固井技术
尾管固井技术及其设计应用浅谈
尾管固井技术及其设计应用浅谈引言固井技术是石油开采过程中十分关键的一项技术，它直接影响着油井的安全运行和有效产量。
而尾管固井技术是固井技术中的一种重要方法，尤其在水平井和超深井的开采中应用较为普遍。
本文将就尾管固井技术及其设计应用进行一些浅谈，以期对该技术有一个更深入的了解。
一、尾管固井技术概述尾管固井技术是指在油井井筒内安装尾管并进行固井的一种方法。
尾管是一根管道，通常安装在套管或井筒内，位于油井的井口以下，其主要作用是防止井筒附近地层的崩塌和保证油井的安全运行。
而固井则是为了加固井筒，保障油井的安全和有效产量。
尾管固井技术的主要目的是防止井筒塌陷和井底垮塌，防止地层和井筒之间的污染，保障油井的安全运行。
尾管固井技术还可以减小油井产量受到地层压力波动的影响，提高油井的有效产量。
二、尾管固井技术的设计原则1.地层条件的分析在进行尾管固井技术的设计时，必须首先对井下地层条件进行充分的分析。
通过地层条件的分析，可以确定井下地层的类型、性质、稳定性等信息，为后续的固井设计提供重要依据。
2.尾管的选择选择适合地层条件的尾管是尾管固井技术设计中的重要环节。
尾管的选择应考虑地层压力、油井产量、井眼尺寸等因素，以确保尾管的质量和安全性。
3.尾管固井材料的选择尾管固井材料的选择对尾管固井技术的成功实施起着至关重要的作用。
通常采用的尾管固井材料有水泥、水泥浆等。
在选择材料时，需要考虑其强度、耐蚀性、耐高温性等因素。
4.固井工艺的确定固井工艺是尾管固井技术设计中的核心环节。
在确定固井工艺时，需要考虑井下地层情况、尾管类型、固井材料等因素，以确保固井质量和效果。
5.尾管固井技术的安全性尾管固井技术设计中的一个重要原则是要保障其安全性。
在设计时，需要考虑尾管固井过程中可能出现的问题，并采取相应的措施来确保尾管固井的安全性。
三、尾管固井技术的设计应用1.在水平井和超深井中的应用尾管固井技术在水平井和超深井的开采中得到了广泛的应用。
石油钻探固井技术
固井质量难以保障。
天然裂缝和断层
03
天然裂缝和断层可能导致水泥浆漏失，降低固井质量，甚至引
发安全事故。
高温高压环境下的固井挑战
水泥浆性能下降
高温环境下，水泥浆易稠化、失水，导致性能下降，难以满足固 井要求。
环空压力控制
高温高压环境下，环空压力控制难度大，易出现压力失衡问题。
套管损坏风险增加
高温高压环境对套管材料性能要求高，套管损坏风险增加。
钻井与固井一体化技术
随着钻井技术的不断发展，未来有望实现钻井与固井的一体化，即在 钻井过程中同步完成固井作业，提高作业效率和质量。
谢谢
THANKS
针对深海高压低温环境，采用高性能 固井材料和工艺，提高井筒稳定性和 密封性。
特殊地质条件下的石油钻探
1 2
高温高压油气藏钻探
在高温高压油气藏中，采用耐高温高压的固井材 料和工艺，确保井筒稳定性和密封性。
含硫油气藏钻探
针对含硫油气藏，采用抗硫固井材料和工艺，防 止硫化氢等腐蚀性气体对井筒的破坏。
3
盐膏层油气藏钻探
深水区域的固井挑战
深水低温
深水区域温度低，水泥浆易凝固，影响固井质量。
海底不稳定
海底地质条件复杂，可能存在淤泥、流沙等不稳 定因素，增加固井难度。
深水压力
深水区域压力大，对固井设备和材料性能要求高。
针对挑战的解决方案
复杂地质条件下
采用高性能水泥浆体系，提高水泥浆的适应性和稳定性； 采用先进的固井工艺和技术，如分级注水泥、尾管固井等， 提高固井质量。
对未来发展趋势的展望
智能化固井技术
随着人工智能和大数据技术的发展，未来固井技术将更加智能化，实 现实时数据监测、智能决策和远程控制，提高固井质量和效率。
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;固井质量的全部指标合格后,才能进入到下一个作业程序;4、固井的方法1. 内管柱固井把与钻柱连接好的插头插入套管浮箍或浮鞋的密封插座内, 通过钻柱注入水泥进行固井作业,称为内管柱固井;内管柱固井主要用于大尺寸16″~30″导管或表层套管的固井;2. 单级双胶塞固井首先下套管至预定井深后装水泥头、胶塞顶塞和底塞,循环水泥,打隔离液,投底塞,再注入水泥浆,然后投顶塞,开始替泥浆;底塞落在浮箍上被击穿;顶底塞碰压,固井结束;3. 尾管固井尾管固井是用钻杆将尾管送至悬挂设计深度后,通过尾管悬挂器把尾管悬挂在外层套管上,首先坐封尾管悬挂器,然后开始注水泥、投钻杆胶塞顶替、钻杆胶塞剪断尾管胶塞后与尾管胶塞重合,下行至球座处碰压,固井结束;==井深结构==1、井身结构的概念井身结构是指由直径、深度和作用各不相同,且均注水泥封固环形空间而形成的轴心线重合的一组套管与水泥环的组合;2、组成及作用井身结构主要由导管、表层套管、技术套管、油层套管和各层套管外的水泥环等组成;1.导管：井身结构中下入的第一层套管叫导管;其作用是保持井口附近的地表层;2.表层套管：井身结构中第二层套管叫表层套管,一般为几十至几百米;下入后,用水泥浆固井返至地面;其作用是封隔上部不稳定的松软地层和水层;3.技术套管：表层套管与油层套管之间的套管叫技术套管;是钻井中途遇到高压油气水层、漏失层和坍塌层等复杂地层时为钻至目的地层而下的套管,其层次由复杂层的多少而定;作用是封隔难以控制的复杂地层,保持钻井工作顺利进行;4.油层套管：井身结构中最内的一层套管叫油层套管;油层套管的下入深度取决于油井的完钻深度和完井方法;一般要求固井水泥返至最上部油气层顶部100~150米;其作用封隔油气水层,建立一条供长期开采油气的通道;5.水泥返高：是指固井时,水泥浆沿套管与井壁之间和环形空间上返面到转盘平面之间的距离;3、相关术语1.完钻井深：从转达盘上平面到钻井完成时钻头所钻井的最后位置之间的距离;2.套管深度：从转盘上平面到套管鞋的深度;3.人工井底：钻井或试油时,在套管内留下的水泥塞面叫人工井底;其深度是从转盘上平面到人工井底之间的距离;==固井方法==1、内管柱固井如上图所示,把与钻柱连接好的插入头插入套管浮箍/鞋的密封插座内,然后通过钻柱注水泥进行固井作业,称为内管柱固井;内管柱固井主要用于大尺寸16″~30″导管或表层套管的固井,其优点为：在无大尺寸胶塞、水泥头的情况下,可对大尺寸套管进行固井；通过钻柱注水泥、顶替,可大大减少对水泥浆的污染；减小水泥浆的浪费,有效保证固井质量; 