固井计算表
天然气集团公司固井技术规范标准
固井技术规（试行）中国石油天然气集团公司2009年5月目录第一章总则1第二章固井设计1第一节设计依据和容1第二节压力和温度2第三节管柱和工具、附件3第四节前置液和水泥浆5第五节下套管和注水泥6第六节应急预案和施工组织8 第三章固井准备8第一节钻井设备8第二节井口准备9第三节井眼准备9第四节套管和工具、附件11第五节水泥和外加剂13第六节固井设备及井口工具14 第七节仪器仪表16第四章固井施工17第一节下套管作业17第二节注水泥作业18第三节固井过程质量评价20第五章固井质量评价20第一节基本要求21第二节水泥环评价22第三节质量鉴定23第四节管柱试压和井口装定24第六章特殊井固井25第一节天然气井25第二节深井超深井27第三节热采井28第四节定向井、大位移井和水平井28第五节调整井29第七章挤水泥和注水泥塞30第一节挤水泥30第二节注水泥塞32第八章特殊固井工艺34第一节分级注水泥34第二节尾管注水泥35第三节管注水泥37第九章附则38中国石油天然气集团公司固井技术规第一章总则第一条固井是钻井工程的关键环节之一，固井质量对于延长油气井寿命和发挥油气井产能具有重要作用。
为提高固井管理和技术水平，保障作业安全和质量，更好地为勘探开发服务，依据有关规定制定本规。
第二条固井工程应从设计、准备、施工和检验环节严格把关，采用适应地质和油气藏特点及钻井工艺的先进适用固井技术，实现安全、优质、经济、可靠的目的。
第三条固井作业应严格按照固井设计执行。
第二章固井设计第一节设计依据和容第四条应以钻井地质设计、钻井工程设计、实钻资料和测井资料为基础，依据有关技术规定、规、标准进行固井设计并在施工前按审批程序完成设计审批。
第五条进行固井设计时应从井身质量、井眼稳定、井底清洁、钻井液和水泥浆性能、固井施工等方面考虑影响施工安全和固井质量的因素。
第六条固井设计中至少应包含以下容：（1）构造名称、井位、井别、井型、井号等信息。
控压套管钻井的固井技术
47大庆长垣油田是一个多层系非均质的陆相油气田，在纵向上各油层的渗透性和孔隙度存在较大的差别，经过多年的注水开发，形成了多压力体系，不同储层间形成较大的层间压差。
套管控压固井就是在完井后，使用原特殊钻井管柱直接固井，不进行其它任何操作的固井作业，要求应用控压套管钻完井技术，减少对钻井区块产量的影响，固井质量满足油田开发要求，保证油田整体开采效果。
1 设计依据注采井不钻关，会带来诸多风险：一是地层压力显著升高；二是不停注时最高压力可能超过大多数井的最低破裂压力，造成负钻井液密度窗口；三是钻井过程中一旦发生水浸，将在注水井和新井之间迅速形成孔道，引发复杂事故；四是固井和侯凝期间，不但要解决高压层防窜问题，还要考虑地层流体冲刷的影响。
1.1 地层数据统计所钻井井区450m范围内施工时破裂压力数值，共5口井存在实测地层破裂压力，平均破裂压力为2.53，最低破裂压力梯度为G223-S31井GⅡ14-GⅡ16小层1.92 MPa/100m。
该区萨、葡、高油层均已注水注聚开发，设计井位于套损区，且钻井时不停注降压，地层压力严重偏高。
统计该地区36口邻井实测地层破裂压力，萨尔图油层地层破裂压力16.0~34.0MPa，地层破裂压力梯度在1.64~3.29MPa/100m之间；葡萄花油层地层破裂压力18.0~32.0MPa，地层破裂压力梯度在1.62~2.92MPa/100m之间；高台子油层地层破裂压力21.0~34.0MPa，破裂压力梯度1.78~2.85MPa/100m。
1.2 管串结构PDC钻头（四刀翼）+直螺杆+钻具止回阀+ 加压防斜工具+转换接头+钻井型套管+旁通阀+胶塞座+钻井型套管+钻井型套管+井口工具。
1.3 井底温度及循环温度计算井底静止温度53℃，循环温度45℃。
2 技术措施固井难点主要在于如何保障全过程压稳，为此应用高密度防窜水泥浆（领浆使用超缓凝）、高效加重冲洗隔离液、全控制压力固井等技术措施。
尾管固井有效压稳的简便计算方法探讨
尾管固井有效压稳的简便计算方法探讨摘要：随着国内油田开发的进一步深入，对老井进行挖潜改造，提升石油采收率，侧钻井工艺得到了大范围的应用，同时探明下部深地层油气藏的探井进一步增多。
在低油价的常态环境下，降本、挖潜、增效成为了石油行业的必然选择，尾管固井工艺具有节省套管、水泥，降低钻井成本的优势，尾管固井工艺得到了大量的采用。
固井防气窜、压稳是前提。
另外，高压气层易向“失重”状态中的水泥浆中窜流，造成窜槽，影响封固质量[1]。
提高尾管固井质量已成为固井界亟待解决的复杂性理论课题，本文借鉴达西公式在均匀流沿程损失的应用，并根据现场实际工况，推导出一种适用于尾管固井循环加回压的简便公式。
现场几口井的应用实例表明：在尾管固井施工中，采用循环加回压压稳的技术措施，是一种简单、有效且易于现场操作的技术措施，几口井均取得了良好应用效果，在同类型尾管固井施工中具有一定的借鉴作用。
关键词：尾管固井；防气窜；压稳；简便公式；循环加回压1前言尾管固井工艺常应用于深井、超深井及侧钻井。
在钻遇高压气层的井中，经常同时存在低压易漏失层或裂缝性层位的井，固井风险非常大[2]。
水泥浆候凝过程中，尾浆失重将导致环空静液柱压力减小，当静液柱压力小于地层孔隙压力时，则无法有效压稳油气层。
在尾管固井中，现场常用的压稳技术措施包括环空憋压和循环加回压，受尾管固井施工工艺限制，需进行拔出中心管、循环洗井作业，如果尾浆静胶凝强度达到48Pa时的时间小于循环出多余水泥浆所需时间，则无法满足压稳要求；二是关井憋压可能导致更严重的漏失，且不能有效观察环空液面，存在较大的井控风险。
