使用。
核对井下工作情况是为了了解井下地层情况和井筒结构，为固井设计方案的制定提供依据。
清理井眼是为了确保井筒通畅，避免在固井过程中发生堵塞等情况。
1.井下地层分析在进行固井施工之前，要对井下地层进行分析，了解地层性质、岩石类型、地质构造等情况。
这样可以帮助确定固井设计方案，选择合适的固井材料和设备。
2.井筒清洗在进行固井施工之前，要对井筒进行清洗，清除井眼中的杂物和粉尘，确保井筒通畅。
这样可以避免在固井施工过程中发生堵塞等情况。
3.固井套管在进行固井施工之前，要安装固井套管，用于支撑井筒和防止井筒坍塌。
固井套管可以起到支撑井壁、防漏失泥浆的作用。
4.固井材料搅拌在进行固井施工时，要将固井材料（水泥、混凝土等）与水进行搅拌，形成均匀的浆液。
这样可以保证固井材料的质量和均匀性，在固井施工过程中起到良好的固井效果。
5.注浆固井在进行固井施工时，要将搅拌好的固井材料注入固井管道，通过固井管道将固井材料注入井筒。
注浆固井是固井施工的主要方法之一，可以确保固井效果符合要求。
固井工艺技术
固井工艺技术固井是石油工业中非常重要的一项技术，它用于确保油井的安全和持续生产。
固井工艺技术是指在油井中注入固井材料，将井口封闭起来，防止油井周围地层中的水、气体和其他杂质进入油井，并保持井下压力稳定。
固井工艺技术包括以下几个步骤：首先是井壁处理。
井壁处理是为了增强井壁的稳定性，防止井壁坍塌。
通常会用到钻井液，在井眼壁上形成一层过滤膜，以防止井壁溶解或冻结。
其次是套管下放。
套管的下放是为了保护井壁、封堵钻井液的污染物、控制油井压力和避免井失。
下放套管时需要注意套管的质量控制、套管的连接、套管的封堵材料等。
然后是水泥浆的排放。
水泥浆是用于固井的重要材料，它能够将井眼中的钻井液和地层中的水、气体等隔绝开来，防止它们进入油井。
水泥浆排放的过程中需要注意水泥浆的搅拌均匀、注入速度、水泥浆的质量等因素。
最后是充填固井材料。
固井材料一般是由水泥和其他辅助材料组成，充填固井材料的目的是封堵井口，防止地层中的水、气体和杂质进入油井。
充填固井材料时需要注意充填的速度、充填的均匀性、充填的压实度等。
除了上述步骤，固井时还要考虑以下几个因素：首先是井眼直径和套管直径的匹配。
井眼直径和套管直径的匹配是为了保证套管能够顺利下放，并且与井眼形成有效的密封。
其次是固井材料的选取。
固井材料的选取要根据具体的井环境和施工条件来确定，以确保固井效果的良好。
最后，固井的质量监控也是至关重要的。
通过合理的监控手段，可以及时发现固井质量问题，并及时采取措施进行调整和处理。
总之，固井工艺技术对于油井的安全和持续生产非常重要。
通过合理的固井工艺技术，可以保证油井的封闭性和压力稳定，防止油井周围地层中的水、气体和其他杂质进入油井，从而保障油田的正常开发和生产。
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
Schl umb erge r Priva te
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。
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DRI
固井可能带来的危害
涩北气田气层埋藏浅，分布井段长（408.0-1738.2m），层数多（54-79），气水界面复杂, 浅层气、浅层盐水活跃。台H6-1井、台6-7井，一开钻至800m下入表层套管固井后，候凝过
程中套管外地表窜出盐水和水溶气，被迫报废
台 H6-1 井 339.7mm 表 层 套 管 固 完井候凝时，北东方向约 250 米冒气水后目前情况 台 6-7 井 273mm 表层套管固 完井候凝时，地表窜出盐 水和水溶气
前 言
DRI
固井可能带来的危害
井喷——灾难性后果（墨西哥湾事故）
灌香肠、插旗杆——整井报废，单井段报废，经济损失巨大
挤毁套管——整井报废，单井段报废，经济损失巨大 油气水窜——单井段报废，降低开发效益
环空带压——开发隐患，增加作业成本、环境危害
超缓凝——延长作业时间、增加作业成本 返高不够——降低封固质量，增加补救作业成本 过早套损——单井报废，增加作业成本，降低开发效益
～100kN于悬挂处→憋压剪断球座销钉→开泵进行循环钻井液→
注前置液→注水泥浆→释放钻杆胶塞→替钻井液→钻杆塞与空 心耦合（耦合前降低替入排量） →碰压→放回压，检查浮箍是 否倒流→上提中心管，循环出多余的水泥浆→起钻候凝。
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钻井研究院
第一单元
固井工艺技术
DRI
尾管固井
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尾管悬挂器
专门研究如何用化学方法解决固井过程中遇到的问题。
具体地说，水泥浆化学就是通过研究水泥浆的组成和性 能，且予以科学地控制和调整，最终达到封隔地层、保 护储层和支撑套管的目的。
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钻井研究院