2、单级双胶塞固井单级双胶塞套管固井是海上钻井最常用的固井方法,它是采用双套管胶塞顶、底塞进行固井的,其工艺流程如图所示;一般地,自升式平台或导管架上的固井使用普通套管胶塞,而浮式平台上的固井使用SSR胶塞;在使用单级双胶塞固井时,套管柱附件主要由浮鞋、浮箍、扶正器和胶塞等组成,各附件的功能在以后的章节里会讲述;3、尾管固井尾管固井是用钻杆将尾管送至悬挂设计深度后,通过尾管悬挂器把尾管悬挂在外层套管上,然后开始注水泥作业的固井方法;尾管悬挂器可分为机械式和液压式两种类型,我们通常使用的是液压式尾管悬挂器,其固井工艺流程如上图所示;4、注水泥塞要处理井漏、弃井、回填枯竭层位、侧钻和隔绝地层等作业时,就需要注水泥塞技术,平衡水泥塞是最常用的方法;注水泥塞时,首先将钻具下至注水泥塞设计深度的顶部,注水泥并替出水泥浆要保证管内水泥面高于环空水泥塞面高度,然后慢慢起出钻具离开水泥塞顶面,循环冲洗干净管柱,使水泥塞留在原位置如上图示;5、挤水泥挤水泥是用液压迫使水泥浆进入裸眼或经套管或尾管孔眼进入地层中的注水泥作业,典型挤水泥作业如上图所示;==固井水泥浆==油井水泥是一种水硬性胶凝材料,它与水按一定的比例混合便形成水泥浆,并在井下硬化成具有一定抗压强度和渗透率的水泥石;1 水泥水化过程油井水泥的水化是放热反应,按其水化速度和结构的形成,大致可分为四个过程：起始期、迟缓期、凝结期和硬化期;A、起始期;在水泥干粉与水混合的几分钟时间内,迅速发生水化反应,有大量水化热生成,在水泥矿物表面上形成一层水化硅酸钙凝胶,因这种作用最初仅在水泥颗粒表面进行,只消耗一部分水,其余的水份充满于水泥颗粒之间,水泥浆具有流动性能;B、迟缓期;由于最初在水泥矿物表面生成的水化硅酸钙凝胶渗透率非常低,阻止了矿物进一步水化,而使水化速度明显变慢,此期,水泥浆的流动性能相对比较稳定,水泥浆的泵送入井应在这一时期完成;这一段时间可延续数十分钟到数小时;C、凝结期;随着水化继续向水泥颗粒的深处发展,矿物表面的水化硅酸钙凝胶胀开,水化过程又加速进行,产生的水化物交互生成网状结构,失去了流动性能,水泥浆进入了凝结时期,这段时间大约需几十分钟;D、硬化期;随着水化物继续沉积,大量晶体析出,体系的孔隙度、渗透率逐渐降低,强度逐渐增加,硬化成微晶结构的水泥石;这一段时期,随着水泥石渗透率的不断降低,水化反应速度逐渐变慢,但持续时间很长,可达数十天,甚至数年;硬化期的明显特征是强度增长,这也是固井所期求的;2 油井水泥常用外加剂由于井下环境比地面条件恶劣得多,为了使水泥浆广泛地用于油田钻井、完井、修井等作业中,对水泥浆密度、稠度、稠化时间和抗压强度等都具有更高的要求,采用纯水泥已远远不能满足工艺技术要求,必须依靠外加剂来调节其使用性能;目前,常用外加剂的种类主要有：缓凝剂、降失水剂、分散剂、消泡剂、促凝剂、抗高温强度稳定剂、减轻剂等等,其主要作用如下：缓凝剂：主要是延长水泥浆稠化时间或凝结时间;促凝剂：主要是缩短水泥浆稠化时间以及增大水泥石的早期抗压强度;降失水剂：主要用以防止水泥浆急剧失水,保护油气层;减轻剂：主要是降低水泥浆密度,防止水泥浆在低压漏失层发生漏失;分散剂：用以改善水泥浆的流动性能,有利于水泥浆在低泵速泵压下进入紊流状态;消泡剂：防止和避免溶解水起泡,稳定水泥浆密度;抗高温强度稳定剂：在深井、高温情况下,加入硅粉,防止水泥石抗压强度出现热衷退现象;==浮鞋与浮箍==1、浮鞋与浮箍油田开发早期用的是承托环阻流环,又称为浮箍,其作用是注水泥时用来控制胶塞的下行位置,以确保管内水泥塞长度、防止水泥浆倒流;但它靠金属与尼龙的密封,密封效果差、承压能力低,因此逐渐被淘汰;浮鞋或浮箍是能产生浮力的套管引鞋或接箍;引鞋是用来引导套管柱沿井筒顺利下到井内,防止套管脚插入井壁岩层,减少下井阻力;浮鞋除具有引鞋的作用—外回流;在下套管过程中,使环空钻井液保持流动; 浮箍也具有防止水泥浆回流的作用,同时还具有在固井时胶塞碰压、限制人工井底的深度和套管柱下底脚水泥塞的高度的作用,从而保证油层套管底部的封固质量; 出于浮鞋或浮箍耐高温、密封性和可钻性好,连接方便因而可代替引鞋、套管鞋等;分类按套管下井时钻井液进人方式的不同,浮鞋浮箍可分为普通型和自灌型；按回压装置的工作方式又可分为浮球式扣舌板式等; 浮箍用于承接胶塞组,使箍鞋间有一段水泥塞,并容纳套管内壁附着的杂质等,确保水泥浆柱不被替空, 从而保证套管鞋外的固井质量;同时可作为防止水泥回流的备用;浮箍是用来控制套管柱内水泥塞的高度,它两端都有扣,可以连接于任意两套管之间,而浮鞋只是一端有母扣,只能位于套管的最前端;浮箍和浮鞋有水泥式的和金属的,浮鞋一般在套管的最下端,而浮箍一般在浮鞋上端一点,在双级注水泥的时候也会加个浮箍,基本作用就是用来防止注水泥时水泥浆倒返;==套管==1、套管分类1.隔水导管或导管,包括锤打入桩管2.表层套管3.技术套管中间套管或保护套管4.生产套管或尾管;2、各种套管作用1.导管导管主要用来隔离海水,引导钻头入井和井内泥浆从井口返回泥浆池,封隔海底面以下的疏松易塌地层,用以支承表层、技术和油层套管的重量;2.表层套管表层套管用来封隔上部不稳定的松软地层和水层及浅层气,安装井口装置以控制井涌井喷,同时支承技术套管和油层套管或尾管的重量;3.技术套管或中间套管技术套管主要用来封隔难以控制的复杂地层以保证钻井工作顺利进行下去;4.生产套管生产套管主要用来把生产层和其他地层封隔开,把不同压力的油、气、水层封隔开来,在井内建立一条油、气通路,保证长期生产,并能满足合理开采油、气和酸化压裂等增产措施的要求;3、尾管柱按功能为为钻井尾管、生产尾管、回接尾管等1.钻井尾管：钻井尾管功能相当于技术套管的尾管称为钻井尾管;2.用钻井尾管的意义封隔漏失层、高压层等；节约钻井成本；满足使用复合钻具要求；控制套管磨损满足后期回接;3.生产尾管生产尾管功能相当于生产套管的尾管称为生产尾管;4.使用生产尾管的意义：封隔油、气、水层；节约钻井成本；满足使用复合油管要求；5.回接尾管：回接尾管主要用于修复尾管以上套管,回接套管至井口或回接套管至上层套管内任何深度;6.常见套管串结构插入式/内管固井套管串结构常用套管尺寸: 30”、20”、13-3/8”；单级固井套管串结构,常用套管尺寸: 13-3/8”、9-5/8”、7”；双级固井套管串结构,常用套管尺寸: 13-3/8”、9-5/8”、7”；尾管管串结构,常用套管尺寸: 13-3/8”、9-5/8”、7”、5”、4-1/2”；==固井设备==1、固井设备基本构成2、其它设备单撬泵批混罐3、固井泵工作原理1基本结构：固井泵主要包括泵缸、活塞、吸水阀和排水阀等基本部件;2工作原理：吸入过程：当活塞从左图所示的极右位置向左移动时,活塞右侧腔室的容积增大,其中压力降低;吸入口的液体就在大气压力和泵缸内压力的压力差作用下,沿吸入管上升,推开吸入阀进入泵缸;此时,排出阀处于关闭状态;排出过程：活塞在到达终点后,活塞即开始由左向右移动,工作腔室的容积逐渐减小,进入泵缸中的液体受到活塞的挤压,使压力迅速增高推开排出阀,将液体排出;此时,吸入阀处于关闭状态;3、水泥浆混合装置4、ADC混合系统5、水泥缓冲罐工作原理：容积缓冲: “蓄水池”作用,平衡平台灰罐输灰的压力和出灰量的波动;二次气化:气化气通过气化囊的纤维网孔流入罐内水泥,进行第二次气化第一次在平台灰罐内,把水泥变成灰气混合物;气灰分离:灰下沉,气上浮至灰罐顶部,通过罐内排气管和平衡阀排出舷外;恒压出灰:平衡阀自动调节排气阀的开口大小,使得缓冲罐顶部的压力恒定在6～9PSI;A处的压力＝顶部B处气压6~9PSI＋干灰水泥的压力高度乘密度;==套管附件==1、水泥头1套管水泥头释放下胶塞时,旋转退出释放下挡销,下胶塞在重力和泵送液体推动下离开下胶塞所在内腔释放指示销有显示,并沿套管内壁被驱替至套管浮箍上;放上胶塞时,旋转退出释放上挡销,上胶塞在重力和顶替液的推动下,离开上胶塞所在内腔释放指示销有显示,驱替水泥浆并清刮套管内壁直到与下胶塞重合、碰压为止;2尾管水泥头尾管水泥头用于尾管固井;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;胶塞2、循环头循环头用于下套管或尾管中途连接下入套管、顶驱或地面高压管汇上,建立循环的井口工具;3、插入接头插入接头与插入式浮鞋或浮箍配套使用,主要用于大尺寸套管的内管固井作业,有直插式和旋转插入式;4、SSR平衡阀SSR平衡阀与钻杆水泥头配套使用,主要作用是：平衡SSR水下释放系统管内外压差,避免胶塞非正常释放;三维动画 | 固井工程设计==固井质量==1、注水泥质量要求1、水泥返高、水泥塞长度和人工井底的规定油气层固井,设计水泥返高应超过油气层顶界150米,实际封过油气层顶部不少于50米;其中要求合格的水泥环段,对于浅于2000米的井不少于10米,深于2000米的井不少于20米;2、为了保证套管管鞋封固质量,油层套管采用双塞固井时,阻流环距套管鞋长度不少于10米,技术套管或先期完成井,一般为20米,套管鞋位置应尽量靠近井底;3、油气层底界距人工井底管内水泥面,浮箍位置不少于15米,主要是为了满足采油方面的需要;4、其中第二条是为了防止上胶塞下行时所刮下的套管内表面上的液膜浆体污染水泥浆,而影响套管鞋附近的水泥封固质量;2、水泥环质量鉴定目前我国水泥环质量鉴定一般以声幅测井CBL,也称水泥胶结测井为准;声幅相对值在15%油田现场有的也采用10%以内为优等,30%为合格；声幅超过30%的井段则视为水泥封固不合格;声幅测井一般在注水泥后24小时到48小时内进行,但对特殊井如尾管固井、采用缓凝水泥固井等声幅测井时间可依具体情况而定,现在变密度测井VDL也在逐渐普及;1、井温测井水泥的水化反应是放热反应,其凝结过程中所放出的热量通过套管传给套管内液体,可使井内温度上升一定数值,如6℃~20℃;而环空中没有水泥的井段,井内温度为正常温度;利用这一特性,可以测定水泥浆在环空中的返高位置,即水泥顶部深度;2、声幅测井水泥胶结测井声幅测井是根据声学原理所进行的测井;在井下,从测井仪声波发射出声波,声波向四周以近似球形的波阵面发散,通过不同的介质和路线后传播到接收器;最先到达接收器的是沿着套管传播的滑行波叫套管波所产生的折射波,其次是传到地层后又传播回来的地层波,尽管在钻井液内声波的传播距离最短,但由于在钻井液内声速相对较低,所以钻井液波泥浆波到达最迟;声幅测井记录的是最先到达的套管波的首波幅度;套管波在传播过程中要向套管内和环形空间散失能量,即声幅要衰减降低;套管波的衰减程度和套管内外介质性质及期分布有关;因为管内钻井液的分布及性质是不变的,因此向管内散失的能量为恒定值;在此基础上的套管波的衰减程度就将取决于管外水泥与套管的胶结情况;实验证明,在其它条件不变的情况下,套管首波幅度的对数与套管周围水泥未胶结部分所占套管周长的百分数之间存在线性关系,即与套管胶结的水泥越多,所接收的声幅越上,而当管外全为钻井液时,所接收的声幅最大;由测量线路把所接收的声幅大小转变成与之成比例的电压大小,加以记录;沿井深由下而上进行测试,就可得到一条沿井深反映水泥与套管胶结情况的声幅测井曲线;应用声幅测井曲线检测水泥环质量是通过相对幅度进行的以环空内全为钻井液的自由套管段的声幅值为基准;相对幅度=目的段声幅曲线幅度/自由套管段声幅曲线幅度100%;3、声波变密度测井声幅测井测量记录的是套管首波幅度;声波变密度测井VDL,简称变密度测井是用接收器将套管波、地层波等声波幅度按到达时间先后全部测量记录,再用一定的方法显示,以评价水泥环质量的测井方法;当进行变密度测井时,同时进行声幅测井;变密度测井因为能够测量记录地层波,因此能够反映出水泥与地层俗称第二界面有胶结情况;将变密度测井结果与声幅测井结果对比分析,可以全面地评价水泥环质量;三维动画 | 固井技术==固井技术的现状及发展==1、概述固井作业是油气井钻井工程中最重要的环节之一,其主要目的是封隔井眼内的油层、气层和水层,保护油气井套管、增加油气井寿命以及提高油气产量;自1903年开始固井以来经过近100年的努力,国内外固井技术有了很大的的进步;主要表现在:油井水泥的扩充与完善,油井基本水泥由一两种发展到13种；油井水泥外加剂已发展到14大类200多个品种；普遍采用计算机控制技术对配浆过程进行连续监控,注水泥设备向操作自动化、密度控制精确化方向发展;复杂的地层固井技术日趋完善,研究开发了适应高压气井、低压易漏失井、多压力系统以及深井超深井高温固井配套技术;小井眼固井、水平井固井、分支井固井和大位移固井等特殊工艺井固井技术；研制开发了尾管悬挂器、双级多级注水泥器以及扶正器等；固井计算机模拟、仿真与监控技术,提高了固井方案设计、现场施工的准确性、针对性和科学性;2、国内外固井技术进度情况1 油井水泥与外加剂研究1、基本水泥;基本水泥增加了酸溶水泥、高细度水泥、波特兰水泥与高炉矿渣混合物、可储存液体水泥和合成树脂水泥;2、外加剂应用油井水泥外加剂已成为解决各种复杂固井问题、提高固井质量和保护油气层的主要技术手段;据美国统计,固井外加剂的用量占油田化学剂的38％;油井水泥外加剂主要进展:研制开发了适应更宽温度和密度范围、抗盐和抗高温的高性能降失水剂用于深水固井的特殊外加剂泡沫水泥浆外加剂改善水泥石性能的外加剂满足特殊地质条件下的水泥外加剂2 固井技术1、CemCRETE固井技术为解决异常压力固井问题,道威尔—斯伦贝谢公司于1998年底研究开发了CemCRETE技术;该技术基于混凝土水泥浆技术,利用颗粒级配原理,通过优化水泥及外掺料颗粒直径分布PSD,优选3种以上不同直径的颗粒,使单位体积内固相颗粒增加,尽量降低水泥浆水灰比,提高水泥石的抗压强度和降低水泥石的孔隙度和渗透率;CemCRETE固井技术应用密度为cm3的低密度水泥浆,24h抗压强度大于14MPa,水泥石的渗透率和孔隙度明显小于常规水泥浆阿曼石油开发公司PDO采用密度为 cm3的高密度水泥浆技术成功地解决了Sarmad 油田井深为4800m的深井膏盐层的高压固井问题;2、泡沫固井技术哈里伯顿公司应用泡沫水泥浆替代常规漂珠低密度水泥浆固井取得了良好的现场应用效果;泡沫水泥浆由净浆、氮气、稳泡剂及水泥浆处理剂组成;国内通过研究,在水泥和配浆水中分别加入两种发泡剂,在混浆时发生化学反应生成氮气,通过稳泡剂使之形成稳定且相互独立的泡沫水泥浆,化学泡沫水泥浆在国内很多油田应用取得了较好的效果;3、防窜固井技术人们对环空气水窜的形成原因、影响因素、气窜的物理过程、预测方法及防气窜水泥浆体系做了大量的研究工作,先后研究开发了膨胀水泥、延缓胶凝水泥、触变水泥、可压缩水泥和非渗透乳胶水泥等多种防窜水泥浆体系;在防气窜水泥浆性能评价与预测研究方面,国内外有许多评价和预测水泥浆防气窜性能的模式与方法,它们考虑气井气层压力、浆体结构、水泥浆密度、返深等因素;可以有效地指导防气窜固井设计;4、钻井液转化水泥浆MTC固井技术。
