《固井施工技术》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。
《完井固井技术》课件
地层条件
地层条件也是影响固井质量的因素之一， 包括地层的岩性、渗透性、地层压力等。
06
案例分析
某油田固井工程案例
01
案例概述
某油田位于我国东部地区，储量丰富，是重要的石油产地。为了确保油
田的长期稳定生产和提高采收率，需要进行固井工程。
02 03
固井技术应用
在某油田的固井工程中，采用了多种固井技术，包括常规固井、低密度 固井和尾追固井等。这些技术的应用有助于提高油井的密封性能和降低 生产过程中的风险。
压力测试法
通过测量注水压力变化，判断固井质 量。
放射性示踪剂法
利用放射性示踪剂在井壁上的分布， 检测固井质量。
井温测量法
通过测量井壁温度分布，判断固井质 量。
固井质量评价标准
水泥浆密度
水泥浆密度应符合设计要求，以保证固井质 量。
水泥浆胶结强度
水泥浆胶结强度应达到设计要求，以保证井 壁的稳定性。
声波速度
01
适应性原则
02 根据不同的地质条件、工程要求 和环境因素，选择合适的水泥浆 体系和外加剂。
经济性原则
在满足工程要求的前提下，尽量 降低成本，提高经济效益。 03
可行性原则
04 确保固井设计的方案切实可行， 能够顺利实施。
04
固井施工工艺
固井施工流程
下套管阶段
将套管下入井中， 确保套管位置正确 、无损坏。
防砂工艺
采用砾石充填、滤砂管等防砂措施，防止 油气层出砂，保持油气层稳定性。
防腐工艺
采用涂层、缓蚀剂等防腐措施，防止油气 管道和设备腐蚀。
完井设备
钻机
用于钻探和钻开油气层的钻机设 备。
套管头
用于固定和悬挂套管，并承受套 管压力的设备。
地层条件也是影响固井质量的因素之一， 包括地层的岩性、渗透性、地层压力等。
06
案例分析
某油田固井工程案例
01
案例概述
某油田位于我国东部地区，储量丰富，是重要的石油产地。为了确保油
田的长期稳定生产和提高采收率，需要进行固井工程。
02 03
固井技术应用
在某油田的固井工程中，采用了多种固井技术，包括常规固井、低密度 固井和尾追固井等。这些技术的应用有助于提高油井的密封性能和降低 生产过程中的风险。
压力测试法
通过测量注水压力变化，判断固井质 量。
放射性示踪剂法
利用放射性示踪剂在井壁上的分布， 检测固井质量。
井温测量法
通过测量井壁温度分布，判断固井质 量。
固井质量评价标准
水泥浆密度
水泥浆密度应符合设计要求，以保证固井质 量。
水泥浆胶结强度
水泥浆胶结强度应达到设计要求，以保证井 壁的稳定性。
声波速度
01
适应性原则
02 根据不同的地质条件、工程要求 和环境因素，选择合适的水泥浆 体系和外加剂。
经济性原则
在满足工程要求的前提下，尽量 降低成本，提高经济效益。 03
可行性原则
04 确保固井设计的方案切实可行， 能够顺利实施。
04
固井施工工艺
固井施工流程
下套管阶段
将套管下入井中， 确保套管位置正确 、无损坏。
防砂工艺
采用砾石充填、滤砂管等防砂措施，防止 油气层出砂，保持油气层稳定性。
防腐工艺
采用涂层、缓蚀剂等防腐措施，防止油气 管道和设备腐蚀。
完井设备
钻机
用于钻探和钻开油气层的钻机设 备。
套管头
用于固定和悬挂套管，并承受套 管压力的设备。
石油钻探深井固井技术ppt课件
（3）水泥浆及钻井液的流变性能对水泥浆 的顶替效率有明显的影响；而钻井液的 触变性对顶替效率有明显的作用。