2均匀流沿程损失的计算及探讨采用循环加回压的方式，是指在在尾管固井施工替浆结束后，拔出中心管后，利用循环产生的井底回压达到压稳的目的，在实际操作中，仅需要10min左右就可以起到效果，是一种简单、有效的压稳措施。
钻井液在钻具内向下流动和环空向上流动时，可以看做均匀流，达西公式为均匀流沿程水头损失的普遍计算公式，且对层流、紊流均适用，达西公式的形式为：（1）式中：为管长；为管径；称为几何因子（常称为管道的长径比）；为管内平均速度；是阻力损失；为沿程摩阻系数（达西摩阻因子）；量纲为1，并不是一个确定的，一般由实验决定。
固井填井常用计算表
钻井液密度 抗拉强度 KN 1.22 2851.943 1.22 2427.653 1.22 2851.943 1.22 2851.943
抗拉安全系数 3.572 3.615 18.952 1427.963
抗挤强度 MPa 36.5 36.5 36.5 36.5
抗挤安全系数
5.954 1.023 0.852 0.850
要求水泥浆密度 1.85 要求水泥浆密度 1.85 1.85
水泥浆的低密度 水泥浆的中密度 水泥浆的高密度 段 长 m 200 0 0 0 0 0
1.60 1.60 1.60 电测井径 in 9 9 8.5 9 8.5 13.2
所需水量 m3 3.109767228 所需水量 m3 3.731720673 3.15
泥浆密度 g/cm3
钻具的截面积 cm2 下完灌满总悬重 t 要求的钻余长度 m
10 顶界面 深度1 深度2 深度3 深度4 m m m m m
1.22 0 512.39 2982.7 3581.94 3590 mm
0.28 段长 m 512.39 2470.31 599.24 8.06 139.7
理论 最高替浆压力 MPa
平均井径 mm
228.5999
固井时当量密度 内外压差及 低密度下界 循环压力的计算 中密度下界 井底深度 井段顶深 m 井深1 m 井深2 m 井深3 m 井深4 m 井深5 m 井深6 m
不附加的计算
800 800 3590 800 1000 1000 1000 1000 1000 1000
填井计算
填井用灰量 t 水泥浆密度g/ml 10 1.85 钻杆直径 mm 127
钻杆内水泥下沉前 井筒实际封固段长
用水量 m3 4.855275444
油田井正注反挤固井施工设计
构造：塔里木盆地塔北隆起哈拉哈塘油田跃满区块井别：开发井井型：直井YueM3-2井200.03mm套管正注反挤固井施工设计塔里木第四勘探公司固井分公司2015年4月10日概况：YueM3-2井位于新疆维吾尔自治区阿克苏地区沙雅县境内，是部署在塔北隆起轮南低凸起西斜坡哈拉哈塘鼻状构造南翼跃满 3 井区的一口开发井，设计井型为直井，该井井口南偏西方向距YueM3-2 井 1.37km，井区地表为沙丘地，井口 1km 范围内暂无居民。
本井设计完钻井深7300米。
二开中完设计井深7172米，实际中完井深7188米，准备下入Ф200.03mm套管正注反挤固井。
依据《YueM3-2井钻井工程设计》及该井实钻情况进行《固井施工设计》的编写。
具体施工，根据现场电测实际情况对施工量、扶正器等进行修正。
本设计一经审批，望各相关单位提前做好相关准备工作，具体落实到每一个环节。
现场措施如有变动应另行提前提出书面通知，妥善协商解决。
1、钻井资料：排量：30l/s 泵压：18MPa2、地质资料：2.1 地质分层（实测）注：预测深度按地面海拔960m计算，不含补心高，“▽”表示未穿。
2.2后效情况（保留最后一次后效数据）2015.4.7【后效】6407-6410m,层位:O3tr,钻头位置:6887.7m,钻井液静止时间:55.9h,后效开始时间:10:34,后效高峰时间:10:54,开泵时间:8:22,迟到时间:151分钟,TG:0.17↗0.51%,C1:0.0972↗0.35%,C2:0.0062↗0.0229%,C3:0.0025↗0.0051%,iC 4:0.0015%,nC4:0.0016%,钻井液参数:相对密度1.27,粘度106s,氯根15000mg/l,出口温度48℃,出口电导 2.49s/m,槽面无显示,池体积无变化,VMS分析:VMS分析:C1: 0.5243%,C2: 0.0375%,C3: 0.0072%,iC4: 0.0027%,nC4: 0.0051%,iC5: 0.0024%,nC5: 0.0046%。
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。
固井作业常用公式