固井施工技术要求
固井施工技术要求固井施工是石油工程中的一项重要工作，其目的是通过注入混凝土或水泥浆以加固井壁，防止油气在地下井筒中泄漏并确保井口的安全稳定。
固井施工的技术要求十分严格，下面将从施工前的准备工作、固井材料的选择、施工过程中的注意事项等方面进行详细介绍。
一、固井施工前的准备工作1. 安全检查：在固井施工前，必须进行全面的安全检查，确保施工现场安全无隐患。
检查重点包括设备是否完好，消防设施是否到位，人员是否具备相应的培训和证书等。
2. 井筒清洁：在进行固井施工之前，必须将井筒进行清洁，确保井筒内表面干净、平滑，以便固井材料能够更好地附着于井壁表面。
3. 地质勘探：进行固井施工前，还需要进行地质勘探，了解井底地层的情况。
地质勘探结果将直接影响固井施工的工艺和固井材料的选择。
4. 设备准备：确定施工前需要使用的固井设备，并确保设备处于良好的工作状态。
同时，还需要准备足够的固井材料，以保证施工的顺利进行。
二、固井材料的选择1. 水泥浆的选择：一般情况下，固井施工会使用水泥浆。
在选择水泥浆时，需要考虑井底的地层情况、井深、孔隙度等因素，以选择合适的水泥浆。
通常情况下，水泥浆的密度应与井底地层密度相匹配，以确保固井效果。
2. 混凝土的选择：在一些特殊情况下，需要使用混凝土进行固井。
混凝土的选择应根据工程需要来确定，同时需要根据设计要求进行调配和施工。
三、施工过程中的注意事项1. 操控固井设备：操作固井设备的人员必须熟悉操作规程，严格按照操作程序来进行操作。
需要注意设备的稳定性和安全性，确保操作人员的人身安全。
2. 控制注入速度：在注入水泥浆或混凝土时，需要控制注入速度，以防止井筒溢流或堵塞。
注入速度应根据地层情况和钻孔尺寸适当调整。
3. 注入压力控制：在固井施工中，注入压力的控制非常重要。
注入过程中，需要严格控制注入压力，以防止对井壁产生不必要的压力，导致井壁破裂或泄漏。
4. 固井质量检查：施工完成后，必须进行固井质量检查，确保固井质量符合设计要求。
固井工艺技术
固井工艺技术常规固井工艺内管法固井工艺尾管固井工艺尾管回接固井工艺分级固井工艺选择式注水泥固井工艺筛管(裸眼）顶部注水泥固井工艺封隔器完井及水泥充填封隔器固井工艺注水泥塞工艺预应力固井工艺挤水泥补救工艺技术漏失井固井技术高压井固井技术大斜度井固井技术深井及超深井固井技术长封固段井固井技术小间隙井固井技术糖葫芦井眼固井技术气井固井技术（一）常规固井工艺常规固井工艺是指在井身质量较好，且井下无特殊复杂情况,封固段较短的封固要求下，将配制好的水泥浆，通过前置液、下胶塞（隔离塞）与钻井液隔离后，一次性地通过高压管汇、水泥头、套管串注入井内,从管串底部进入环空，到达设计位置,以达到设计井段的套管与井壁间的有效封固。
套管串结构：引鞋+旋流短节+2根套管+浮箍+套管串.施工流程：注前置液→注水泥浆→压碰压塞（上胶塞）→替钻井液→碰压→候凝。
保证施工安全和固井质量的基本条件：（1）井眼畅通。
（2）井底干净。
（3）井径规则，井径扩大率小于15％。
（4）固井前井下不漏失。
（5）钻井液中无严重油气侵，油气上窜速度小于10m/h.（6）套管居中，居中度不小于75%。
（7)套管与井壁环形间隙大于20mm。
（8)钻井液性能在不影响井壁稳定、保证井下压稳的情况下，应保证低粘度、低切力、低密度,具有良好的流动性能。
（9）水泥浆稠化时间、流动度等物理性能应满足施工要求。
（10)水泥浆和钻井液要有一定密度差，一般要大于0。
2. （11）下灰设备、供水设备、注水泥设备、替泥浆设备及高低压管汇等，性能满足施工要求。
（二）内管法固井工艺内管法固井工艺是用下部连接有浮箍插头的小直径钻杆插入套管的插座式浮箍（或插座式浮鞋)，与环空建立循环，用水泥车通过钻杆向套管外环空注水泥。
采用该工艺注水泥能减少水泥浆在套管内与钻井液的掺混，缩短顶替钻井液时间。
用该工艺进行表层时，水泥浆可提前返出,从而减少因附加水泥量过大而造成的浪费和环境污染.该工艺一般用于大直径套管固井。
固井施工技术措施
固井施工技术措施1.套管固井技术：套管固井是指通过将管道（套管）插入钻井井筒中，并以适当方式固定，以强化和保护井壁，防止塌陷和渗流现象。
套管的选择应根据地质情况和井筒条件来确定，一般情况下，采用多级套管固井技术，通过分段设置套管，使井筒的强度和密封性更加可靠。
同时，还可以采用套管间灌浆技术，注入合适的水泥浆体，使套管与井壁间形成高强硬的固体结构，提高井壁的稳定性和密封性。
2.泥浆循环和排除气体：在固井过程中，要及时排除井筒中的气体，并保持泥浆的循环稳定。
在钻井过程中，使用泥浆循环系统，通过循环泵将泥浆从井口注入井筒，经过井底孔插入岩心，然后再从套管间隙中回流到地面。
这样可以有效地排除井筒中的气体，并保持井筒的稳定。
另外，还可以通过设置鼓风机和排气口等设备，实时监测和排除井筒中的气体。
3.隔水固井技术：隔水固井是指在钻井过程中，采用一定的技术手段，将井筒中的水尽可能排除，使井底部分仅留有差压，以保证井筒的稳定和固井质量。
在固井过程中，可以通过使用防漏固井泥浆和水基泥浆等，在井筒中形成隔水层，将地层水与泥浆分隔开来，从而保证固井质量。
4.固井质量控制：固井施工过程中，还需要严格控制固井质量，以保证井筒的强度和密封性。
在固井前，需要对井筒进行清洗和酸化处理，同时要进行固井液测试，测试其密度、黏度、流动性等物理指标，确保其符合设计要求。
在固井过程中，要密切监测注入泥浆的压力和流量，保持固井液的稳定性和流动性。
固井后，还需要进行固井质量检测，通过测量固井质量指标，如固井浓度、贯入度等，以判断固井质量是否符合要求。
综上所述，固井施工技术措施是保证油气井井筒强度和密封性的重要措施，通过套管固井、泥浆循环排气、隔水固井和固井质量控制等技术手段的应用，可以有效地保证井筒的稳定性和固井质量，确保油气开采的安全与高效。
水平井固井方法
水平井固井方法
水平井固井方法指的是在建造水平井时采取的一种固井技术。
该方法主要是为了保证水平井壁的强度和稳定性，避免井壁塌方和漏水等问题的发生。
具体的固井方法有以下几种：
1. 钻进液固井方法：将水泥浆注入井孔中，靠压力使其固结。
2. 微泡水泥固井方法：在水泥浆中加入适量的微泡剂，使其形成泡沫状，提高其流动性和固结性。
3. 膨润土固井方法：将膨润土和水混合成浆状，注入井孔中，膨胀后固结。
4. 钢管固井方法：在井孔内安装钢管，并将水泥浆沿着钢管注入，形成固结层。
5. 增强管固井方法：在井孔内安装增强管，再将水泥浆注入管内，形成固结层。