（4）采用塞流态及紊流态注水泥，其顶替 效率是很好的；但是塞流无法消除偏心 套管内水泥浆在各间隙处的返高差异。
பைடு நூலகம்
（六）基础理论
（5）提高水泥浆与钻井液的密度差，对提高水 泥浆的顶替效率有一定的作用；
如果井底的温度高于110度，水泥中应加防止强 度衰减的外加剂。在等于或大于110度时，水 泥初凝时具有正常的抗压强度，但是一定时间 后发生化学变化，失去全部强度。
（2）水泥浆性能
深井水泥浆性能设计的基本原则是： （1）合理的顶替时间。既要使水泥浆缓慢以保
证足够的顶替时间使最后的水泥浆达到尾管的 底部，也要保证温度较低的尾管顶部的水泥浆 能在合理的时间内形成抗压强度； （2）应该是在井底循环温度试验下的水泥浆稠 化时间；
２）防气窜的特种水泥外加剂
（１）膨胀水泥 它是通过凝固水泥的体积膨胀来封微环 空。商业性的膨胀水泥在普通硅酸盐水 泥中加入无水磺化铝酸钙、硫酸钙和石 灰。
２）防气窜的特种水泥外加剂
（２）不渗透水泥 它是在水泥从初凝到凝固之间的过度期间内，
通过水泥结构的物理和化学变化形成一个不渗 透的阻挡层来防止气串。
（2）管柱居中
当水泥浆在环空中向上流动时，管柱居中有助 于提高水泥浆的作用力。另外，水泥浆倾向于 沿阻力较小的环空宽边流动。
（4）泵速
紊流的顶替效果最好，但是如果达不到 紊流，在尽可能高的泵速下顶替较好。
（5）使用隔离液
在深井中，钻井液常是通过大量处理的 水基钻井液或油基钻井液，它们几乎与 水泥浆不相容。试验表明使用隔离液能 够大大改善顶替效果。隔离液必须与钻 井液和水泥浆相容。隔离液的密度低于 水泥浆，但是应比钻井液的密度高 0.12g/cm^3左右。
（4）采用塞流态及紊流态注水泥，其顶替 效率是很好的；但是塞流无法消除偏心 套管内水泥浆在各间隙处的返高差异。
பைடு நூலகம்
（六）基础理论
（5）提高水泥浆与钻井液的密度差，对提高水 泥浆的顶替效率有一定的作用；
如果井底的温度高于110度，水泥中应加防止强 度衰减的外加剂。在等于或大于110度时，水 泥初凝时具有正常的抗压强度，但是一定时间 后发生化学变化，失去全部强度。
（2）水泥浆性能
深井水泥浆性能设计的基本原则是： （1）合理的顶替时间。既要使水泥浆缓慢以保
证足够的顶替时间使最后的水泥浆达到尾管的 底部，也要保证温度较低的尾管顶部的水泥浆 能在合理的时间内形成抗压强度； （2）应该是在井底循环温度试验下的水泥浆稠 化时间；
２）防气窜的特种水泥外加剂
（１）膨胀水泥 它是通过凝固水泥的体积膨胀来封微环 空。商业性的膨胀水泥在普通硅酸盐水 泥中加入无水磺化铝酸钙、硫酸钙和石 灰。
２）防气窜的特种水泥外加剂
（２）不渗透水泥 它是在水泥从初凝到凝固之间的过度期间内，
通过水泥结构的物理和化学变化形成一个不渗 透的阻挡层来防止气串。
（2）管柱居中
当水泥浆在环空中向上流动时，管柱居中有助 于提高水泥浆的作用力。另外，水泥浆倾向于 沿阻力较小的环空宽边流动。
（4）泵速
紊流的顶替效果最好，但是如果达不到 紊流，在尽可能高的泵速下顶替较好。
（5）使用隔离液
在深井中，钻井液常是通过大量处理的 水基钻井液或油基钻井液，它们几乎与 水泥浆不相容。试验表明使用隔离液能 够大大改善顶替效果。隔离液必须与钻 井液和水泥浆相容。隔离液的密度低于 水泥浆，但是应比钻井液的密度高 0.12g/cm^3左右。
《现代固井技术专题》PPT课件
水泥浆体系与井下条件相适应
4. 井下有大套盐岩层使用聚合物外加剂水泥浆体系固井， 既解决盐层大溶性问题又能阻止地层的塑性运动。
5.
