固井与油气层保护
什么是固井
什么是固井一、固井：在已钻出的井眼中下入一定尺寸的套管，并在套管与井壁或套管与套管之间的环形空间内注入水泥的工艺过程。
二、井身结构包括以下几方面的内容：所下套管的层次、直径、各层套管下入的深度、井眼尺寸（钻头尺寸）、各层套管的水泥反高等。
三、设计井深的主要依据：地层压力、地层破坏压力和坍塌压力。
四、套管的类型：⒈导管；⒉表层套管；⒊技术套管；⒋生产套管；⒌尾管。
五、井深结构设计的原则：①能有效的保护油气层，使油气层不受钻井液的损害；②能够避免漏、喷、塌、卡等复杂情况产生，保证全井顺利钻进，使钻井周期达到最短；③钻达下部高压地层时所用的较高密度的钻井液产生的液柱压力，不至于把上一层套管鞋处薄弱的裸露地层压裂；④下套管过程中，钻井液液柱压力和地层压力之间的压差，不至于造成卡阻套管。
六、套管柱的受力：轴向压力、外挤压力和内压力。
七、套管柱的附件：⒈引鞋（套管鞋、浮鞋）；⒉回压法；⒊套管扶正器；⒋磁性定位套管；⒌联顶节。
八、水泥熟料主要成分：①硅酸三钙（C3S）；②硅酸二钙（C2S）；③铝酸三钙（C3A）；④铁铝酸四钙（C4AF）。
九、水化作用：油井水泥与水混合后，水泥中各种矿物分别与水发生水解和水化反映，某些水化产物还能发生二次反映。
十、水化反映的不断进行水泥浆形成水泥石可分为三个阶段：①胶溶期；②凝结期；③硬化期。
十一、稠化时间：指油井水泥浆在规定压力和温度条件下，从开始搅拌至稠度达100Bc所需要的时间。
十二、稠度：水合水泥混合后会逐渐变稠，变稠的速率。
十三、注水泥的设备：水泥车、水泥混合漏斗、水泥分配器、水泥头、胶塞、储灰罐。
十四、碰压：胶塞被推至浮箍时，泵压突然升高。
十五、注水泥主要工序包括：循环和接地面管汇→打隔离液→顶胶塞→碰压→候凝。
十六、提高泥浆的顶替效率：⒈紊流顶替；⒉打前置液；⒊活动套管；⒋调整完井液和水泥浆的性能；⒌使用扶正器。
十七、引起油、气、水窜的原因：水泥浆在凝固过程中的失重是导致油、气、水窜的主要原因，井壁存在泥饼、水泥硬化过程体积收缩也是造成油、气、水窜的原因。
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。
关于油基钻井液钻井的固井技术的几点思考
关于油基钻井液钻井的固井技术的几点思考发布时间：2021-03-26T12:00:16.790Z 来源：《中国科技信息》2021年3月作者：薛中华[导读] 油基钻井液具有抑制性强、润滑性好、抗污染等诸多优点，能够有效的降低钻井事故，从而提高钻井效率，因此被广泛的应用与深井、超深井的钻井工作中，并取得了良好的应用效果。
中石化胜利石油工程有限公司固井技术服务中心山东东营薛中华 257000摘要：油基钻井液具有抑制性强、润滑性好、抗污染等诸多优点，能够有效的降低钻井事故，从而提高钻井效率因此被广泛的应用与深井、超深井的钻井工作中，并取得了良好的应用效果。
本文将从油基钻井液钻井的固井难点出发，深入研究油基钻井液的固井技术，以供相关从业人员借鉴学习。
关键词：油基钻井液；钻井；固井技术引言：由于油基钻井液具有较强的抗污能力以及良好的储层保护能力，因此在深井、超深井、页岩气井领域中迅速被推广应用，受到了业内的广泛好评。
为促进油基钻井液的应用，首先要分析固井工程中可能遇到的难点，如井壁和套管清洗困难、滤饼难以清除、顶替效率低等，本文将立足于固井难点的形成原因，探讨油基钻井液钻井的固井技术。
1油基钻井液概述油基钻井液是指用油作连续相、水作分散相、乳化剂作稳定剂，形成油包水乳化钻井液，与水革钻井液相比，油基钻井液具有抗盐钙侵蚀、抗高温、润滑性好、利于井壁稳定等特点。
因此，在进行复杂地层钻井时，应用油基钻井液的效果显著，更有利于保护油气层。
但是，油基钻井液的应用，对生态环境的影响较大，而且成本较高，由此也给其广泛应用带来了一定的难度。
在采用油基钻井液进行钻井处理时，存在一些固井难点，需要加以研究和控制。
2.油基钻井液钻井的固井难点2.1井壁和套管清洗困难，滤饼难以清除使用油基钻井液会造成井壁和套管清洗困难，滤饼难以清除，从而降低水泥环的胶结质量。
原因在于：①油基钻井液黏度高，附着力强；②油包水钻井液在静置或低剪切速率小，会形成高弹性类胶凝结构；③在油基钻井液体系特别是油包水乳化钻井液中，乳化剂和润湿剂的使用往往使井壁岩石表面变为亲油，水泥环难以与第二界面形成良好胶结；④国内外对水基钻井液滤饼的形成、破坏、整体固化机理进行了广泛研究，但对油基钻井液滤饼的形成机理、置换机理研究很少，认识不足，因此难以形成有效的针对性措施。