水平井固井方法的选择取决于地质条件、井深、井壁稳定性等因素。
采用合适的固井方法可以有效地保证水平井的安全和稳定。
- 1 -。
固井简介-精品文档
汇报人： 2023-12-15
目录
• 固井概述 • 固井材料与设备 • 固井工艺与技术 • 固井质量评价与检测方法 • 固井工程应用案例分析 • 未来发展趋势与挑战
01
固井概述
定义与作用
定义
固井是指通过水泥浆的注入，将套管 和井壁之间的环形空间固定，以防止 井壁坍塌、油气水窜槽等问题，从而 确保油气开采的安全和稳定。
常规固井设备
包括固井水泥车、混浆泵 、压塞泵等，用于实现固 井过程中的混合、泵送和 压塞等操作。
特殊固井工艺
防气窜固井
采用特殊的水泥浆体系和 施工方法，防止气体在固 井过程中上窜或下窜。
防漏失固井
采用低失水、高强度、防 漏的水泥浆体系，防止水 泥浆漏失。
防腐蚀固井
采用具有防腐性能的水泥 浆体系和外加剂，防止对 套管和水泥环的腐蚀。
固井设备与工具
固井设备
包括水泥车、压风机、搅拌器等，用于输送、搅拌和泵送水 泥浆。
固井工具
如套管鞋、扶正器、胶塞等，用于确保套管居中、提高固井 质量等。
03
固井工艺与技术
常规固井工艺
01
02
03
常规水泥浆体系
包括硅酸盐水泥、铝酸盐 水泥、硫铝酸盐水泥等， 适用于不同地层和井深。
常规固井方法
包括一次性固井、分级固 井、尾管固井等，根据井 况和工程要求选择合适的 方法。
安全管理
固井作业属于高危行业，安全管理是固井作业的重要环节，需要加 强安全管理和培训，提高员工的安全意识和技能水平。
复杂地层
复杂地层是固井作业的难点之一，如高应力地层、破碎地层等，需 要加强地层研究和对策制定，提高固井质量和效果。
THANKS
固井技术操作规程
固井技术操作规程一、操作准备1.确保所有相关设备和工具都已经准备就绪，并且进行了检查和维护。
2.钻井团队必须了解井口的条件和特点，包括井眼直径、地层特征等。
3.根据固井设计要求，准备固井液和固井材料。
4.确定固井过程中的施工步骤和操作流程。
5.检查固井设备，确保其符合安全规范，并且进行必要的调整和维修。
6.与钻井监督员和井下人员进行交流，明确固井过程中的安全注意事项。
二、注水固井1.在开始注水固井前，需要确保井内的井筒清洁，排除杂质和碎屑。
2.注水固井前，需要根据井深和地层特征，确定固井液的密度和粘度。
3.在注水过程中，需要控制注入速度，避免井内压力过高。
4.在注水过程中，需要监测井口压力和固井液流量，并及时调整注入速度。
5.注水固井过程中，需要及时更新注入参数，根据地层反应情况调整注入量。
三、套管固井1.在开始套管固井前，需要确保井壁稳定，没有塌陷和裂缝。
2.根据井眼直径和套管尺寸，选择合适的固井材料进行固井作业。
3.在套管固井过程中，需要保持一定的固井液循环速度，确保井内的固井材料均匀分布。
4.根据固井设计要求，及时监测井口压力和固井液性能，以确保固井质量。
5.在套管固井完毕后，需要进行封堵测试，以确认井内固井质量。
四、固井质量检验1.在固井作业结束后，要进行固井质量检验，包括固井质量抽插、岩心采样等。
2.对固井液进行化验和分析，检查固井液中各种物质的含量和性能。
3.根据固井设计要求，进行封堵测试，检测固井质量和井筒完整性。
4.对固井后的井口压力进行监测，检查固井效果和井内压力稳定性。
五、安全注意事项1.在进行固井作业时，必须遵守相关的安全规范和操作规程。
2.操作人员必须佩戴个人防护装备，包括安全帽、防护眼镜、耳塞等。
3.固井设备必须经过检查和维修，确保其安全可靠。
4.在固井过程中，操作人员必须保持警觉，随时注意井口及井下的情况。
5.在固井作业过程中，必须遵守施工队伍的指挥，严禁擅自操作。
6.在固井作业结束后，必须将作业场地清理干净，并清点设备和工具。
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。
固井技术
管外封 隔器加在低 压井的油层 上部， 上部，可以 减小液柱对 油层的压力， 油层的压力， 防止对油层 的污染。 的污染。
封隔器 低压油层
引鞋
封隔器在低压井固井中的应用
管外封 隔器在高压 油气层的上 部可以提高固 井质量
(双凝水泥浆体系 双凝水泥浆体系 可以替代封隔器) 可以替代封隔器
10、延迟凝固注水泥技术 10、
在下套管前先把缓凝 水泥浆替入井中， 水泥浆替入井中，再下套 管到井底。 管到井底。 优点： 优点：形成的水泥环 比较均匀。 比较均匀。 缺点：施工时间长。 缺点：施工时间长。
三、水泥浆体系
1、普通水泥浆体系 2、正常水泥浆体系 3、高密度水泥浆体系 、 4、低密度水泥浆体系 、 5、抗盐水泥浆体系 、 6、防气窜水泥浆体系 、 7、膨胀水泥浆体系 、膨胀水泥浆体系 8、泡沫水泥浆体系 、 9、MTC水泥浆体系 、MTC水泥浆体系 10、塑性水泥浆体系 、 11、 11、触变水泥浆体系
压差式
机械式
(没有特殊工艺要求尽 没有特殊工艺要求尽 量不要选择分级固井) 量不要选择分级固井
分级箍
分级箍
浮箍 旋流短节 引鞋 一级固井 二级固井
浮箍 旋流短节 引鞋
分级箍在直井中的应用
分级固井容易发生的问题
分级箍开关失灵
两级固井碰压后存在倒返现象
二级固井容易发生窜槽现象
问题解决方法
1、应用压力激动多次操作的方式，或听从工具 方服务人员的建议操作！ 2、一级碰压要缓慢，在开启分级箍前放压检验 倒返情况，然后再碰压开启分级箍循环！二级 碰压发现倒返要反复顶压-放压操作，最后采取 蹩压侯凝（定时放压）的办法！ 3、一级固井水泥量要按环孔容积精确计算，隔 离液要做混合污染试验，分级箍以上套管要加 钢性扶正器等！（临盘固井和高青固井）
个人固井技术总结
个人固井技术总结引言在石油钻井行业中，固井是一个至关重要的环节。
固井技术的好坏直接关系到井筒的完整性和生产效果。
作为一名固井工程师，在过去的工作中我积累了一些经验和总结，现在将其分享给大家。
1. 固井概述固井是指在钻井作业完成后，通过注入水泥浆体到井筒中使井壁固化，形成一道坚固的“固井套管”。
固井的主要目的是确保井筒的完整性，防止地层气体和水返流，同时也起到支撑套管和保护井口环境的作用。
2. 固井设计固井设计是固井工程的关键步骤，它涉及到固井泥浆的选择、注入参数的计算和固井套管的设计等。
在固井设计过程中，需要考虑以下几个因素：•井况评价：包括地层信息、井井型和井深等。
•钻井液性质：钻井液的含水量、密度、黏度、流变性等对固井设计有重要影响。
•井眼完整性：根据井眼尺寸和形状来选择合适的固井泥浆，以确保泥浆能够填充整个井眼。
•环境保护要求：例如地下水保护等因素需要在固井设计中考虑。
3. 固井操作固井操作是固井施工的具体实施阶段。
在固井操作中，需要掌握以下几个关键技术点：3.1 固井泥浆配制固井泥浆配制是指根据固井设计要求，将水泥、混合剂和其他添加剂按照一定比例进行配比。