（聚合物外加剂在盐层固井专题中有详细介绍）
b. 水泥浆失水量应与地层相适应
最能影响地层稳定的水泥浆性能应该 是水泥浆的失水量，高离子滤液会引起水 敏性地层疏松脱落，可以降低产层的渗透 率，特别是流经易漏失层，形成厚的泥饼 造成桥堵，压破地层是对地层最大的危害。
3率.漏必失须前达地到层10渗m透d，裂定缝的必宽须度达才到能一容
沙砾层渗透率很 纳泥浆
少达到3.5md,泥
浆不会漏入油气
砂层。
1.漏失通常突然 出现，当泥浆密 度超过 1.25gcm3会促 使诱发裂缝的形 成
1.通常为石灰岩 地层
2.上返泥浆突然 全部漏失
漏失前钻头回下 落几英寸或几英 尺，并出现跳钻
一、 固井的目的和意义 二、 地下水对水泥和套管的破坏 三、 水泥浆滤液对水泥和油层的腐蚀 四、 注水泥技术与地层岩性相互适应 五、 消除产层CO2和H2S对固井的影响
一. 固井的目的意义
1. 固井的目的就是要实现水泥对油、气、水 层及其层与层之间的有效封隔；
2. 固井作业是一口井整个施工中最重要的 组成部分，没有任何因素比固井质量对 油井产能的影响更大；
对漏失地层的认识
漏失层分类 1. 疏松或高渗透地层 2. 自然裂缝地层 3. 诱发的垂直或水平裂缝地层 4. 多孔和洞穴地层
漏失层的特征
疏松沙砾层
自然裂缝
诱发裂缝
孔穴地层
1.泥浆池液面逐渐 1.自然裂缝出现
下降
于各种岩层。
2.如继续钻进，可 2.漏失是泥浆池
能回转变为完全 液面逐渐下降。
固井工艺技术培训课件(PPT 77张)
的进行（开采、压裂增产，寿
命及产能）,对产能影响大
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
钻井工程技术研究院
中国石油 西部钻探
一、固井技术现状
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
中国石油 西部钻探
固井工艺技术
报告人：李辉
2015年1月
钻井工程技术研究院
中国石油 西部钻探
汇报内容
一、固井技术现状
二、套管相关知识 三、套管附件及井口工具认识
四、固井作业基本认识
五、固井施工过程 六、固井质量检测标准
钻井工程技术研究院
中国石油 西部钻探
一、固井技术现状
现代固井的起源
起源 1919 年 Halliburton 在 俄 克 拉 荷马州成立新方法油井固井公 司 标志 独立于钻机的泵注系统 发展 借鉴建筑行业发展添加剂体系 固井设备仪器仪表 API标准
钻井工程技术研究院
中国石油 西部钻探
一、固井技术现状
现代固井技术的科学内涵
现代固井工程，隶属于油气井工程二级学科，是油气 井工程二级学科的一个主要分支。涉及到地质学、力学、 化学、油气井工程、机械工程、冶金工程、材料科学与工 程、管理科学、经济学等多学科，是一个系统工程。 现代固井工程，从工程实际角度，可以划分为固井工 艺技术与方法、固井水泥浆体系和固井装备与质量控制三 个单元。
《固井施工技术》课件
1 井口渗漏
通过调整固井液性质、增加固井液密度等方 式来解决井口渗漏问题。
2 固井液循环不畅
增加泵浦排量、改进固井液性能等来解决固 井液循环不畅的问题。
3 套管失稳
采取加固井套筒、使用套管环形支撑器等方 法来解决套管失稳的问题。
4 井下设备故障
通过进行设备检修、更换故障设备等方式来 解决井下设备故障问题。
《固井施工技术》PPT课 件
在这个 PPT 课件中，我们将深入探讨固井施工技术，帮助您了解其定义、分 类、步骤、常见问题解决方案等内容。让我们开始吧！
背景介绍
在石油和天然气行业，固井施工是一项关键技术。它涉及到钻井完成后将套 管和钻孔壁固定在一起的过程。
固井施工技术的定义
固井施工技术是一种工程技术，旨在保持井筒结构的完整性、防止污染、控制井口压力，并提供长期稳定的井 筒。
总结和展望
固井施工技术是确保石油和天然气井持续稳定运营的关键环节。不断改进技 术和解决问题，将为行业发展带来更大的突破和进步。
