固井基础知识
固井基本知识
固井基本知识一、固井工程的重要性油气井注水泥技术是一门多学科组成的应用科学。
包括地质学，石油工程（钻井、测井、测试、采油、油井增产等工程），机械，化学，力学（流体力学）和电子等学科。
涉及的基础科学知识和工程技术面广，这就要求我们在工作实践中要勤于学习，刻苦钻研，不断学习，不断提高。
固井是钻井工程中一道重要的工序，也是最后一道工序。
固井工程专业化程度高，对油气井建成起关键性作用。
往往因固井质量问题使油气井不能正常生产甚至报废。
固井质量对延长油气井寿命和发挥油气井产能具有重要作用。
固井质量关系到油气田有效勘探和开发。
固井是一种系统工程。
固井工程应从设计、准备、施工和检验等环节严格把关，采用适应地质和油气藏等特点及钻井工艺先进、适用的固井技术，实现安全、优质、经济、可靠的目的。
二、油气井注水泥的历史1、美国石油工业传统上是以1859年锥克（Drake）井的钻进为起点。
2、直到1903年才在加利福尼亚劳木波斯油田使用水泥封堵油层上部的水层。
据说法兰克和联合石油公司把50袋纯硅酸盐水泥混合好后，用捞沙筒送到井下预定位置，后凝28天以后把井内水泥钻掉，再钻穿油层后完井，而水层已被有效封固。
于是该方法成为可行，不久后便在加利福尼亚州有同样为题的油田中传插使用起来。
3、早期的捞沙筒法及油管法在1910年被A.A贝金斯（A.A Perkins)在加州油田提出的双塞法水泥法所代替。
近代注水泥技术也就由此产生。
由于贝金斯公司的服务范围仅限于加州以内，所以其他地区的注水泥方法也以不同的方式出现。
俄克拉何马州1920年哈里伯顿在海威特油田提出了一种新的注水泥方法。
而把套管下在油气层顶部，进行注水泥作业，待水泥凝固后，再钻井下部的油气层完井。
并且开始使用了原始的混浆方法和注水泥设备。
在常规套管固井中双塞注水泥方式目前仍在使用，不同的是经过不断改进和完善而已（木塞、胶塞、压胶塞液等）。
三注水泥分类常规套管注水泥、尾管注水泥、分级注水泥水井地热井处理井大口径井眼一次注水泥（即常规注水泥）永冻层注水泥特种条件下注水泥海上结构注水泥热采井注水泥内管法注水泥水平井注水泥空气钻钻井注水泥通过可溶性地层注水泥挤水泥二次注水泥打水泥塞重新注水泥尾管注水泥：套管串低于井口的注水泥作业。
固井基础理论知识
四、 识别套管颜色标记（ＡＰＩ）
H-40 灰色 N-80 红
J-55
K-55
浅绿
深绿
C-95
P-110
棕
白
C-75
L-80
蓝
红/棕/红
U-150
白
五、识别螺纹
螺纹分圆螺纹、偏梯型螺纹和直连型螺纹。其中圆螺纹分有长圆螺 纹和短圆螺纹，扣尖角60、锥度1:16、25.4mm有8扣（8扣/英寸）。 螺纹代号： STC（CSG）——短圆螺纹 LTC（LCSG）——长圆螺纹 BTC（BCSG）——梯型螺纹 XL（XCSG）——直连型螺纹
一、套管柱类型
套管类型见图2。正常压力系统 的井通常仅下三层套管：导管、 表层套管和生产套管。异常压力 系统的井，至少多下一层技术套 管。尾管则是一种不延伸到井口 的套管柱。
（一）导管
导管的作用是在钻表层井眼时将钻井液从地表引导到钻井装 置平面上来。这一层管柱其长度变化较大，在坚硬的岩层中仅用 10～20m，而在沼泽地区则可能上百米。 （二）表层套管
底部沉沙 水泥浆自由水聚积
五、可溶性地层注水泥 水泥浆的滤液及自由水可能溶触地层的盐岩，从而影响水泥浆与地 层的胶结，采取饱和盐水水泥浆或欠饱和盐水水泥浆即可有效地抑制 盐岩层的溶触。 六、高压气井固井 1、 水泥浆在凝固过程中存在“失重”阶段，即水泥浆封固 井段失去液柱压力，但还没有足够的胶结强度时，气体可以乘 虚而入，压差在3.5kpa的条件下气体即可侵入。
（四）生产套管（采油或采气套管） 生产套管的主要作用是将储集层中的油气从套管中采出来， 并用来保护井壁，隔开各层的流体，达到油气井分层测试，分层 采油，分层改造之目的。通常水泥返至产层顶部２００m以上。
（五）尾管 尾管是一种不延伸到井口的套管柱，分为钻井尾管和采油 尾管。它的优点是下入长度短、费用低。在深井钻井中，尾管 另一个突出的优点是，在继续钻进时可以使用异径钻具。在顶 部的大直径钻具比同一直径的钻具具有更高的抗拉伸强度，在 尾管内的小直径钻具具有更高的抗内压力的能力。尾管的缺点 是固井施工困难，尾管的顶部通常要进行抗内压试验，以保证 密封性。
固井技术基础精编版
固井技术基础公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]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