在配比过程中，需要考虑水泥的品种、含量、加水量、搅拌时间等因素。
同时，还需要控制固井泥浆的密度、黏度、稠度等指标，以确保固井泥浆的性能稳定。
3.2 固井泥浆循环在固井泥浆注入井筒之前，需要进行固井泥浆循环，即将泥浆从搅拌罐经过泥浆循环系统送至井口。
固井泥浆的循环操作需要注意以下几个方面：•确保循环系统的稳定运行，检查泵和管道的状态；•监测泥浆的密度、黏度和流变性变化，及时调整；•注意排除固井泥浆中的气泡和固体颗粒等杂质。
3.3 固井泥浆排空固井泥浆排空是指在注入固井泥浆之前，将钻井液从井筒中排出，确保井筒的清洁。
在排空过程中，需注意以下几点：•严格控制排空速度，避免产生危险情况；•监测排空泥浆的密度和流变性变化；•注意排空过程中可能产生的气体和液体反应。
固井施工技术措施
固井施工技术措施固井施工技术措施是指在井下工程中，为了保持地层稳定，防止井筒坍塌和漏失泥浆等情况，采取的一系列技术措施。
固井施工技术的主要目的是确保井筒的稳定和安全，保证井眼的通畅，以便顺利进行井下作业。
下面将详细介绍固井施工技术措施。
一、固井施工前的准备工作在进行固井施工之前，首先要做好准备工作。
这些准备工作包括：确定固井设计方案、准备好所需的固井材料和设备、核对井下工作情况、清理井眼，确保井筒通畅等。
确定固井设计方案是固井施工的第一步，固井设计方案包括井眼设计、固井材料选择、固井方法等内容。
设计方案要综合考虑井下地层情况、井筒结构、施工工艺等因素，确保固井效果符合要求。
准备好所需的固井材料和设备是固井施工的基础。
固井材料主要包括水泥、沙子、混凝土等，固井设备主要包括搅拌设备、注浆设备、固井管道等。
这些材料和设备的准备要充分，确保在固井过程中能够及时使用。
核对井下工作情况是为了了解井下地层情况和井筒结构，为固井设计方案的制定提供依据。
清理井眼是为了确保井筒通畅，避免在固井过程中发生堵塞等情况。
1.井下地层分析在进行固井施工之前，要对井下地层进行分析，了解地层性质、岩石类型、地质构造等情况。
这样可以帮助确定固井设计方案，选择合适的固井材料和设备。
2.井筒清洗在进行固井施工之前，要对井筒进行清洗，清除井眼中的杂物和粉尘，确保井筒通畅。
这样可以避免在固井施工过程中发生堵塞等情况。
3.固井套管在进行固井施工之前，要安装固井套管，用于支撑井筒和防止井筒坍塌。
固井套管可以起到支撑井壁、防漏失泥浆的作用。
4.固井材料搅拌在进行固井施工时，要将固井材料（水泥、混凝土等）与水进行搅拌，形成均匀的浆液。
这样可以保证固井材料的质量和均匀性，在固井施工过程中起到良好的固井效果。
5.注浆固井在进行固井施工时，要将搅拌好的固井材料注入固井管道，通过固井管道将固井材料注入井筒。
注浆固井是固井施工的主要方法之一，可以确保固井效果符合要求。
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。
固井工艺技术
固井工艺技术固井是石油工业中非常重要的一项技术，它用于确保油井的安全和持续生产。
固井工艺技术是指在油井中注入固井材料，将井口封闭起来，防止油井周围地层中的水、气体和其他杂质进入油井，并保持井下压力稳定。
固井工艺技术包括以下几个步骤：首先是井壁处理。
井壁处理是为了增强井壁的稳定性，防止井壁坍塌。
通常会用到钻井液，在井眼壁上形成一层过滤膜，以防止井壁溶解或冻结。
其次是套管下放。
套管的下放是为了保护井壁、封堵钻井液的污染物、控制油井压力和避免井失。
下放套管时需要注意套管的质量控制、套管的连接、套管的封堵材料等。
然后是水泥浆的排放。
水泥浆是用于固井的重要材料，它能够将井眼中的钻井液和地层中的水、气体等隔绝开来，防止它们进入油井。
水泥浆排放的过程中需要注意水泥浆的搅拌均匀、注入速度、水泥浆的质量等因素。
最后是充填固井材料。
固井材料一般是由水泥和其他辅助材料组成，充填固井材料的目的是封堵井口，防止地层中的水、气体和杂质进入油井。
充填固井材料时需要注意充填的速度、充填的均匀性、充填的压实度等。
除了上述步骤，固井时还要考虑以下几个因素：首先是井眼直径和套管直径的匹配。
井眼直径和套管直径的匹配是为了保证套管能够顺利下放，并且与井眼形成有效的密封。
其次是固井材料的选取。
固井材料的选取要根据具体的井环境和施工条件来确定，以确保固井效果的良好。
最后，固井的质量监控也是至关重要的。
通过合理的监控手段，可以及时发现固井质量问题，并及时采取措施进行调整和处理。
总之，固井工艺技术对于油井的安全和持续生产非常重要。
通过合理的固井工艺技术，可以保证油井的封闭性和压力稳定，防止油井周围地层中的水、气体和其他杂质进入油井，从而保障油田的正常开发和生产。
尾管固井技术措施
尾管固井技术措施尾管固井是石油钻井中的重要环节，是保证井筒完整性和井下安全的关键步骤。
尾管固井技术措施旨在防止井筒失稳、减少井眼破裂和漏失情况的发生，确保井底油气安全输出和井口环境的保护。
本文将介绍常用的尾管固井技术措施，并探讨其优缺点及适用范围。
1. 尾管固井技术概述尾管固井是指在钻井完井阶段，使用特定的水泥浆浇筑到井筒尾部，以保证井筒的完整性和安全性。
尾管固井技术的基本原理是将水泥浆高压注入井筒内，形成环形的封隔层，防止油气外泄和井筒破裂。
2. 尾管固井技术措施2.1 尾管设计尾管设计是尾管固井的首要步骤。
尾管的直径、壁厚、材料选择等都需要根据井筒的特性和下部地层的情况来确定。
尾管设计的合理性直接关系到固井后井筒的完整性和稳定性。
2.2 设备准备在进行尾管固井前，需要准备好相应的固井设备和工具。
包括水泥搅拌装置、水泥泵、管道和尾管位置检测工具等。
同时，还需要确保液压系统、搅拌系统和注入系统等设备的正常运行。
2.3 水泥浆配方设计水泥浆配方设计是尾管固井中关键的一环。
根据井筒的深度、压力和地层环境等因素，设计出适合的水泥浆配方。
水泥浆应具有良好的流动性和充填性，能够在井筒中完全充填空隙，并具有足够的强度和粘结力。
2.4 尾管固井操作尾管固井操作包括水泥浆搅拌、注入、排空和固化等步骤。
首先，将水泥粉和水按照一定的比例混合，搅拌成均匀的水泥浆。
然后，使用水泥泵将水泥浆高压注入尾管中，并通过排空工具排除空气和杂质。
最后，等待一定时间，水泥浆会固化形成强固的封隔层。
3. 尾管固井技术的优缺点3.1 优点尾管固井技术能够有效地保护井口环境，防止油气外泄和井筒破裂。
它能够提高井筒的完整性和稳定性，减少井下事故的发生。
同时，尾管固井技术操作简单、成本较低，适用范围广。
3.2 缺点尾管固井技术需要在井筒深部进行操作，工作环境较为复杂。
同时，由于地层环境的不同，水泥浆的配方和固化时间会有一定的变化，需要钻井工程师根据实际情况进行调整。
尾管固井技术及其设计应用浅谈
尾管固井技术及其设计应用浅谈尾管固井技术是一种在油田开采过程中常用的固井方式。
它的设计和应用对于油田的安全、高效开采具有非常重要的意义。