固井环节包括井下固井、地面固井和井口固井等。
固井施工技术的步骤
1
套管返排
2
将套管从井下送入井口，同时返排钻井
液。
3
防Hale Waihona Puke 漏4压实固井液，防止其从井下渗漏到地层。
准备工作
确定固井方案、选取合适的固井材料、 调配高质量的固井液等。
固井施工
将固井液通过套管注入到井筒，使其充 满整个井孔。
固井施工技术的常见问题解决方案
固井施工的重要性
固井施工对于确保油井或天然气井的安全运营至关重要。它可以防止井内和 井外的液体和气体产生混合、井壁坍塌以及环境污染。
固井施工技术的分类
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。
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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
最新完井固井技术PPT课件
水泥头
（6）胶塞
– 是由内嵌铸铁或铝和易钻料的橡胶制成，带 有尾翼：注水泥后被钻掉。
第三节 注水泥固井工艺
一、概述
1、注水泥施工要求
• 注水泥施工后要形成一个完整的水泥环， 使水泥与套管、水泥与井壁固结好，水泥 胶结强度高，油气水层封隔好、不窜、不 漏。
• 要达到以上要求，就必须全面周密考虑各 种影响因素，精心设计、精心施工。
浮箍
（3）扶正器
– 固定在套管外壁上，靠它的弹性钢片扶正套 管柱，使套管在井眼里居中，从而注水泥时 套管柱四周的水泥环厚度均匀。
（4）联顶节
– 是用来联接套管头和地面固井设备水泥头的。 联顶节有一定的长度。调节联顶节下入钻台 转盘面以下的深度（联入），来控制套管头 露出地面的距离。一般对于低洼井，套管头 的露出高度应高一些，以便于安装采油装置。
油管与套管环空应定期注缓蚀剂以降低对套管内腐蚀521主要问题地层压力低且裂缝发育油层既是裂缝层也是漏失层在钻井和固井过程中造成大量漏失使油层部位未封固或封固不好影响油井生产同时由于水泥浆上返高度不够用先期完井的方法将技术套管下到油气层顶部然后采取尾管射孔或割缝衬管完井2其它方法541主要问题注蒸汽是当前开采稠油最有效的方法之一由于热采井在生产期将承爱高温条件套管和水泥会受到严峻考验蒸汽注入温度可达360度套管受热内部产生压应力当超过材料屈服极限时套管将发生断裂或破蒸汽注入或停止多次反复会导致接箍漏失和螺纹滑脱损坏随温度升高水泥石的抗压强度会大幅度下降从而失去对套管的支撑密闭作用耐高温水泥提高水泥浆的热稳定性选用g级水泥加30石英砂热采井环空全部封固热采井套管破坏与完井方法密切相关
1、拉力
• 由套管本身重量所引起。越靠上部的套管承受 的拉力越大，套管柱越长，套管的尺寸越大， 上部套管承受的拉力越大。
《现代固井技术专题》课件
挑战
现代固井技术面临的挑战包括提高固结质量、降低成本、减少环境污染等方面 。同时，随着油气资源的不断开发，地层条件越来越复杂，对固井技术的要求 也越来越高。
PART 02
现代固井材料与工具
高性能水泥浆体系
高强度水泥
采用高强度水泥作为主要胶凝 剂，提高水泥浆的抗压强度和
抗折强度。
低密度水泥浆
通过添加减轻剂等材料，降低 水泥浆的密度，提高其流动性 和稳定性。
随着环保意识的增强，现代固井技术 需要满足环保与可持续发展的要求。
详细描述
在固井施工过程中，应优先选择环保 材料，减少废弃物的产生，同时合理 利用资源，降低能耗和资源消耗，实 现绿色施工和可持续发展。
未来固井技术的发展方向与挑战
总结词
未来固井技术的发展方向包括提高技术可靠 性、降低成本、适应复杂环境和满足高标准 要求等。
抗渗水泥浆
通过优化配方，提高水泥浆的 抗渗性能，减少油气水等流体 对水泥环的渗透。
耐高温水泥浆
能够承受高温环境，保持优良 的物理性能和稳定性。
新型固井材料
弹性材料
01
在固井中使用弹性材料，如橡胶颗粒、弹性微球等，以提高水
泥环的抗冲击和抗拉伸能力。