固井施工作业常用公式一、 水灰比的确定设水灰比为λ,水泥浆密度为s ρ g/cm 3,干灰密度为c ρ g/cm 3,则有：λ=1--s sc ρρρ 二、 1m 3水泥浆所需的干水泥量设水泥浆密度为s ρ g/cm 3,干灰密度为c ρ g/cm 3T c =1)1(--c s c ρρρ 吨三、 1m 3水泥浆所需的水量V=1--c SC ρρρ m 3 四、 造浆量的计算V s =)1()1(100--s c c ρρρ 1/100kg五、 水泥浆到达井底压力计算：设钻井液密度为m ρg/cm 3,井垂深深为hm 井底压力P=m ρgh/1000 Mpa六、 井底循环温度计算1已知地温梯度为p ℃/m,井垂深深为hm,循环温度系数为λ取值在之间,地表温度为T S ℃井底循环温度T c =T S +ph λ ℃2已知钻井液出口温度为T o ℃井垂深深为hm井底循环温度T c =T o +h/168 ℃七、 注水泥升温时间计算已知套管内容积Qm 2,套管下深hm,设计注入水泥浆量Lm 3,注水泥排量为q 1m 3/min,替泥浆排量为q 2m 3/min ：（1） 当Qh ＜L,则升温时间t=1q Qhmin （2） 当Qh ＞L,则升温时间t=1q L +2q L Qh min 八、 稠化时间计算已知套管内容积Qm 2,套管下深hm,设计注入水泥浆量Lm 3,注水泥排量为q 1m 3/min,替泥浆排量为q 2m 3/min稠化时间t=1q L +1q Qh+附加安全时间60-90minmin 九、 失水量的计算Q 30=2Q tT30式中：Q 30——30min 失水量,mlQ t ——在时间t 时收集的滤液量,mlT ——试验结束时的时间,min十、 流变参数计算流变模式判别：F=100300100200θθθθ-- 式中：F ——流变模式判别系数,无量纲；300θ——转速300r/min 时仪器读数 200θ——转速200r/min 时仪器读数 100θ——转速100r/min 时仪器读数当F=±时选用宾汉流变模式,否则选用幂律流变模式;宾汉模式 ηp =300θ- 100θ τ= 300θ-511ηp式中：ηp ——塑性粘度,τ——动切力,Pa幂律模式 n=100300θθ k=n511511.0300θ 式中：n ——流性指数,无量纲；k ——稠度系数,十一、 游离液的计算：FF=%100⨯sf V V式中：FF ——游离液占的比例；V f ——游离液体积 mlV s ——水泥浆体积 ml十二、 固井配水用量计算（1） 固体外加剂固体用量：W=1000V a λ%kg式中 ： a%为固体在干灰中的加量,λ为水灰比,V 为配水总量,单位为m 3;（2） 液体外加剂液体用量：W=1000l c V w aρλkg 式中： a 为试验加量,单位mlW c 为试验干灰用量,单位gλ为水灰比V 为配水总量,单位为m 3ρl 为液体密度,单位g/cm 3十三、 套管内容积计算已知套管外径Dmm,壁厚hmm套管内容积Q=4πD-2h 2mm 2 十四、 环空容积计算已知井径D 1mm,套管外径D 2mm环空容积Q=4πD 12-D 22mm 2 十五、 环空流体所占环空高度已知注入流体体积为Vm 3,所占环空的环空容积为QL/m该流体所占环空高度H=QV1000m 十六、 环空返速及注水泥排量计算环空返速V=Qq 60 注水泥排量q=60QV式中： Q 为环容,单位L/mq 为注水泥排量,单位L/minV 为环空返速,单位m/s十七、 钻井液替量计算已知套管阻位为Hm,套管内容为QL/m钻井液替量L=QH/1000m 3;十八、 静压差计算已知钻井液密度为ρm g/cm 3,注入前置液所占环空高度为H f m,密度ρf g/cm 3,注入水泥浆所占环空高度为H s m,密度为ρs g/cm 3,g 为重力加速度;则静压差ΔP= H s ρs -ρm +H f ρm -ρf1000gMpa十九、 井底当量密度计算已知钻井液密度为ρm g/cm 3,井垂深Hm,注入前置液所占环空高度为H f m,密度ρf g/cm 3,注入水泥浆所占环空高度为H s m,密度为ρs g/cm 3,井底流动阻力为ΔPMpa,g 为牛顿/千克;井底静态当量密度=HH H H H H ms f s s f f ρρρ）（--++井底动态态当量密度= gHPg H H H H H m s f s s f f ∆+--++1000））（（ρρρ二十、 平衡前置液所用重浆计算已知钻井液密度为ρm g/cm 3,重浆密度为ρh g/cm 3,重浆所占环空的环容为QL/m,注入前置液所占环空高度为H f m,密度ρf g/cm 3平衡所需重浆量L=Q H m h f m f ）（）（ρρρρ--1000m 3二十一、水泥浆失重时,全井平衡所需重浆计算已知钻井液密度为ρm g/cm 3,重浆密度为ρh g/cm 3,重浆所占环空的环容为QL/m,注入水泥浆所占环空高度为H s m,密度ρs g/cm 3全井平衡所需重浆量L=Q H m h m s ）（）（ρρρ--11000m 3 二十二、起压替量计算已知套管内容为Q i L/m,总替量为Qm 3,裸眼平均环容Q a L/m,钻井液密度为ρm g/cm 3,注入水泥浆量为L s m 3,水泥浆密度为ρs g/cm 3起压替量Q t =Q-ai iS Q Q Q L +⋅1、动态起压时间计算：设管内外压力平衡时,管内泥浆液柱高度为H im则：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-∆⋅⋅+-=V C C C H c mc i im P H ρρ001001 ……⑴QH C T imi⋅= ……⑵式中 H im —管内泥浆液柱高度,m ；H —井深,m ；C i —套管内每米容积,m 3/m ；C o —平均环空每米容积,m 3/m ；ρc —水泥浆密度,g/cm 3；ρm —泥浆密度,g/cm 3；V c —注水泥浆量,m 3；Q—顶替排量,m3/min；T—起压时间,min；Δp—循环压耗,MPa；循环压耗Δp采用经验公式：当Δp=0时,计算结果为静态起压时间当套管下深＜1000m时：Δp=+MPa当套管下深5000m＞L＞1000m时: Δp=+MPa2、环空液柱压力当量密度ρm的计算：Him钻井液 H水泥浆设井深为H；环空中前置液的高度为H前；前置液的密度为ρ前；水泥浆的高度为H水泥；水泥浆的密度为ρ水泥；泥浆的密度为ρ泥浆；则()HH HHHH m前泥浆泥浆前前水泥水泥--+⋅+⋅=ρρρρ……⑶注：ρρ为地层破裂压力当量密度ρ0为地层孔隙压力当量密度 在固井设计过程中ρm 应满足： 二十三、热采井预应力计算基本数据：∮×N80 套管下深1670m,泥浆密度按,设计注蒸汽的温度为3201、套管内产生的最大应力：P max =E ·C ·Q max=××107××10-6×320-72= KPa2、应施加的预应力：P= P max —A ·Y=)94.1578.17(427400076.022-∏•·= KPa3、套管在井内的自重考虑浮力m=q ·K B=×1670×÷1000= t注: K B 为泥浆密度为cm 3时的浮力系数4、井口拉力:S 为套管横截面积 P=1000S P ⋅∆+m-f 0 =1000067.9871.485.28056÷⨯+1000067.981500094.1542⨯⨯∏ =+ = t注: f 0表示是蹩压15MPa 候凝时产生的力f 0=·P 蹩÷S 0是套管内截面积5、井口处套管接箍的安全系数 n=G/P==6、套管伸长：ΔL=SE L P •••510=71.481080665.952.1167074.381075⨯⨯⨯•• =若不蹩压候凝,井口拉力为, 套管伸长为。
固井界面微环隙产生机制及计算方法
固井界面微环隙产生机制及计算方法赵效锋;管志川;史玉才;李涛;廖华林;蒋金兴;孙宝江【摘要】针对油气井生产过程中固井界面微环隙的产生和发展规律进行仿真试验研究,并对套管-水泥环界面的黏结力进行测量,基于以上研究建立固井界面微环隙的理论计算方法.结果表明:套管内压过大导致水泥环产生塑性变形,套管内压减小时固井界面将受拉,实测固井界面存在数量级为0.1 MPa的黏结力,当界面拉力足以克服界面黏结力时,固井界面将会脱离产生微环隙;套管内压值越大,压力卸载后产生微环隙的机率越大,且微环隙尺寸越大;相同胶结质量下固井一界面比二界面更容易产生微环隙;理论计算结果与仿真试验结果具有较好的一致性.%The generation and development of micro-annular fractures on cementing interface of oil and gas well casing during long-term production were investigated via simulation experiments, and the bonding strength of cementing interface was meas-ured in the experiments. Based on the experimental results, a theoretical assessment method of the micro-annular fracture was developed, and a good agreement between the experimental results and modeling was observed. The results show that an excessive inner casing pressure can lead to plastic deformation of cement sheath, while a tensile stress can be subjected on the cementing interface when the inner pressure is reduced during the casing pressure unloading process. The magnitude of the interfacial bonding strength is of 0. 1 MPa as it was measured in the experiments, and micro-annular fractures can appear at the cementing interfaces when the tensile stress is sufficient high to overcome the bonding strength. The larger the inner casing pressure, thehigher probability for the micro-annular fractures to occur during pressure surge, and the larger the frac-tures. Micro-annular fractures are more likely to appear at the first casing-cement interface due to a higher tensile stress even if the bonding strength at two interfaces is the same.【期刊名称】《中国石油大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(041)005【总页数】8页(P94-101)【关键词】井筒完整性;微环隙;仿真试验;理论计算;黏结力【作者】赵效锋;管志川;史玉才;李涛;廖华林;蒋金兴;孙宝江【作者单位】中国石油大学石油工程学院,山东青岛266580;中国石化中原油田分公司石油工程技术研究院,河南濮阳457001;中国石油大学石油工程学院,山东青岛266580;中国石油大学石油工程学院,山东青岛266580;中国石油大学石油工程学院,山东青岛266580;中国石油大学石油工程学院,山东青岛266580;中国石油大学石油工程学院,山东青岛266580;中国石油大学石油工程学院,山东青岛266580【正文语种】中文【中图分类】TE21在油气井长期生产过程中,固井界面微环隙是导致井筒密封完整性失效的主要原因之一[1-3]。
