固井工程技术基础复习过程
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，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。
固井质量的全部指标合格后，才能进入到下一个作业程序。
固井技术基础说课讲解
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
固井技术基础
固井技术基础标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]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。
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。
【钻井工程】固井工程技术基础
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。
固井设备总体示意图二、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。
图1-1 下套管固井原理示意图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。
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、气与水层,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,控制井口喷与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,就是一次性下入的管材,没有加厚部分,长度没有严格规定。
为保证固井质量与顺利地下入套管,要做套管柱的结构设计。
根据用途、地层预测压力与套管下入深度设计套管的强度,确定套管的使用壁厚,钢级与丝扣类型。
2、注水泥注水泥就是套管下入井后的关键工序,其作用就是将套管与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、井口安装与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与油层套管的重量,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。
套管头还就是防喷器、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与接好防喷器及防喷管线后,要做套管头密封的耐压力检查,与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与井壁的胶结情况。
固井质量的全部指标合格后,才能进入到下一个作业程序。
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。
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。
固井工程基础详解
7"尾管挂@
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2845.00 m
9-5/8"套管鞋@ 12-1/4"井眼@
2995 m 3000 m
9-5/8"套管 47#,N-80, BTC
7"尾管29＃,N80, BTC
7"尾管鞋@ 8-1/2" 井眼设计井深@
3595.00 m 3600.00 m
15
井身结构的确定
主要取决于井位所在 的地层条件； 目的层的深度； 现有钻井技术水平和 采油采气工艺的技术 要求；
17
海上常用的井身结构
钻头 套管 理论 钻头 套管 英寸 英寸 间隙值 英寸 名称 in in mm in 36"-42" 36"-42"( 水 隔水导管 ( 水力式 50.8-101. 30" 力式牙轮扩 （导管） 牙轮扩 6 孔器 ) 孔器 ) 28"-30"( 水 表层套管 26" 20" 63.5 力式牙轮扩 孔器 ) 技术套管 17 1/2" 13 3/8" 39.68 ( 保护套管) 12 1/4" 9 5/8" 20.64 生产套管 8 1/2" 6" 7" 5" 10.72 5.55 17 1/2" 12 1/4" 8 1/2" 6"
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二、常规套管、尾管柱
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一、井身结构（1）
井身结构 是指一口井中下入 套管的层数； 各层套管的尺寸及 下入深度； 管外水泥浆的返回 高度； 以及与各层套管尺 寸相配合的钻头直 径。
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固井技术(油气井钻井工程中的环节)2024
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。
固井工程技术基础之欧阳歌谷创编
目录欧阳歌谷（2021.02.01）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、（套管与套固井设备总体示意图管）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。