防腐材料
02
采用防腐涂层、缓蚀剂等材料，提高固井材料的防腐性能，延
案例一
美国某油田的固井技术应用
案例二
俄罗斯某气田的固井技术应用
案例三
澳大利亚某煤田的固井技术应用
案例总结与启示
总结
通过以上案例分析，可以看出现代固井 技术在国内外油田、气田和煤田中得到 了广泛应用，提高了开采效率和安全性 。
VS
启示
现代固井技术的应用需要综合考虑地质、 工程和经济等多方面因素，加强技术创新 和研发，提高固井质量和使用寿命，为能 源工业的发展提供有力支持。
现代固井技术面临的挑战包括提高固结质量、降低成本、减少环境污染等方面 。同时，随着油气资源的不断开发，地层条件越来越复杂，对固井技术的要求 也越来越高。
PART 02
现代固井材料与工具
高性能水泥浆体系
高强度水泥
采用高强度水泥作为主要胶凝 剂，提高水泥浆的抗压强度和
抗折强度。
低密度水泥浆
通过添加减轻剂等材料，降低 水泥浆的密度，提高其流动性 和稳定性。
随着环保意识的增强，现代固井技术 需要满足环保与可持续发展的要求。
详细描述
在固井施工过程中，应优先选择环保 材料，减少废弃物的产生，同时合理 利用资源，降低能耗和资源消耗，实 现绿色施工和可持续发展。
未来固井技术的发展方向与挑战
总结词
未来固井技术的发展方向包括提高技术可靠 性、降低成本、适应复杂环境和满足高标准 要求等。
抗渗水泥浆
通过优化配方，提高水泥浆的 抗渗性能，减少油气水等流体 对水泥环的渗透。
耐高温水泥浆
能够承受高温环境，保持优良 的物理性能和稳定性。
新型固井材料
弹性材料
01
在固井中使用弹性材料，如橡胶颗粒、弹性微球等，以提高水
泥环的抗冲击和抗拉伸能力。
防腐材料
02
采用防腐涂层、缓蚀剂等材料，提高固井材料的防腐性能，延
案例一
美国某油田的固井技术应用
案例二
俄罗斯某气田的固井技术应用
案例三
澳大利亚某煤田的固井技术应用
案例总结与启示
总结
通过以上案例分析，可以看出现代固井 技术在国内外油田、气田和煤田中得到 了广泛应用，提高了开采效率和安全性 。
VS
启示
现代固井技术的应用需要综合考虑地质、 工程和经济等多方面因素，加强技术创新 和研发，提高固井质量和使用寿命，为能 源工业的发展提供有力支持。
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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
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。
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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。
a.下降速度与固相颗粒的直径成正比； b.与液相的粘度成反比。 因此，析水率的大小与外掺料颗粒直径的级配有很 大的关系。 根据API标准要求：析水率﹤1.4%
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控制水泥浆的析水,其根本目的是 保证水泥浆的稳定性。稳定性的好坏 主要表现在浆体静止过程中浆柱密度 的整体差异，若浆柱上下密度差值大， 则水泥石的凝结特性将发生根本的改 变，其后果将导致油、气、水窜。特 别是对于定向井、大斜度井来讲，该 项指标尤为重要。
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2.固井作业对水泥浆的基本要求
①配制和注替过程中,保持可控的流动能力; ②在井下温度和压力条件下保持足够的可泵时间; ③静止后应具有快速凝固和体系稳定的特性,并保持体
积不变; ④凝固后的水泥石强度满足施工要求,致密性好, 抗腐
蚀; ⑤有一定塑性,能抵抗射孔的震动和冲击; ⑥应具有一定的 防窜能力.