本文将对尾管固井技术及其设计应用进行一些浅谈，以期能够更好地了解和应用该技术。
一、尾管固井技术的原理和特点尾管固井技术是指在井眼完钻后，通过在井眼内下入钢管（尾管），并将水泥浆灌入尾管与井壁之间的空隙，使其固定在井眼中。
尾管固井技术主要的原理是通过水泥浆的固化，将尾管稳固地固定在井壁上，以实现井眼的密封和固定。
尾管固井技术的特点主要有以下几点：1. 安全性高：采用尾管固井技术可以有效地防止井眼坍塌和井壁失稳的问题，提高了井下工作的安全性。
2. 简便易行：尾管固井技术相对于其他固井方式来说，操作相对简便，上下汇有垂直度，满足要求，整体性好。
3. 成本低：相比于其他固井方式，尾管固井技术的成本较低，适用于一般的油田开采作业。
4. 适用范围广：尾管固井技术在各种井眼条件下均适用，适用性广泛。
尾管固井技术的设计应用主要包括钢管尺寸设计、水泥浆设计和固井质量控制等方面。
1. 钢管尺寸设计：尾管在井眼内的尺寸设计是尾管固井技术设计中的一个重要环节。
尾管的尺寸需要根据井眼的直径、井深和井眼条件等因素来进行设计，以确保尾管的稳固固定。
2. 水泥浆设计：水泥浆的设计是尾管固井技术设计中的另一个重要环节。
水泥浆需要具有一定的流变性能和硬化性能，以确保在注入尾管与井壁之间的空隙时能够有效地固化尾管。
3. 固井质量控制：尾管固井技术的应用过程中需要进行严格的质量控制，包括固井施工过程的监控和固井质量的评估等方面，确保固井质量达标。
尾管固井技术的设计和应用是一个比较系统的工程，需要综合考虑井眼条件、井下环境、固井设备和材料等因素，以确保固井效果符合要求。
三、尾管固井技术的发展趋势和应用前景随着油田开采技术的不断发展和油气资源的逐渐枯竭，尾管固井技术也在不断地进行改进和创新。
未来尾管固井技术的发展趋势和应用前景可以预见是：1. 技术不断更新：随着油田水平井、水平井井眼扩径的应用，尾管固井技术的应用也将不断更新，以适应更多的井眼条件和复杂的井下环境。
4-1固井技术
固井技术
1
概述 井身结构设计 套管及套管柱设计
油井水泥及水泥浆设计
影响注水泥质量的因素
2
概述
1.固井的概念
固井在井眼中下入适当尺寸及强度的 套管柱，然后用水泥浆封固套管与井壁 之间的环形空间的作业。 包括：
套管与下套管 水泥与注水泥
3
概述
2.固井的目的
Ⅲ
Ⅳ
<0
>0
<0
<0
压缩－外挤
拉伸－外挤
z，t
z，t
42
3.2 轴向拉力作用下套管抗挤强度的计算 a. 计算公式
10Tb z A
Pcc dc t 2t
10Ts s A
Pcd c s 2t
2 3 Tb 1 Tb Pcc Ps Pc 1 T 2 T K Pc 4 s s
13
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
不同尺寸、不同强度的套管。即套管系列。
对所用的套管系列作一个统一规定，叫套管规范。规定了套
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
c
1 2
z
t t r r z
2 2
2
根据第四强度理论，可得套管在多向应力下的强度条件为： c s 其平衡方程有：
z t t r r z
2 2
2
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
注水泥（固井技术）第一节. 注水泥设计和计算的基本条件和参数1. 注水泥设计的主要条件与参数:(1)井所在区域;(2)海域水深, 转盘到海平面高度, 转盘到泥线高度;(3)设计井深(测量井深和垂直井深);(4)井眼轨迹, 造斜点, 最大井斜角;(5)井的性质, 探井还是生产井;(6)油气层估计深度;(7)薄弱地层的破裂压力值, 高孔隙地层压力;(8)井底(9)钻井液类型及主要性能;(10)套管资料；(11)套管程序;(12)其它条件；2. 通过实验应取得的参数与资料:(1)水泥浆类型;(2)水泥浆密度;(3)流变性能;(4)自由水含量;(5)失水量;(6)可泵时间;(7)稠化时间;(8)抗压强度;(9)混合水需要量;(10)水泥造浆量;(11)添加剂种类及加入量(固体添加剂为重量百分比, 液体添加剂为体积百分比)。
第二节. 注水泥质量控制和安全措施1. 根据注水泥设计和计算参数作出完全符合井况和钻井作业要求的固井设计。
2. 井眼准备必须达到:①井壁稳定、不垮塌、不漏失;②通过循环和处理后钻井液性能稳定, 井眼畅通无阻卡;③岩屑清除彻底;④地层孔隙压力, 薄弱地层破裂压力准确;⑤通过循环建立正确的循环压力。
为此,要求在完钻后彻底通井划眼, 大排量循环, 彻底清除岩屑。
一般规定,大斜度井固井, 尾管固井, 在电测后至下套管(尾管)前循环通井不少于2～3次。
3. 套管程序必须符合地层情况, 同一井段不得出现两套以上的地层压力,套管鞋一定要坐在坚硬地层。
4. 海上作业, 一般规定, 浮箍至浮鞋之间不得少于两根套管; 浮箍位于油气层底界以下不少于25米。
5. 水泥返高面必须满足产层和复杂地层的封固要求, 一般应根据目的层性质确定水泥返高面:(1)常压油气层固井, 水泥返到油气层顶界以上至少150米;(2)高压油气层固井, 水泥返到油气顶界以上至少300米;(3)隔水套管、表层套管固井, 水泥必须返到泥面;(4)技术套管固井, 水泥一般返到上层套管鞋内以上100米左右;(5)尾管固井, 水泥返至尾管顶部。
6. 根据油田经验, 确定裸眼容积附加数, 保证产层封固要求。
规定如下:(1)隔水管套固井, 按钻头直径计算的环空容积附加数为200％;(2)表层套管固井, 按钻头直径计算的环空容积附加数为100％;(3)技术套管和油层套管, 按钻头直径计算的环空容积附加数为50％;(4)尾管固井, 按钻头直径计算的环空容积附加数为30％;(5)如果采用电测环形容积, 南海西部地区附加数取5％～10％, 渤海地区取30％左右。
7. 保证水泥浆质量:(1)根据井温和地层液体性质选择水泥类别。
如果地层液体中含有硫酸盐溶液, 必须选择高抗硫酸盐型油井水泥;(2)根据井底静止温度,确定是否使用防止水泥强度衰退的添加剂。
例如井底静止温度达110℃时会导致水泥石强度的热衰退, 因此超过110℃时的井必须在水泥中加入水泥重量的35％～40％的硅粉;(3)根据井底循环温度选用缓凝剂和其它添加剂。
井底循环温度预测不准会导致添加剂的错误选择, 以致造成水泥浆闪凝或超缓凝;(4)重视水质检查是保证水泥浆质量的关键因素之一。
例如用淡水配水泥浆, 钻井平台的钻井水应作氯根检验, 凡氯根含量超过500 PPm, 必须更换钻井水。
海上用泥浆池配混合水时, 一定要将泥浆池清洗干净, 否则, 会因钻井液材料而影响水泥浆质量;(4) 必须保证现场材料与化验用材料的性能和质量的一致性。
8. 水泥浆体系必须符合地层和施工要求。