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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。
固井工程基础
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。
转盘面 @
0.00
m
30" & 13-3/8" 水泥返高：海底泥线 200% 裸眼附加量 15.8ppg 水泥浆 2400psi/24hr 30" X52, 1" 壁厚, Drilquip 13-3/8"首浆返高 海底泥线 100% 裸眼附加量 首浆:12.7ppg 13-3/8"尾浆返高 @ 695.00 m 尾浆: 15.6 ppg,2865psi/24hr
图3-1 固井设备总体示意图 6
图2-1 固井水泥浆充填示意图
一、固井工程基础（2）
特点 是一口油气井建井过程中的关键环节； 多工种联合施工的作业； 是一项应用科学； 是一次性工程； 是隐蔽性工程，主要流程在井下； 直接影响后续工程的进行； 施工时间短，工序内容多，作业量大、技术 性强的工程。
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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"
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（量大、多图、易懂）
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。
2 固井工程技术基础
第二章固井工程技术基础油、气井固井是将油井水泥、水以及添加剂按一定的比例混合后，通过固井泵泵送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）之间牢固粘结（图2-1所示）。
图2-1 固井水泥浆充填示意图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，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，保证钻井顺利进行。
如图2-2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- 8 -- 9 -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2-3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。
图2-2 下套管固井原理示意图图2-3 固井防止层间流体互窜示意图- 10 -图2-4 套管固井后井口连接示意图因此，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2-4所示）。
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
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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；
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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"
13
二、常规套管、尾管柱
14
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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固井基础知识
第二部分固井基础知识第一章基本概念1、什么叫固井？固井是指向井内下入一定尺寸的套管串，并在其周围注以水泥浆，把套管与井壁紧固起来的工作。
2、什么叫挤水泥？是水泥浆在压力作用下注入井中某一特定位置的施工方法。
3、固井后套管试压的标准是什么？5英寸、51/2英寸试压15MPa，30分钟降压不超过?0.5MPa，7英寸，95/8英寸分别为10MPa和8MPa，30分钟不超过0.5MPa；103/4—133/8英寸不超过6MPa，30分钟压降不超0.5MPa。