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钻井研究院
第一单元
固井工艺技术
DRI
尾管固井
其工艺流程为：按作业规程下入尾管及送入钻杆到设计位 置→开泵循环→投球→憋压剪断座挂销钉，悬挂器座挂→旋转
转盘进行倒扣，观察转盘扭矩并记录旋转圈数→若旋转圈数已
超过反扣接头丝扣圈数且转盘扭矩降低则试提中心管→若悬重 减少且基本等于空钻杆浮重，证明倒扣成功→下放钻柱加压80
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固井工艺技术介绍
吐哈钻井工艺研究院
王学良
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钻井研究院
前 言
DRI
什么是固井？
固井是在已钻成的井眼内下入套 管柱，然后在套管与井壁之间的环形 空间内注入水泥浆，在套管的下段部 分或全部环空，将套管与地层固结在 一起的工艺过程。
——高等院校“十一五”规划教材《钻井工程》
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在扬古伊和皮尔古伊气田区域，由
于Yan-10井、Pir-7井、Pir-5井等井
在揭开目的层后发生强烈井喷，不 仅造成井眼报废，更为严重的是使 大量天然气沿报废井眼或套管外环
井口带压的井（发生环空气窜）有39口，占总井数
的20.2% 生产套管固井候凝时发生气窜有14口，占总井数的 7.3% 盐膏层段固井质量不合格150口，占总井数的77.7 ％
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前 言
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固井可能带来的危害
固井失败是事故的直接原因
固井候凝时间短，胶结强度不足：采用哈里伯顿公 司的充氮水泥浆，另外水泥浆用量可能不够，返高 不足，导致油气从尾管悬挂器涌入井筒。该井完井 泥浆密度约1.9g/cm3 ，海水密度为1.03 g/cm3。 海水深1544.8米
忽视了压力测试中的异常显示：候凝16.5h后进行
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前 言
一次作业成功率
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固井的关键技术要求
提高固井一次作业成功率，是确保工程技术安全的关键，是提 高固井质量的保障，可以省略后期补救作业
有效封隔
实现层间有效封隔，是后续安全钻井的保障，是提高开发效益 的保障
长寿命
固井的长期封固质量，是延长油气井寿命的关键，是提高单井
综合经济效益的关键
空（固井质量极差）上窜，在上部
储层发育且盖层封闭性较好的地层 中形成了不同规模的“人工气藏”
钻井研究院
前 言
DRI
固井可能带来的危害
墨西哥湾的OCS地区，大约有15500口生产 井、关闭井及临时废弃井。据统计，有 6692口井约43%至少有一层套管环空带压 。在这些环空带压的井中，共有10153层套 管环空带压，其中47.1%属于生产套管带压 ，16.3%属于技术套管带压，26.2%属于表 层套管带压，10.4%属于导管带压。 大部分井下入几层套管柱，从而使判定环空 带压的原因与采取有针对性的补救措施困难 ，每口井补救费用高达100多万美元
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固井工艺技术
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水平井及半程固井
优点： （1）既能以筛管工艺完井，水泥浆不污染油气层，又 能有效封固产层以上地层，保护产层与上部油气水层的有 效封隔，提高筛管完井的油井寿命。 （2）该工艺比下套管固井后再下入筛管的常规筛管完 井增大了筛管尺寸，使筛管尺寸和上部套管相同，有利于 开发作业和增产。
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固井工艺技术
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水平井及半程固井
在套管串上设计 免钻盲板、免钻分级 箍，在一定压差下先 憋脱分级箍、再使盲 板内部组件破碎，下 油管时将其通至井底， 节省小钻具作业程序。
筛管顶部固井（半程固井）完井 结 合 免钻分级固井
套管
分级箍 套管外封隔器 盲板 筛管
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钻井研究院
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分级固井
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一级注水泥