固井计算常用公式
常用固井计算公式一、伸长对比计算： 1、套管变形计算：ΔL 自＝Kf FE L G ***2*2； 式中：G ：套管单位长度的重量kg/m ；F ：套管横截面积cm 2；E ：弹性模量2.1×106kg/cm 2；L ：套管或钻具长度m ；Kf ：浮力系数=7.851ρ-；2、外力伸拉长：ΔL 外=FE Lkf P ***式中：P —外力，kg ； kf —浮力系数；L —上段被拉套管长度m ； E —弹性模量；F —被除拉套管面积；3、套管进扣量：ΔL 进=310**C N式中：C —进扣量，取0.002~0.0025；N —入井套管根数；4、套管内外密度变化引起套管轴向变形量： （1）管外流体密度变化引起的轴向变形：ΔL 外=1)-E(R L 1.0222套外ρμ∆R （2）管内流体密度变化引起的轴向变形：ΔL 内=1)-E(R L 0.122套内ρμ∆（3）浮力引起的轴向变形：ΔL 浮=EA)L A -(1.02套外外内内ρρ∆∆A式中：μ—波桑比，取0.30；ΔP —（密度增加，密度减少）；E ：弹性模量；A 内、A 外、A 本体—指横截面积cm 2；L —套管长，m 5、井口压力引起套管轴向变形（蹩压时）ΔL 井口=EAP A -P (04.0内内外外套∆∆A L6、最大上提拉力计算：下套管遇阻时在不考虑弯曲应力的情况下，上提套管时最大载荷在井口，可由下式计算：抗拉安全系数丝扣抗拉强度上提n P T =注：短期抗拉安全系数取1.60。
7、允许套管最大下压力计算2181K K I DD A P r ss⎪⎪⎭⎫⎝⎛=＋下压δ备注： K 1取1.8、K 2取1.75。
8、关闭分级箍循环孔增加的轴向载荷因该井套管下深较深，套管在空气中的重量达260t ，关闭分级箍循环孔的压力达18—20MPa ，对井口套管轴向载荷增加较大，增加的轴向载荷可根据下式计算：100/785.02关闭压力轴向力P d P ==79t9、关闭分级箍循环孔时上部套管的轴向变形量EFL P L 上部套管长外力轴向变形量⨯=∆37.77101.224001000796⨯⨯⨯⨯==1.17m10、下尾管或套管允许掏空深度和灌泥浆量及悬重变化因尾管或套管的抗挤强度远远高于回压凡尔的试泵压力，故下尾管或套管允许掏空深度按回压凡尔的试泵压25MPa 计算，并考虑2.5的安全系数，则：H 掏空=ρ⨯⨯⨯0.12.59.8025或者说 H 掏空=ρ⨯10/P m 试11、允许下套管速度计算：（1）下放尾管时允许泥浆上返速度尾管本体处允许上返速度取钻进时钻杆本体处环空上返速度，钻进排量如为20L/S ，井径取225mm 则上返速度：V 杆=杆环V Q（2）允许下放尾管速度计算：布科哈德公式，V 环=)5.0(*222管井管下D D D V -+由该公式中可知，V 环是知道的，由此可以求出V 下；式中，V 环，环空泥浆上返速度，m/s ；V 下，允许下放速度m/s ； D 井，井径，cm ；D 管，管柱外径，cm ；由上式可以计算出每米套管可下速度，求出每根套管的可下速度。
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。
固井水泥浆套管抻长量计算
s w C c S c w
m3 水泥浆体积S m3 40 S c w
c s w K . s w
c
C
c w w Kc S
c K S c w
L
7.854 m 2 L 107 4
套管长度 2200
L 自 ( L L总m ) E10 固 钢
自重伸长△ 钻井液密度ρ L m m g/cm3 0.805134 计算公式： 1.2
L
m
7。套管压 缩距
7。套管压 缩距
下缩距△L 自由段套管长 封固段套管长 套管总长L总 m L自 m L固 m m 0.254880952 500 1700 2200
ρ ρ ρ
s ——水泥浆密度；g/cm c ——水泥密度，g/cm
3 3
；
；
3
w ——配浆水密度，g/cm
。
钢 材 弹 性 系 6 (2.1×10 kg/cm2)=2100000
数
K
P P 地
基
n Q 0 基
P
4
Q W
B H 1 2
F F
P P 基 地 B B 2 1
(
F 2
F 1
)
P 基 B 3
4
F 2
F 1
7???llm10?mllell总钢固自??下缩距lm自由段套管长l自m封固段套管长l固m套管总长l总m0
固井水泥量、套管伸长、压缩距计算
计算公式： 1.水泥量计 算 水泥量C t 52.74418605 计算公式： 2.水量计算 水量W m3 23.25581395 计算公式： 3.水灰比 水灰比K m3/t 0.440917108 计算公式： 4.已知水灰 比求水泥量 水泥量C t 52.74418605 计算公式： W 5.已知水灰 比求水量 水量W m3 13.38688086 ? 计算公式： 6.套管自重 抻长 水量W