4、什么叫调整井？为挽回死油区的储量损失，改善断层遮挡地区的注水开发效果以及调整平面矛盾严重地段的开发效果所补钻井叫调整井。
5、什么叫开发井？亦属于生产井的一种，是指在发现的储油构造上第一批打的生产井。
6、什么叫探井？在有储油气的构造上为探明地下岩层生储油气的特征而打的井。
7、简述大庆油田有多少种不同井别的井？有探井、探气井、资料井、检查井、观察井、标准井、生产井、调整井、更新井、定向井、泄压井等。
8、什么叫表外储层？是指储量公报表以外的储层（即未计算储量的油层）。
包括：含油砂岩和未划含油砂岩的所有含没产状的储层。
9、固井质量要求油气层底界距人工井底不少于多少米？探井不少于多少米？固井质量要求，调整井、开发井油、气层底界距人工井底不少于25米（探井不少于15米）。
10、调整井（小于等于1500米）按质量标准井斜不大于多少度？探井（小于等于3000米）按质量标准井斜不大于多少度？调整井按质量标准井斜不大于3度。
探井按质量标准井斜不大于5度。
11、调整井（小于等于1500米）井底最大水平位移是多少？探井（小于等于3000米）井底最大水平位移是多少？调整井井底最大水平位移是40米。
探井井底最大水平位移80米。
12、目前大庆油田常用的固井方法有哪几种？（1）常规固井（2）双密度固井（变密度固井）（3）双级注固井（4）低密度固井（5）尾管固井13、目前大庆油田形成几套固井工艺？（1）多压力层系调整井固井工艺技术。
固井作业培训
培训效果评估与反馈
培训效果评估方 法：通过考试、 实际操作等方式 对学员进行评估
培训效果反馈途 径：通过学员反 馈表、座谈会等 方式收集学员的 意见和建议
培训效果改进措 施：根据评估结 果和反馈意见， 制定相应的改进 措施
培训效果跟踪与 评估：对改进后 的培训效果进行 跟踪和评估，确 保培训质量不断 提高
固井作业安全注意事项
遵守相关法律法 规和标准
严格遵守安全操 作规程
确保设备设施完 好无损
加强员工安全培 训和教育
定期进行安全检 查和评估
及时报告和处理 安全隐患
06 固井作业案例分析
成功案例介绍
案例名称：某 油田固井作业
成功案例
案例背景：该 油田地质条件 复杂，对固井
作业要求高
作业过程：详 细介绍固井作 业的流程和技
05 固井作业安全规范
固井作业安全规定
固井作业前必 须进行安全检 查，确保设备、 工具、材料等 符合安全要求。
固井作业过程 中，必须遵守 相关安全操作 规程，确保人 员和设备安全。
固井作业后， 必须对现场进 行清理，确保 无残留物，防 止对环境造成
污染。
固井作业人员 必须经过专业 培训，掌握相 关技能和知识， 确保作业安全。
固井液基础知识
固井液的作用：保护油气层，防 止井喷，提高固井质量
固井液的分类：水泥浆、漂珠浆、 低密度水泥浆等
固井液的组成：基浆、加重材料、 悬浮剂、缓凝剂等
固井液的配制与使用：根据地层 特性和施工要求进行配制，控制 固井液性能参数，确保固井质量
固井工具基础知识
钻头：用于钻井的钻头，根据地层和井 深选择合适的类型和尺寸
案例经验总结
案例背景介绍
固井工程基础
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。
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固井基础知识Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT第二部分固井基础知识第一章基本概念1、什么叫固井固井是指向井内下入一定尺寸的套管串，并在其周围注以水泥浆，把套管与井壁紧固起来的工作。
2、什么叫挤水泥是水泥浆在压力作用下注入井中某一特定位置的施工方法。
3、固井后套管试压的标准是什么5英寸、51/2英寸试压15MPa，30分钟降压不超过，7英寸，95/8英寸分别为10MPa和8MPa，30分钟不超过；103/4—133/8英寸不超过6MPa，30分钟压降不超。
4、什么叫调整井为挽回死油区的储量损失，改善断层遮挡地区的注水开发效果以及调整平面矛盾严重地段的开发效果所补钻井叫调整井。
5、什么叫开发井亦属于生产井的一种，是指在发现的储油构造上第一批打的生产井。
6、什么叫探井在有储油气的构造上为探明地下岩层生储油气的特征而打的井。
7、简述大庆油田有多少种不同井别的井有探井、探气井、资料井、检查井、观察井、标准井、生产井、调整井、更新井、定向井、泄压井等。
8、什么叫表外储层是指储量公报表以外的储层（即未计算储量的油层）。
包括：含油砂岩和未划含油砂岩的所有含没产状的储层。