固井培训
2012年第七期
目录
一、固井工艺技术 二、常规固井施工流程 三、常规注水泥工序 四、前置液设计及用量 五、常规固井施工计算
一、 固井工艺技术
1、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
隔器可以用水 泥膨胀，封隔 油气水层，不 用水泥固井， 避免了对油气 层的污染
封隔器 油气层
封隔器
一、 固井工艺技术
6、热采井地锚工艺技术
稠油热采350~400℃的热蒸汽， 热应力会引起套管的破坏，在注水泥 之前给套管施加一定的拉伸预应力， 该预应力在水泥浆凝固以后依然存在， 从而可以避免或减少对套管的破坏。
（2）一级注水盲引鞋
（3）二级注水泥碰压
一、 固井工艺技术
3、筛管顶部注水泥技术
为保护裸露的纯油层或开采裂缝性、 孔隙性、古潜山、低压漏失油层，在目的层 采用筛管完井。上部用水泥封固。完井管串 采用特殊的工具附件，保证注水泥成功，实 现对油层的有效开采。
一、 固井工艺技术
悬挂器可分为三类：机械式、液压式、液压—机 械双作用式。
机械式悬挂器：主要用于直井、浅井、不易遇卡 的井。通过上提和下放管柱实现座挂。
液压式悬挂器：通过控制井口泵压实现座挂。适 用范围更广。
液压—机械双作用尾管悬挂器，具有两种座挂方 式。
一、 固井工艺技术
DYX-A型悬挂器
1、了解常用固井工艺技术知识？ 2、掌握常规固井施工流程？ 3、某井二开后用Φ311mm钻头钻进至2405m中完, 泥浆密度
1.53g/cm3,粘度85s，Φ244.5mm技术套管下深2402m，阻流环 位置2377米(管内水泥塞高度25m)，技术套管管串为2402～2200 米P110×11.99mm×200m，2200～200米 P110×11.05mm×2000m，200～0米N80×11.99mm×200m， 电测裸眼段平均井径340mm，水泥浆量按理论环空容积附加20%， 采用常规一次注水泥方案，水泥返至地面。采用API G级水泥，水 泥浆密度1.89 g/cm3,水灰比44% ，造浆量0.76 方/吨，使用钻井 液顶替压缩系数取1.03，前置液用清水(要求占套管和井眼环空高 度250米)，请完成该井固井施工的冲洗液用量，水泥浆量，水泥 量，配浆水，替浆量和替浆最高泵压。
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固井工程技术基础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。
固井设备总体示意图二、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。
当油、气层压力大于水层压力时，油、气便会窜入水层内，既污染了水层又影响到油气的产量；当水层压力大于油、气层压力时，水便会图1-1 下套管固井原理示意图图1-2 固井防止层间流体互窜示意图窜入油气层内，造成油田开发早期出水，严重时会水淹破坏整个油气田。
因此，必须确保固井质量，对地层内不同类型的流体有效封隔。
3）、支撑套管和井口装置，建立油气通道。
钻完井工艺要求固井后套管与地层间在水泥作用下应具有良好的胶结，因为固井后水泥环不仅要支撑套管的重量，而且要承受安装在套管上井口装置的重量，准备下一次开钻或完井投产（如图1-3所示）。
若水泥封固质量差，则会导致套管下沉或井口装置的不稳定，影响正常作业或油气通道的建立。
4）保护上部砂层中的淡水资源不受下部岩层中图1-3套管固井后井口连接示意图油、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条件；2、固井的要求套管在一口井的总成本中，往往是各单项成本中最高的一项。
而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。
因此对于固井的要求必须作到以下几个方面：1、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；2、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；3、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。
第二章套管、固井工具、附件和材料一、API套管标准和规范1、长度标准：2、钢级标准：API套管钢级标准的分类是以套管材质的最小屈服强度为依据的。
API标准允许7种级别的钢材用作油井套管材料。
这7种钢材分别是H－40、J－55、C－75、N－80、C－95、P－110、Q－125、V－150。
（它们的最小屈服强度分别是40,000psi、55,000psi、75,000psi、80,000psi、95,000psi、110,000psi、125,000psi、150,000psi。
PSI是磅/英寸2的代号。
1psi＝1磅/英寸2＝0.07031公斤/厘米2＝0.07031KSC。
因此,换算成公制单位时,它们的最小屈服强度分别是2812.4公斤/厘米2、3867.05 公斤/厘米2、5624.8公斤/厘米2、6679.45公斤/厘米27734.1公斤/厘米2、8788.75公斤/厘米2、10546.5公斤/厘米2。
）API套管钢级代号及其最小屈服强度列表如下：API管材钢级的物理机械性能3、API套管丝扣规范：API套管分为有接箍套管和无接箍套管（代号XCSG）两种。