提高固井过程中环空摩阻计算精度的方法
提高固井过程中环空摩阻计算精度的方法王涛;王国峰;李伟;邓建民【摘要】分析了固井过程中理论计算方法计算环空摩阻值误差较大的原因;在理论计算的基础之上,采用现场环空摩阻拟合、计算反演及最小二乘法,建立了排量和环空附加摩阻值的对应关系,以此估算出注水泥过程中精度更高的环空摩阻值;并且进行了现场应用的计算.结果表明,该方法拟合出的环空摩阻比理论计算值精度更高,以此推算的泵压与实际的泵压值相比最大误差仅为4.86％.该方法计算简便、准确,对固井设计和固井安全具有一定的实际意义.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2015(015)011【总页数】4页(P49-52)【关键词】环空摩阻;注水泥;排量;反演【作者】王涛;王国峰;李伟;邓建民【作者单位】陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院,西安710075;川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司,西安710021;陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院,西安710075;西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,成都610500【正文语种】中文【中图分类】TE256.1固井注水泥过程中环空摩阻的估算的准确性，对于整个固井的压力设计、水泥浆密度设计、排量设计、固井安全等起着非常重要的作用，特别是在压力敏感地层，如低压易漏地层[1—3]。
由于固井有环空间隙小、井筒中多相流体共存的特点，传统计算环空摩阻的方法，经现场的固井应用发现误差较大，不能满足现场要求[4—7]。
但是借鉴传统方法的基本思路，利用相关技术处理，可以大大提高环空摩阻的计算精度。
根据线性检验标准，水泥浆流变特性关系较差，亦选用幂律方程[8，9]。
幂律方程计算摩阻公式如下环空流式中层流紊流为计算流体密度(g/cm3)；L为计算井段长度(m)；v为流体流动速度(m/s)；f为摩阻系数(无因次)；n为流性指数(无因次)；K为稠度系数(pa·sn)； DE 为套管内径(cm)；DH为井眼直径(cm)；Dp为套管外径(cm)；Re为临界雷诺数(无因次)；Re′为流体雷诺数(无因次)。
内管固井作业解读
2、计算实例
30“导管固井示意图
转盘面@m 泥线深度@m 0 73
例题1.某自升式钻井平台，在水 深40米的某区块钻探一口探井, 转盘面至海平面气隙33米， 36"井眼设计钻至143米， 30"套管入泥69米，试计算固 井水泥浆量和顶替量。 （已知条件：以上深度均从海平 面算起，30"固井裸眼附加 250%，内管采用5"钻杆，钻 杆内容积为0.0583bbl/m， 30"×36"井眼环空容积为 1.2622bbl/m。说明：上述 数据可从钻井设计以及相关工具 手册查知。）
名称
3 0 " C sg 3 6 "OH & 30 "Cs g 5 "DP 5"H WDP 裸 眼附 加量
环空 裸眼附加量反 算井径 , 相当于井径 i n
水 泥 浆组 成及 性能 水 泥 浆组 成 水泥 J H"G" 水 泥 浆性 能 密度 造浆率 混合水 计算 套 管 内水 泥塞 容积 套 管 与裸 眼环 空容 积 裸 眼 附加 量 水 泥 浆总 量 纯 水 泥用 量 18 3 6 .9 9 66 混 合 水用 量 添 加 剂需 要量 (单位 :千克 ) 混 合 水准 备量 21 7 .4 0 .30 % 1 .60 % X X 1 72 1 .8 1 72 1 .8 bbl = X 42 .6 4= X 42 .6 4= 34 .57 22 0 1 17 5 = ( ( 7 1.7 1 16 .1 -1 7 1.7 1 1 6.1 1 ) X ) X ) X 0.0 2 87 0.0 5 69 2.4 9 86 = = = = 1 .0 0 2 .0 9 6 .6 1 3 .7 3 1 3.4 2 b b ls b b ls b b ls b b ls b b ls 当 量密 度 (g /m l) m 3, 相 当 于纯 水泥 量 17 2 1.8 sk 7 3 .42 ton 1 5 63 .4 X 5 .30 3 ÷ ÷ 1 .1 75 42 = = = 1 5 63 6 6.7 1 97 .4 3 1 .39 sk ton b b ls m3 ( ( 1 40 .11 1 40 .11 13 0 .1 1 7 1 .7 ) ) 2 5 0% × × × 2 .4 98 6 1 .2 62 1 8 6 .3 4 = = = = = 2 4.9 9 8 6.3 2 15 .9 3 27 .2 1 8 37 b b ls b b ls b b ls b b ls cu ft 15 .86 1.1 75 5.3 03 pp g c uft/sk g al /sk 海水 S /W 4 6 .9 2 % B W OC 早 强剂 CA 9 01 S 1 .6 0 % B W OC 0 .30 % 消泡 剂 CX 6 2L B W OC 140 195
固井设计规范(T1).