9、固井质量要求油气层底界距人工井底不少于多少米探井不少于多少米固井质量要求，调整井、开发井油、气层底界距人工井底不少于25米（探井不少于15米）。
10、调整井（小于等于1500米）按质量标准井斜不大于多少度探井（小于等于3000米）按质量标准井斜不大于多少度调整井按质量标准井斜不大于3度。
探井按质量标准井斜不大于5度。
11、调整井（小于等于1500米）井底最大水平位移是多少探井（小于等于3000米）井底最大水平位移是多少调整井井底最大水平位移是40米。
探井井底最大水平位移80米。
12、目前大庆油田常用的固井方法有哪几种（1）常规固井（2）双密度固井（变密度固井）（3）双级注固井（4）低密度固井（5）尾管固井13、目前大庆油田形成几套固井工艺（1）多压力层系调整井固井工艺技术。
（2）水平井固井工艺技术。
（3）斜直井固井工艺技术。
（4）小井眼固井工艺技术。
（5）深井及长封井固井工艺技术。
（6）欠平衡固井工艺技术。
14、水泥头是用来完成注水泥作业的专业工具，常用的有哪几种（1）简易水泥头；（2）单塞水泥头；（3）双塞水泥头；（4）尾管固井水泥头。
15、51/2″水泥头销子直径为多少毫米51/2″水泥头销子直径为24mm。
16、常用的套管有哪些规格5″、51/2″、7″、75/8″、85/8″、95/8″、103/4″、123/4″、133/8″、20″等。
17、简述技术套管及油层套管的作用技术套管是封隔复杂地层，保证固井顺利进行，安装井口装置，支承油层套管重量，必要时可当油层套管使用。
油层套管是封隔油、气、水层与其它不同压力的地层，如因保护套管形成油气通道，满足开采和增产措施的需要。
18、常用扶正器的规格有哪些5×51/4，51/2×71/2，51/2×81/2，51/2×93/4，95/8×121/4，133/8×173/4。
19、上胶塞的作用是什么（1）在管内隔开水泥浆和泥浆或清水；（2）刮掉管内壁上的泥浆和水泥浆混合物。
（3）传递替泥浆终止信号。
（4）进行油层套管试压。
20、实际施工时间和稠化时间的关系稠化时间所规定的稠度值一般取多少BC实际施工时间再加1个小时或1个半小时即稠化时间，稠化时间所规定的稠度值一般取50—70BC。
21、大庆长垣由北向南包括几个三级构造自北向南依次为顺序为：喇嘛甸、萨尔图、杏树岗、高台子、太平屯、葡萄花、敖包塔等七个构造。
22、大庆油田中部含油组合的油层组有哪些大庆油田共有10个油层组，依次是萨零组、萨一组、萨二组、萨三组、葡一组、葡二组、高一组、高二组、高三组、高四组。
23、大庆油田的标准层是指哪一段，岩性是什么标准层是指嫩二段底部的一层劣质油页岩。
24、大庆油田的断层属于哪一类型主要属于断距不大，延伸不太长的正断层。
25、扶正器作用是什么目前使用类型有几种套管能下至预定井深并促使套管位于井眼中心。
目前使用的扶正器类型有弓形扶正器，弹性限位扶正器，刚性扶正器，旋流扶正器。
26、A级水泥使用深度及温度是多少A级水泥使用深度范围0—井深，温度至℃。
27、G级水泥使用深度及温度是多少G级水泥使用深度范围0—2440米井深，温度至93℃。
28、固井后，出现水泥塞的可能原因有哪些（1）钻井液性能不好，石粉沉淀，出现假塞现象；（2）套管长度与实际长度不符；（3）浮箍、浮鞋失灵，敞压时管内回流水泥浆；（4）替泥浆时，泥浆中混有水泥浆。
29、什么叫水泥浆“失重”现象固井后，水泥浆在凝固过程中由于胶凝和桥堵原因，其液柱压力降低的现象称为水泥浆“失重”。
30、什么叫多级注水泥固井根据井下条件，需利用双级箍实现两次或多次注水泥的特殊工艺固井方法。
31、使用封隔器的作用是什么（1）密封技术套管，防止下部灵敏地层受泥浆和水泥浆污染。
（2）防止高压层间的相互沟通。
（3）可隔离循环漏失层，减轻水泥对地层的压力。
（4）双级注水泥时，不必等待一级凝固时即可注入第二级水泥。
32、尾管固井有哪些特点（1）水泥浆稠化时间的确定：从混配水泥浆起至多余水泥浆完全循环出井口为止。
考虑一定安全系数。
（2）对尾管悬挂器及短方钻杆等工具，要进行认真全面检查。
（3）下井钻杆要认真通内径。
（4）对下井套管内径要用通径规检查。
（5）尾管与套管重叠段选150-300米，对尾管挂进行悬挂能力校核。
（6）对钻具长度，钻杆收缩距，要认真计算。
（7）要进行流变学设计。
（8）在注水泥施工结束时，要保持回压、以防管外水泥浆倒返。
33．U型管效应是怎样形成的答：所谓U型管效应即固井时套管内出现的真空现象，一般这种情况是由于水泥浆密度大于泥浆密度，由于密度不同在注水泥时造成管内外的静压差，当管内外的静压差大到一定值，使这个值足够克服整个流体的沿程阻力之和时，管内流体便会产生自由落体运动。