憋压关孔
二级碰压
憋压脱落
一级碰压
开孔
常规分 级固井
免钻分 级固井
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尾管固井
尾管固井是指不延伸至井口的套管固井，这段不到井口的 套管称做尾管。 较短的尾管可做于井底，但绝大部分必须要求实施尾管悬 挂，这样管柱不至于大幅度弯曲，利于保证固井质量，便于进 行增产作业。 悬挂器装在尾管顶部，尾管由尾管悬挂器挂于上层套管内 壁。还有特殊的尾管形式，不悬挂于上层套管，而靠水泥环支 持，称做“保护性”尾管，主要用于处理大漏层、异常高压层 、严重坍塌层、键槽井段等，亦属于钻进尾管范畴。 尾管悬挂固井的主要目的有：经济性要求；满足使用复合 钻具或复合油管；改善钻井或注水泥环空水力条件等。
级箍、机械压差双作用分级箍。
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分级固井 分级固井适用范围
（1）一次要求注水泥量过大的井。 （2）封固段过长的井。 （3）地层破裂压力系数低的井。 （4）地层渗透性滤失严重的井。 （5）封固段中有严重漏失层的井。 （6）下部有高压层，固井候凝期间需要防止候凝失重的井。 （7）上下封隔层距离较远，而中间不需水泥封隔的井。 （8）井深，套管过长，上部需要水泥封固支承的井。 （9）可利用分级箍与套管外封隔器配合，完成筛管顶部注水 泥、封隔器完井及各种堵漏工艺的施工。
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水平井及半程固井
吐哈油田水平井固井 大斜度井水平井固井技术介绍 水平井选择性完井
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水平井及半程固井
筛管顶部注水泥固井（半程固井）工艺是根据开发要 求，在裸眼井段下入筛管，只将筛管顶部套管注水泥固井, 以保证不污染封固段以下的产层，达到增产的目的。该工 艺在水平井完井中使用的较多，适用于全井下套管，也适 用于尾管。 工艺特点：在套管串结构中，在筛管上部分别安装盲 管、封隔器、分级注水泥器，固井前将封隔器胀开，打开 分级箍进行注水泥，然后关闭分级箍。
前 言
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固井的目的是什么？
1、安装井口装置：控制钻进过程中遇到的高压油气水层； 2、巩固疏松井段，隔离复杂地层； 3、封隔地下油气水层，防止上下串通； 4、封隔暂不开采的油气层； 5、钻井或作业中出现井喷时，不会因压井而压裂地层； 6、为油气生产建立长期稳定的通道；
7、油气井抢险作业。
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常规固井
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分级固井
分级固井工艺是把可以通过地面控制打开和关闭的一种特
殊工具串于套管中的一定位置，在固井时使注水泥作业分 两次（级）或多次（级）施工完成。 分级注水泥器简称分级箍，是分级注水泥作业的专用工具 ，主要分为机械式分级箍、压差式分级箍、机械压差双作 用分级箍三种类型。由于机械压差双作用分级箍可替代压 差式分级箍，所以常用的分级箍只有两种，即：机械式分
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固井工艺技术
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常规固井 常规固井基本条件
（1）井眼通畅，井底干净。 （2）井径规则，井径扩大率小于15%。 （3）固井前井下不漏失。 （4）钻井液中无严重油气侵，油气上窜速度小于10m/h。 （5）套管居中，居中度不小于75%。 （6）套管与井壁环形间隙大于20mm。 （7）钻井液性能在不影响井壁稳定、保证井下压稳的情况下， 应保证低粘度、低切力、低密度、具有良好的流动性能。 （8）水泥浆稠化时间、流动度等性能应满足施工要求。 （9）水泥浆和钻井液要有一定密度差，一般要大于0.24g/cm3。
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固井工艺技术
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振动固井
•激振胶塞的研究 •企业动态期号
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提 纲
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第一单元：固井工艺技术
第二单元：水泥浆技术
第三单元：固井附件及设备 第四单元：固井质量检测
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