e max-----------套管在井眼的最大偏心
11
二个弹性扶正器之间的套管最大偏心距：
ε max----------套管在井眼内的最大偏心距cm RB-------------- 井眼半径cm RP-------------- 套管外径 cm PV ----------套管在铅垂面法向力N PS ----------套管在平均井斜狗腿度平面法向力N C------------计算过度参数N/m
固井设计规范
中海油服油田化学事业部 2008年8月
1
第五讲内容
一、固井设计规范
2
一、固井工艺设计依据
主要依据
1. 设计的井深结构或实际的井深结构、套管规范、下入深度 及固井水泥的返高要求； 2. 实钻地层岩性和地质分层数据； 3. 油、气、水层或其他要求封固地层的孔隙压力梯度和温度 梯度； 4. 要求封固地层的最小破裂压力梯度； 5. 井径、井斜及方位等井眼基本数据； 6. 实钻井眼的钻井液性能数据和钻井工程概况； 7. 地质和钻井工程或生产开发工程对固井提出的其他特殊要 求。
9
2、直井油气层套管和尾管 应根据主要封固井段的地层岩性、井眼条件、钻井 液性能以及钻井实际情况，确定套管扶正器的安放 间距和使用数量。以下情况每2根套管宜安装1只 符合要求的弹性扶正器或/和刚性扶正器： A、套（尾）管鞋以上的五根套管； B、油、气、水层及间隔层等主要封固段及其上下各 50米的套管； C、尾管重叠段进入上层套管内的5根套管、尾管悬 挂器以下2根套管； D、分级箍上下各2根套管；
6
4.2 平衡注水泥基本要素 1. 准确掌握各种地层压力范围值. 2. 设计满足压力控制要求的水泥浆. 3. 准确测定各种入井流体流变性并具有可 调能力. 4. 优化组配环空浆柱结构的密度和流变性. 5. 确保施工水泥浆密度达到设计要求.
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1487.23 9.65 1487.23 9.65 1487.23 9.65 1510.52 总替浆量m3 1513.5 口袋长度m 1.15
119.9096 80.51788 1174.333 0 80.51788 0 0 80.51788 0 119.9096 18.39003 2.98 100 300 9.272007 27.81602 是常规下套管作业 m
罐浆段的长度
钻余:
不是下尾管
灌满时需增加的重量 t
套程中的注意事项: 1、钻井队技术员(工程师)应根据本井地质和工程的要求，予先做好下套管的准备工作，做到套管 钢级、壁厚符合设计要求，下入深度和长度，入井序号和根数不得有误，阻位、稳定器、短套管 等位置不错乱，并将下套管措施向全队职工交底。 2、下井套管要进行螺纹清洗、通径、长度丈量，若条件允许要在场地上涂匀螺纹密封脂或丝扣 胶，严禁在井口涂抹，井口操作要防止手套、棉纱等杂物掉入套管内。 3、套管上下钻台要按编号顺序吊戴好护丝，平稳起吊、不碰不挂。 4、套管对扣要居中，联接时防顿扣、严禁错扣，开始上扣时旋合转动要慢，若发现错扣应立即卸 扣处理。 5、套管螺纹碰坏，接箍变形，严禁下井。 6、技术套管自浮箍母扣以下每道扣上紧后可根据套管钢级决定是否进行段焊。 7、中间技术套管可以用双钳紧扣，余扣不得多于一扣；完井套管必须使用专用套管钳。梯形扣套 管的联接，要按标准扭矩紧扣，套管接箍端面旋紧到外螺纹“△”标记底界为佳，最大不超过标 记符号的上端面。标准圆螺纹联接按标准扭矩执行。非标准螺纹联接按厂家规定执行。下井套管 扭矩要有记录。 8、根据下套管设计要求加足扶正器。 9、下套管灌好钻井液，灌泥浆时吊卡必须提离转盘面2～3米，套管在裸眼内时静止时间不应超过 3分钟，套管活动距离必须大于套管柱的自由伸长量。技术套管每下20根，油层套管每下30～40根 灌满一次钻井液并核对重量。如果使用自动灌浆装置，应根据入井套管的悬重准确判断掏空量， 以便及时灌浆。 10、下套管操作应避免猛提、猛放，下放速度一般应控制在20～30秒／每根，易漏井和复杂井应 控制在30～60秒／根。套管悬重超过30顿要挂辅助刹车，以便于控制套管下放速度，尽可能使环 空钻井液上返速度不大于钻进时的最大上返速度。 11、下套管过程中，专人观察井口泥浆返出情况，如发现井口不返泥浆，必须将环空灌满；当返 出量减少或不返、下放遇阻时，要根据情况及时采取循环或起套管措施。 12、错扣、灌泥浆或其它原因停工时，应尽量想办法活动套管，防止粘卡；井下复杂粘卡现象严 重时，应调动所有力量，尽可能缩短套管静止时间。 13、如果套管头是座封式的,要提前检查并准备好座封头和短节。套管下完后，先向套管内灌满钻 井液然后接循环接头，一个凡尔开泵顶通，待泵压和返浆情况都正常后，逐渐增大循环排量，调 整好泥浆性能，使用好固控设备，做好固井施工准备。