随着自由落体运动速度的增大，泵入的流体不能填满管内便形成一真空段，即发生了U型管效应。
34．生位到井底是如何规定的为什么答：生位到井底这段距离一般约为每1000米井深为10米，这主要是为了替泥浆时胶塞刮掉套管内壁泥饼存于此而定的，一般认为1000米的管内泥饼约需10米的套管内容积。
35．高压异常地层（憋压层）会给固井质量造成一定的影响，目前常见的憋压层类型有哪些答：常见的憋压层类型有：（1）透镜体型（2）砂岩层尖灭型（3）渗透率变化型（4）断层遮挡型（5）套断型（6）复合型（7）堵水型。
36．易漏井有哪几种施工工艺技术答：主要是应用双级注注水泥工艺技术、双密度注水泥工艺技术，施工时主要是控制水泥密度和泵压、泵速。
37．固有高压层的井，主要有何种措施答：主要是考虑使用套管外封隔器，使用抗窜的特种水泥和外加剂，隔离液要适当减少，水泥浆密度控制好。
38．流动阻力主要受哪几种因素影响答：影响流动阻力的主要因素有：流体的流速、密度和流度参数，以及流体通过的当量直径等。
39．隔离液的设计应注意哪些答：隔离液的设计首先要考虑充分隔离开水泥浆和钻井液另外还要考虑隔离液的使用，因其一般密度较低，会对环空液柱压力造成一定影响，影响压稳。
40．有碰压显示，试不住压怎么办答：即有碰压显示，说明已碰压，在排除假碰压可能的情况下，检查地面管汇和泵车管汇，看是否有短路部分，如果有整改后重新试压，确保地面无问题，可判定为套管串有短路部分，应停止试压活动。
第四章固井设计知识固井设计包括套管柱设计和注水泥施工设计一、套管柱设计套管柱设计的目的在于保证套管安全下入，使套管柱满足注水泥作业和后期完井作业需要。
因此要求入井套管必须有足够的强度（但不浪费），合适的居中度。
（一）套管强度计算方法套管柱强度包括：抗拉强度、抗挤强度、抗内压强度中油集团公司颁布的“固井技术规定”中要求，在设计套管柱时，抗拉强度必须大于—（技套、表层以上）；抗挤强度大于；抗内压强度大于。
1、套管的轴向拉力及拉抗强度F0=Σql×10-3F0—套管承受的轴向拉力，KNq—套管单位长度的各义重力，N/ml—套管段长，m上式计算为井口处套管所承受的轴向拉力。
实际上在一口井上，井口套管承受的轴向力最大，在抗拉强度设计中，井口最为关键。
在实际下套管过程中，套管要受到钻井液的浮力，因此套管上各处所受的拉力要比在空气中小，考虑浮力时，井口套管所受的拉力F m，为F m=Σql(1-ρd/ρs)×10-3式中：ρd—钻井液密度，g/cm3ρs—钢材（套管）密度（取）g/cm3我国在对套管设计时，一般不考虑浮力的减轻作用。
通常用套管在空气中的重力来考虑轴向拉力，认为浮力被套管柱与井壁之间摩擦抵销。
在定向井及水平井中，套管弯曲会引起附加应力。
当注入水泥浆量较大，在水泥浆未返出套管底部时，管内液体较重，将对套管产生一个附加接应力，F cF c=h(ρc-ρd/1000)·d2cin·π/4式中：F c—注水泥产生的附加力，KN；h—管内水泥浆高度，mρc、ρd—水泥浆、钻井液密度，g/cm3d cin—套管内径。
当注水泥过程中，流动套管时，应考虑该力。
其它附加力：下套管过程中的动载，如上提时附加力；注水泥时泵压变化等。
这些附加力很难计算。
抗拉安全系数S t计算S t=F/F0F为双套管理论上能承受的最大拉伸力（接头拉伸强度），KN；F0—计算点以下井段套管在空气中重力。
2、套管承受的外挤力及抗挤强度套管承受的外抗压力，主要来自管外液柱压力，地层中流体压力，高塑性岩石的侧向力及其它作业时产生的压力。
一般情况下，在常规套管设计中，外抗压力按最危险的情况考虑，即按套管内全部掏空；套管承受钻井液柱压力计算，其最在外挤压力为：P oc=×ρd×D×10-2P0c—套管承受的外挤力。
MPaρd—管外钻井液密度D—计算的井深,m从式中可以看出，套管底角所受的外挤力最大，井口处最小。
套管的抗挤强度：指套管在外挤力作用下，失圆、挤扁时的最大外挤压力数值，一般从甲方手册查阅。
在有轴向载荷时的抗挤强度在轴向力作用下，套管能够承受外挤或内压能力是会发生变化的，或者说，是与地面做的抗挤或抗内压强度是不一样的。
假定套管自重引起的轴各拉应力为σZ，由外挤或内压引起的圆周向应力为σr。
因套管为薄壁管，σr比σt小得多，可忽略不计，因此可只考虑轴向拉应力σZ和周向应力σt二维应力，按照第四强度理论，套管发生破坏的强度条件为：σ2Z+σ2t-σZσt=σ2sσs为套管钢材屈服强度，Mpa（σZ/σs）2-σZσt/σs+（σt/σs）2=1即为椭圆方程：σZ/σs为横轴，σt/σs为纵轴，为画出应力图轴为双轴应力椭圆。