固井设计指导书

钻井工程设计指导书

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目录

1.固井设计的重要性 (2)

2.固井施工设计的内容 (2)

3.固井设计的原则 (2)

4.固井设计的步骤 (3)

4.1（一）取准参数 (3)

4.2（二）制定方案 (3)

4.3（三）水泥浆配方实验 (3)

4.4（四）前置液配方与性能 (4)

4.5（五）参数计算 (4)

4.6（六）设备配套和工具准备 (4)

4.7（七）制定施工步骤 (5)

4.8（八）编写固井施工设计 (5)

5固井设计的计算方法 (5)

5.1（一）井温的计算方法 (5)

5.2（二）井径计算 (6)

5.3（三）水泥浆量计算 (6)

5.4（四）水泥浆流变性计算 (7)

5.5（五）注水泥流动计算 (7)

5.6（六）尾管固井有关计算 (11)

5.7（七）双级固井有关计算 (12)

6固井设计书还应该进行的工作 (12)

1 固井设计的重要性

固井设计是固井施工的依据，是设计者的业务水平、施工者的技术能力的集中体现。固井设计不仅是施工者进行作业的指南，也是工程发包单位对固井施工的过程进行监控的强有力的工具，也就是说，固井设计不仅服务于乙方，也同时服务于甲方。

2 固井施工设计的内容

完全的固井设计要包含如下几个方面：

①油井的基本情况包括井深、钻头尺寸、井径、泥浆密度、套管尺寸、套管下深、

钻遇地层；

②管串结构；

③固井方案与技术措施；

④扶正器安放间距；

⑤水泥浆量与替浆量；

⑥冲洗液与隔离液量；

⑦水泥浆配方与性能；

⑧隔离液、冲洗液配方与性能；

⑨施工压力预测；

⑩施工步骤。

3 固井设计的原则

①平衡压力原则：在顶替与侯凝过程中，环空压力处于压力平衡状态，既不会压漏地层，也不会使油气水窜入环空。

②数据准确、计算依据充分。

③技术措施要有针对性。

④对复杂问题的预见与处理能力固井设计应具备以下基础知识

1地质知识：能够简要了解封固地层的物理化学特性。

2油田化学知识：对泥浆体系性能和水泥浆体系与外加剂都应有了解。

3力学知识：流体力学知识和材料力学知识。

4机械知识：

4 固井设计的步骤

4.1（一）取准参数

①工程设计要求：一般有水泥浆返深、需封固的产层顶部与底部深度与目的层性质等

②井身结构：井深、钻头尺寸、套管尺寸、套管下深

③套管选型：钢级、壁厚，套管性能数据可从钻井设计中得到

④泥浆性能：密度、流变性能等，从钻井泥浆日报表或班报表中获取

⑤钻遇地层：钻遇地层岩性、地层流体、地层压力、异常情况

⑥井眼参数：井径，由测井资料获取；井斜方位

4.2（二）制定方案

①针对封固地层的特性、钻井中出现的异常问题及井眼结构制定固井方案和技术措施；

②对于气层要考虑采用防气窜水泥体系，并调整环空液柱结构以保证水泥浆失重以后能压稳气层；

③如果封固段有漏失层存在，则要考虑采用低密度水泥或双级固井；

④如果遇到膏盐层，则需要采用抗盐的含盐水泥体系或其它体系；

⑤确定顶替方案：如果不存在漏失层，建议采用紊流顶替，否则要通过计算来确定采用紊流、层流或塞流顶替方式；

⑥对于定向井，要注重扶正器的设计计算，确保套管的居中度不小于67%；

⑦井底静止温度若超过110℃，则水泥浆须假如高温稳定剂—石英砂。

4.3（三）水泥浆配方实验

水泥浆性能的基本要求：

①能配置成设计要求的水泥浆，不沉降，不起泡；

②有好的流动性，适宜的初始稠度，一般不大于30BC；

③常规密度水泥24小时强度不小于14Mpa，

④流变性能可通过外加剂进行调整；

⑤稠化时间满足施工要求，但不应太长，一般得水泥浆稠化时间＝现场施工时间＋60-90min；对于浅井附加30min左右有助于提高固井质量。

⑥失水量和游离液控制

失水量和游离水的控制

失水：

①套管注水泥：100—200ml/30min

②尾管注水泥：50-100ml/30min

③气井固井：30-50ml/30min

游离水：

①一般直井注水泥，游离液小于1.5%；

②大斜度井或水平井注水泥或高压尤其油气井，游离液控制在0

4.4（四）前置液配方与性能

冲洗液：

①具有较低的基浆密度，一般在 1.0-1.03g/cm3，如在冲洗液中加研磨性颗粒，密度要提高，但不能高于水泥浆密度；

②具有很低的粘度，基浆流型接近与牛顿型，有很低的紊流临界返速，一般在0.3-0.5m/s；

③能够明显降低钻井液的粘度和切力，对环空滞留的钻井液有一定的渗透力，降低粘土颗粒间的连接力，使钻井液或泥饼的结构松弛，拆散，易于顶替；

④应对粘土有一定的抑制性，以保持井壁稳定。

隔离液：

①紊流隔离液适宜于紊流顶替，应有较低的粘度和较低的紊流临界返速，一般要求紊流接触时间为8-10min，最低也需要有7min；

②粘性隔离液适宜于层流和塞流顶替，隔离液的粘度和切力应大于泥浆而小于水泥浆；

③隔离液的密度在较大范围内可以调节，一般要求介于泥浆和水泥浆之间；

④隔离液对加重剂要有悬浮能力，这样才能保持隔离液性能稳定；

⑤隔离液应具有温度稳定性，温度升高粘度不能降低或降低得很少，才能保持在高温下对加重剂的悬浮能力；

⑥隔离液要具有控制失水能力，一般失水量小于150ml/30min，有助于防止井壁坍塌和减少地层损害。

4.5（五）参数计算

参数计算包括：水泥浆量、前置液量、替浆量、替浆排量和水力计算。

一般水泥浆量要在按实际井径计算的水泥浆量的基础上附加一定量，一般表层套管附加量在100%左右，技术套管和油层套管一般在10%左右，具体数据主要依据地区经验。

4.6（六）设备配套和工具准备

需要对现场的具体材料、工具、设备和施工能力进行分析，因此，再进行固井设计时，还需考虑现有工具，现有设备的施工能力，以获得一个可行的设计和可行的设备、工具配套。