下套管的基础数据 井号: 套管顶界面m 第一段深度m 第二段深度m 阻流环位置m 套管下深 m 井 深 m
所用泥浆的密度 g/cm3
0
zg9-3 套管的 壁厚mm
下井套管的尺寸 mm 分段 每米重量 3 kg/m 替浆量m
339.7 当前日期: 2019/2/8 段重 累计重量 套管的抗拉 强度 KN KN KN 1192.723 18.39003 18.39003 18.39003 2330 0 0 0
请输入需要选择的对应序号
1
1 常规固井过程中的注意事项 2 双级固井施工工艺流程及注意事项 3 尾管坐挂、倒扣、固井及补救措施 常规固井过程中的注意事项
下完套管并循环正常且干净后(什么是干净？要依据井眼大小、循环排量大小、裸眼段长短、地层的岩性情 况、泥浆的携带能力等来确定)准备实施固井，在此期间要注意以下几点： 总的原则：整个施工过程中要分工明确、各司其责，要保持施工的连续性和完整性。 一、作业准备阶段对施工方(固井队)的检查： 1、检查固井施工方案(设计)是否符合要求、水泥浆的实验参数是否满足施工要求； 2、表层套管下深超过200米的井一般要采用插入法固井，固井前要按替入量计算浮力大小，必要时要捆绑牢 固以防表层套管上浮。 3、循环头是否装有胶塞？需要装双胶塞的是否备齐(双胶塞一般在下列情况下使用：A、技术套管尺寸大、 需要水泥量多而注入或替入排量较小，容易造成混浆或窜槽而影响固井质量，这时用的第一个胶塞是空心胶 塞；B、所下套管比较长且泥浆密度高、固相含量大，容易造成因胶塞的磨损而导致套管内壁上的水泥浆刮 替不干净，往往造成SFC遇阻而上小钻杆)、尺寸及外观质量如何？保险销的额定压力？ 4、所带走的水样化验是否合格？ 5、询问施工指挥(技术员)人员：固井队的设备是否准备妥当？ 二、作业准备阶段钻井队对自身的检查： 1、固井水是否备足(至少不低于固井协作会提出的要求数量)？ 2、关键岗位人员是否到位？值班干部、井队技术员是否在现场？ 3、设备是否准备妥当(如循环罐清理得是否干净、动力部分、传动、泥浆泵的上水效率如何、高压管线的承 压能力、各闸门是否齐全、灵活好用、带套管头的井循环间隙是否足够……)？ 4、组织有甲方(或固井监督)、固井、钻井队、地质等有关人员参加的分工协调会； 5、钻井队是否准备好了预处理泥浆(即隔离液)或处理用的药品？ 6、钻井队要保障发电机组在整个固井施工过程中供电正常且平稳。 三、固井施工阶段： 1、开完固井前的协调会各配合单位要分头行动，钻井队人员上钻台停泵、卸循环帽子，有条件时要协助固 井队安装套管水泥头(或钻杆水泥头)、接管线并预以试压……，试压完后钻井队接上水龙带以便准备替泥浆 用。 2、钻井队准备好预处理泥浆后，一定要把两台泵都倒成(持)高压(有条件时最好再倒成高压之前先走一下低 压，目的在于防止配预处理泥浆的罐口有沉沙而影响SFC测不到底)、高压管线带有单向阀的设备一定要先拆 掉一个以便于碰压后的(没碰开时用)卸压，同时要协助固井队接好保险阀；并把需要钻井队提供配隔离液的 药品保质保量地及时送给固井的有关人员。 3、固井队一般根据实际情况(灰量或裸眼段长短、井眼大小、泥浆性能…)决定打多少前置液(一般是2～3 方， 有时注7～8方或更多些但必须注意以下几点：当前置液注入量比较多时，第一要保障前置液注入量+水泥浆 量 ≤替浆量(即不出套管)；第二当地层比较软或泥浆密度比较低时更应注意因过多量注入前置液而冲刷井壁造 成 的地层垮塌)；然后按设计分别注入低密度、中密度和高密度的水泥浆；要有专人记录时效；对不能自动测 量 密度的混浆车钻井队要有专人测量密度并及时反馈给固井施工人员。 4、注完水泥后，固井队要快速倒闸门、压胶塞、洗管线，一般压塞液为2方左右。 5、固井队用压塞液压完胶赛后钻井队要适时地迅速开泵，由于有U形管效应起始排量可以大些(可以达到循 环时的最大排量)，随着替入量的增加，待泵压起来并达到一定的泵压时可适当地降低柴油机转速。 6、整个施工过程中要有专人坐岗观察泵压表和泥浆返出情况，泥浆组人员要及时回收足量的泥浆以防井漏 。 7、待替量够，泵压应迅速上升→碰压，此时应快速摘下泵并有两种可能发生： A、碰开销子：此时要注意泥浆倒返情况并快速关上； B、碰不开销子：替量够且碰压明显而稳定、保险销没被憋开，这时要稳压几分钟以便球阀复位(稳的时间长 可相当于直接试压)，然后泄压并判断泥浆倒返情况重新关上闸门；以上两种情况首先要判断泄压后阻流环 (回压阀)是否管用，若阻流环失灵要在试压完后留下固井车按初凝时间来稳压候凝。用固井车在井口按设计 要求试压(一般是技术套管试到15MPa、油层套管试到20MPa或更高)。 四、碰压后的后续工作：1、要根据泥浆密度和油气层的实际活跃程度或固井施工设计要求，在水泥浆凝结