海上固井作业常用的水泥浆体系有如下几种:(1)普通海水水泥浆体系, 适用于无特殊要求的导管固井和作表层套管尾随水泥浆;(2)低失水水泥浆体系, 适用于技术套管固井作尾随水泥浆;(3)低密度、高早期强度水泥浆体系, 适用于大斜度井固井, 全面提高水泥石强度;(4)触变水泥浆体系, 适用于漏失层固井。
当触变水泥浆进入漏失层时, 前缘的流速减慢并开始形成一种胶凝结构。
最后由于流动阻力增加, 漏失层被堵塞。
一旦水泥浆凝固, 漏失层将被有效地封堵;(5)延迟胶凝强度水泥浆体系, 适用于气层固井。
9. 套管注水泥, 打水泥塞或挤水泥, 都必须进行水泥浆性能试验。
10. 水泥浆主要性能必须满足地层和作业要求:(1)水泥浆密度, 必须大于钻井液密度。
在地层承受能力较大的情况下, 对于大斜度井固井,应尽量提高水泥浆密度。
(2)根据地层渗透率和套管程序设计水泥浆失水量, 一般规定如下:①油层井段固井, 水泥浆失水量控制在100～300毫升/30分·7兆帕;②高压气层井段固井, 水泥浆失水量控制在20～50毫升/30分·7兆帕;③尾管固井, 水泥浆自由水为零, 失水量控制在50毫升/30分·7兆帕以下;④大斜度固井自由水为零, 失水量控制在100毫升/30分·7兆帕以下;⑤挤水泥作业的水泥浆失水量依地层渗透率决定, 详见本章第四节。
(3)稠化时间, 稠化时间是由作业时间和地层性质来决定的。
一般固井作业, 稠化时间等于作业时间加上1～2小时, 但对于高压气层固井, 在保证安全施工的条件下,应尽量缩短稠化时间,避免气窜。
11. 套管附件必须配套使用:(1)为提高套管在井眼中的居中度, 必须坚持使用扶正器;(2)为减少钻井液对水泥浆的污染, 必须使用双胶塞固井;(3)为保证下套管安全及固井后水泥浆不回流, 必须同时使用浮箍和浮鞋。
12. 应根据钻井液类型选择和使用有效的前置液类型。
前置液类型分水基型和油基型两类,分别适用于水基钻井液和油基钻井液。
前置液中一般由清洗液和隔离液组成, 可以单独使用也可以配合使用。
常用前置液是由表面活性剂、清水、海水和硅酸钠与纤维素组成的化学物; 隔离液有高粘型隔离液, 如用海泡石水化后通过重晶石调节密度的液体; 多功能隔离液, 它既可用于水基钻井液也可用于油基钻井液; 低密度水泥浆也被用作隔离液使用, 广泛用于大斜度井固井。
海上前置液实例介绍如下:实例一: 9.54米3(60桶)双功能水基前置液(Dual Spacer)泵入程序:①9.54米3(60桶)双功能隔离液;②1.59米3(10桶)钻井水;③3.18米3(20桶)化学清洗剂;④1.59米3(10桶)钻井水。
隔离液组分: 清水4542.5升(1200加仑) + 双功能隔离液母料(Dual Spacer)272.16公斤(600磅) + 辅助剂(MIX Aid)15.14升(4加仑) + 消泡剂15.14升(4加仑) + 加重晶石调整至所需要密度。
实例二: 9.54米3(60桶)海泡石高粘型隔离液泵入程序:①9.54米3(60桶)海泡石隔离液;②1.59米3(10桶)钻井水;③3.18米3(20桶)化学清洗剂;④1.59米3(10桶)钻井水。
隔离液组分: 海泡石408.23公斤(900磅) + 清水8176.55升(2160加仑) + 消泡剂18.93升(5加仑)。
当上述材料搅拌至出现较高粘度后加重晶石调至所需密度。
实例三: 9.54米3(60桶)双功能油基前置液本实例的60桶双功能油基前置液是由下列材料混合搅拌, 呈现一定粘度后加重晶石调至所需密度, 材料如下:清水 7.5米3Sem-7 227.13升(60加仑)Musel-A 227.13升(60加仑)A型表面活性剂(Dual Spacer Surfactant A) 68.14升(18加仑)B型表面活性剂(Dual Spacer Surfactant B) 45.43升(12加仑) 辅助剂(Mix Aid) 22.71升(6加仑)消泡剂 22.71升(6加仑)13. 注水泥设备是实现固井作业的基本条件。
注水泥设备除了具有长时间泵注能力外, 它还必须具有水泥浆再循环系统, 提高水泥浆密度均匀性, 保证固井质量。
14. 注水泥作业前必须正确掌握薄弱地层破裂压力和高孔隙地层压力, 全过程维持对地层的超平衡压力而又不压漏地层, 保证固井作业成功。
第三节. 注水泥计算注水泥计算通常包括如下内容:──水泥浆计算──水泥量计算──顶替量计算──碰压前最高压力计算──作用在地层上的静液柱压力计算──水泥浆流型计算: 按API规范10(SPE C10)第5版(1990年7月1日)附件J “水泥浆在管内和环空压力降塞流和紊流流量计算程序”进行。
现分述如下:水泥浆计算项目包括水泥浆密度、混合水和造浆率。
API标准10A 已规定了各级纯水泥的用水量, 因而可以获得相应的水泥浆密度、造浆率。
API规定见表6-27。
上表中的用水量仅是纯水泥用水量, 而不是水泥浆体系中的用水量。
如果加入某些固相添加剂后, 按规定需要增加配浆水量。
例如, API规定, 每添加1％的搬土粉(水泥重量比)需增加5.3％(水泥重量比)的水, 但并非所有加入的固相添加剂都需增加用水量, 如哈里波顿的SSA-2(粗目硅粉)和常用的加重材料赤铁矿粉都不需增加水泥浆系统中的用水量。
不论何种添加剂的加入会改变水泥浆系统中的水泥浆密度、混合水和造浆率。
水泥浆密度等于水泥浆各组合的质量总和除以它们所占的绝对体积之和。
关系式如下：SGs= （Wc + Ww + Wa） / （ Vc + Vw + Va）式中: SGs──水泥浆密度克/厘米3;Wc──水泥重量公斤;Ww──水重量公斤;Wa──添加剂重量公斤;Vc──水泥体积升;Vw──水体积升;Va──添加剂体积升。
水泥浆密度是以一袋水泥为基础计算的, 其单位是克/厘米3。
造浆率是每袋水泥加上所用的水和添加剂的体积, 其单位升/袋。
每袋水泥是以42.63公斤(9.4磅)为重量标准。
下面是五种不同情况的水泥浆计算举例:(1)计算纯水泥浆的密度和造浆率设水泥浆为G级水泥 + 44％(水泥重量比)水造浆率Ys = 总体积/袋Ys = 32.33(升/袋)(2)加入添加剂需增加水的水泥浆计算水泥浆密度、造浆率和用水量。
G级水泥 + 2％预水化搬土的水泥浆，预水化搬土的效率是干混合搬土的4倍, 2％的预水化搬土相当于8％的干混合搬土, 而API规定每添加1％的干搬土粉需增加5.3％(水泥重量比)的水, 因此, 本例题中需增加水:42.63×5.3％×8 = 18.07(公斤)SGs = ─────── = 1.58(克/厘米3)50.72×1000Ys = 50.72(升/袋)Vw = 18.76 + 18.07 = 36.83(升/袋)式中: Vw──每袋水泥用水量(3)加入添加剂不需增加水的水泥浆计算水泥浆的造浆率。
G级水泥加44％的水的水泥浆, 计算配制密度为2.22克/厘米3所需的赤铁矿粉(绝对体积为0.0244加仑/磅)。