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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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
a.计算注水泥和替泥浆时的施工参数 （排量，压力）选择相适应的施工设备；
b.根据地层承压能力，确定水泥浆的上 返速度，以及流态的确定；
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③析水率
析水率的大小主要反映出浆体的稳定性。 水泥浆属于多相不稳定体系，根据斯托克司方程可 计算出固相颗粒的下沉速度。
V = 2（s - w）g d2s / 9 公式中可以看出：
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④失水量
水泥浆滤失性能对注水泥施工和固井 质量的影响一直是钻井界非常关心和有争 议的问题。水泥浆的API失水量一般都很 大，未进行失水控制的滤失量一般都在 1000ml/30min以上，含自由水较多的水泥 浆在井下环形空间流动和候凝时，自由水 有可能进入地层，从而引起水泥浆性能发 生变化，这些变化主要包括：
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一.固井质量的基本要求
1.保证良好的层间封隔，无窜流； 2.要有保证支撑套管、承受压裂的水泥石强度； 3.具有耐地层水腐蚀的能力。 目的：
下次开钻能顺利进行—满足开采工艺 —延长生产寿命
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二.影响固井质量的主要问题
1.顶替不完全 主要反映在：窜槽﹑混浆
（声学特性差﹑声幅值偏高） 2.漏失与窜流
要想成功的固好一口井，就必须采用新的方法.新的工艺.新 的技术。
固井工程是一个系统工程,固井质量的好坏，它与钻井到完 井过程中所有技术的实施有着很重要的关系。因此，影响固井 质量的原因是一个综合因素。为了能获得较好的.甚至优质的固 井质量，就必须对影响固井质量的因素有一个较为全面的了解， 这样才能提出一个合理的设计方案。
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a.水灰比的变化、 b.密度的变化、 c.流变性的变化、 d.稠化时间缩短， e.甚至可能丧失流动性。
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影响失水的主要因素
a.水泥浆的性质
主要反映浆体本身的胶体性质，只有当水泥 浆中分散的胶体离子数量足够多时，水泥浆的失 水就能控制到较小数值；
b.压差
压差也是影响水泥浆失水的重要因素之一， 按API标准，水泥浆实验时的 压差值规定为7MPa， 从大量的实验证明，水泥浆的失水量随压差值变 化而变化；
确定水泥浆密度的基本原则：
水泥浆密度>下套管时完井液的密度
即:
C–mபைடு நூலகம்0.24 g/cm3
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施工中若密度波动大则将导致水泥浆 整体性能的改变：
如：
固化强度，
致密性，
水泥的收缩程度， 稳定性等
因此，施工中控制水泥浆的密度变化 范就显得尤为重要。
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②流变性
水泥浆和泥浆均属非牛顿液体，它的流 动规律与牛顿液体有很大的差别，掌握水泥 浆的流变性主要用于：
固井施工技术
§1 水泥浆与固井 工程的关系
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慨述
固井是怎个建井周期的重要环节，固井质量的好坏直接关 系到油.气田的勘探与开发，一口井的成功与否，往往与工程设 计和施工工艺技术有着密切的联系。
随着钻井技术的发展.深井.定向井.大斜度井.调整井是今后 钻井发展的方向。因此对固井工程来讲，就面临着更大的挑战， 难度也就更大。
补救基本费 （%） 55 15 120 84
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综上所述，要获得较好的固井质量，必须 遵循以下两点：
1.要有完善的水泥浆设计 包括: 体系， 性能 ， 浆柱结构。
2.科学化的注水泥设计
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三.水泥浆设计
1.水泥浆设计的约束条件 A.了解油藏特性（主要针对尾浆）
①水泥浆所在位置深度的油，气，水流体 性质；
1960
管鞋出水
25
26100
6525
顶替窜槽
5
﹑ 3000
150
气
窜
5
25900
单井修补费 用
9930
1295
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表2 补救作业成本与基本注水泥作业费用关系
作业类型 表层 技术 尾管 产层 固井
基本作业费 （$） 18100 52200 22200 23800
补救作业费 （$） 9930 7600 26600 19900