API有接箍套管丝扣分为长圆扣（LCSG）、短圆扣(SCSG)、梯形扣(BCSG) 工具接头扣（TJ）即偏梯扣、VAM扣即梯形扣（同一尺寸的套管，梯形扣接箍外径比VAM扣接箍外径大，但扣型相同，可以互换）。
此外还有RL－4型扣、LS 型扣、LS－2型扣、LS－2HP型扣等等。
API无接箍套管丝扣分为奥米加扣型、管端平坦线扣型（无接箍套管扣，英文为EXTREME－LINE FORM）等。
4、API套管标记：1）、API钢级代号和颜色标记2）、API扣型代号3)、套管识别标记图2-1套管识别标记圆螺纹套管标记（示范）API直连型螺纹套管标记（示范）.API套管VAM扣（示范）厂家用途钢级接箍涂色厂家用途钢级接箍涂色新日铁深井用NT-95DS 白色夹褐色环住友深井用SM-150G 紫色夹白色环深井用NT-125DS 白色夹黄色环高抗挤毁SM –95T 茶色夹红色环深井用NT-150DS 白色夹粉红色环抗挤抗硫SM-95TS 茶色夹蓝色环高抗挤毁NT-95HS 粉红色夹褐色环低温井用SM-80L 红色夹黄色环高抗挤毁NT-110HS 粉红色夹白色环低温井用SH-95L 茶色夹黄色环抗硫化氢NT-80SS 黄色夹红色环日本钢管一般井H55 黑色抗硫化氢NT-85SS 黄色夹紫色环防硫J55 草禄色抗硫化氢NT-90SS 黄色夹橙色环一般井K55 禄色抗硫化氢NT-95SS 黄色夹褐色环防硫C75-2 蓝色低温井用NT-80LS 青色夹红色环高强度N-80 红色低温井用NT-95LS 青色夹褐色环高强度C-95 褐色低温井用NT-110LS 黄色夹白色环高强度P-110 白色住友抗硫化氢SM-80S 红色夹白色环防硫NK-AC80 红色夹蓝色抗硫化氢SM-90S 橙色夹蓝色环防硫NK-AC85 红色夹蓝白色环抗硫化氢SM-95S 茶色夹蓝色环防硫NK-AC90 红色夹蓝色环2条深井用SM-95G 棕色夹白色环防硫NK-AC95 褐色夹蓝色环深井用SM-125G 天蓝色夹白色环高抗拉NK-T95 褐色夹白色环二、固井工具、附件井口工具通常包括：套管水泥头、尾管水泥头、钻杆水泥头、快速接头、循环头等 一）、固井工具 1、水泥头水泥头是注水泥施工过程的井口联接装置，用于联接套管（或钻杆）和注水泥管汇；水泥头还用来安装胶塞，通过胶塞释放挡销机构控制胶塞的释放，并根据胶塞释放指示销判断胶塞是否释放。
1）、套管水泥头套管水泥头：在套管固井时用于连接套管及地面固井管线，同时提供容纳1-2个套管胶塞空间配有相应释放机构。
2）、尾管水泥头尾管水泥头由提升短节、本体、旋转轴承机构、钻杆塞挡销机构、投球机构、钻杆联接短节和阀门管汇等部分组成，（如图2-4所示）。
尾管水泥头主要用于尾管固井，提升短节和旋转轴承机构的作用同钻杆水泥头的对应机构相同。
坐挂尾管悬挂器时，旋转投球机构的手柄，顶杆便将球从投球机构内腔顶出，球在重力和泵送液体的推动下，沿钻杆内腔落到悬挂器球座上，在泵压的作用下使尾管悬挂器实现坐挂。
释放尾管胶塞时，旋转钻杆塞挡销机构的手柄，使挡销从钻杆塞内腔收回，钻杆塞便在泵送液体的推动下离开钻杆塞所在内腔，沿钻杆内壁落到尾管胶塞座上，在泵压的作用下剪切释放尾管胶塞。
图2-3 套管水泥头（双塞）1－顶盖；2－密封圈；3－本体；4－释放挡销；5－释放指示销；6－套管联接短节图2-4 尾管水泥头示意图3）钻杆水泥头钻杆水泥头：在半潜式钻井平台常规套管固井时使用，主要功能是连接井口送入工具与固井管线，并提供容纳钻杆胶塞及/或剪切球的空间，配有相应释放机构。
2、快速接头：用于连接套管与套管水泥头。
通常快速接头下段为对应套管扣，上端为快速扣。
3、内管扶正器：内管固井或其类似固井作业中用于扶正钻具在套管内居中度。
常为单弓型4、循环头循环头是在下套管或尾管中途连接于下入套管或尾管柱上建立循环的井口工具，（如图2-5所示）。
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。
5、内管注水泥插入头内管注水泥插入头主要用于钻井过程中大尺寸表层套管固井作业的工具。
采用快速接头联接的套管循环头钻杆扣×套管扣循环头1502扣×套管扣循环头图2-5常用循环头结构示意图（如图2-6所示），内管注水泥插入头主要由插入头、密封圈和钻杆连接扣等部分组成。
当表层套管下到设计井深后，在钻柱底部连接内管注水泥插入头，下钻并插入与之配合的套管鞋密封插座内，便可准备固井。
图2-6 内管注水泥插入头示意图6、双级固井分级箍图2－6双级固井分级箍示意图7、尾管悬挂器分级箍母扣端分级箍本体关闭滑套的剪切销钉关闭滑套的锁紧螺丝循环孔6个3/8" 剪切销钉–用于液压方式打开分级箍(标记为 A1, A2, A3, A4, A5, A6)2个3/4"剪切销钉 - 用于机械方式打开分级箍 (标记为“B”)2 个打开滑套的锁紧螺丝(标记为“C”)2 个 3/8"机械打开滑套的锁紧螺丝(标记为“D”)公扣端提升短节 防砂罩c 、密封总成：由密封外壳和密封芯子组成。
d 、回接筒图2-7尾管悬挂器图组工作原理：SYX-A型Φ244.5×Φ177.8（95/8"×7"）尾管悬挂器为液压式，采用投球憋压的方式实现坐挂。
使用时配合专用的送入工具，将尾管悬挂器及尾管下入到井内设计深度。
投球，当球到达球座后憋压，压力通过悬挂器本体上的传压孔传到液缸内，压力推动活塞上行，剪断液缸剪钉，再推动推杆支撑套，并带动卡瓦上行，卡瓦沿锥面涨开，楔入悬挂器锥体和上层套管之间的环状间隙里，当钻具下放时，尾管重量被支撑在上层套管上。