固井工艺技术介绍
DRI
固井可能带来的危害
涩北气田气层埋藏浅，分布井段长（408.0-1738.2m），层数多（54-79），气水界面复杂, 浅层气、浅层盐水活跃。台H6-1井、台6-7井，一开钻至800m下入表层套管固井后，候凝过
程中套管外地表窜出盐水和水溶气，被迫报废
台 H6-1 井 339.7mm 表 层 套 管 固 完井候凝时，北东方向约 250 米冒气水后目前情况 台 6-7 井 273mm 表层套管固 完井候凝时，地表窜出盐 水和水溶气
前 言
DRI
固井可能带来的危害
井喷——灾难性后果（墨西哥湾事故）
灌香肠、插旗杆——整井报废，单井段报废，经济损失巨大
挤毁套管——整井报废，单井段报废，经济损失巨大 油气水窜——单井段报废，降低开发效益
环空带压——开发隐患，增加作业成本、环境危害
超缓凝——延长作业时间、增加作业成本 返高不够——降低封固质量，增加补救作业成本 过早套损——单井报废，增加作业成本，降低开发效益
～100kN于悬挂处→憋压剪断球座销钉→开泵进行循环钻井液→
注前置液→注水泥浆→释放钻杆胶塞→替钻井液→钻杆塞与空 心耦合（耦合前降低替入排量） →碰压→放回压，检查浮箍是 否倒流→上提中心管，循环出多余的水泥浆→起钻候凝。
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钻井研究院
第一单元
固井工艺技术
DRI
尾管固井
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尾管悬挂器
专门研究如何用化学方法解决固井过程中遇到的问题。
具体地说，水泥浆化学就是通过研究水泥浆的组成和性 能，且予以科学地控制和调整，最终达到封隔地层、保 护储层和支撑套管的目的。
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钻井研究院
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钻井研究院
第一单元
保护油气层的固井技术
固井技术被广泛用于保护油气层，是油井完井中至关重要的步骤。本演示将 详细介绍固井技术的各个方面。
固井技术的定义和作用
1 定义
2 作用
固井是用钢管等材料在井壁和油管周围形成 一定尺寸的密封隔层，使油气管道在井内保 持固定位置。固井是油井完井的关键性步骤。
固井技术可以保护油气层免受地质灾害、减 少污染风险，同时确保油气生产能够顺利进 行。
固井技术的应用案例和效果
1
南海海域深水油水井固井成功
2
北海海域高强别墅顶部水泥固 井成功
3
川南气田供气井固井成功
固井技术的基本原理
井眼环空控制原理
控制井筒环空大小并调节泥浆密度以防止井眼坍塌 和杂物进入井内。
水泥浆充填原理
在固井过程中使用水泥浆充填井眼，使固体凝固并 支撑井段。
压力平衡原理
在固井过程中，需要平衡井口各种压力。否则就可 能导致压力过大或过小而影响油气生产。
常用的固井技术方法的石灰岩、砂岩和泥岩等进行固井处理。
固井技术的挑战与发展
技术难度
目前，随着油井开采领域的不断发展，固井技术 的难度也在不断提高。
环境考虑
固井技术需要考虑环境保护和可持续性，需要更 好地结合使用现代科技手段和传统工艺。
固井技术的安全性考虑
固井技术需要在安全的环境下进行，操作过程需要符合相关的安全标准。技 术工人应该接受专业培训，并且遵守相关的规定和法规。
2
水泥浆双重固井
采用不同颜色、密度或压缩系数的水泥浆，以形成双重密封点固井。
3
梦想固井工艺
一种新型固井技术，主要是利用裂缝封堵技术解决井筒水化学难题。
固井过程中可能遇到的问题
气体外漏
套管的分类及作用及应用
套管的分类及作用及应用套管，又称为套管管柱，是钻井工具中的一种重要组成部分。
它在石油工程中起到了多种作用和应用。
下面将详细介绍套管的分类、作用及应用。
套管根据其功能和用途的不同，可以分为固井套管、衬管、精细套管、油套管和套管连轮等几种类型。
下面将逐一介绍。
首先是固井套管，它是钻井中最常用的一种套管类型。
固井套管主要用于进行固定井壁、保护地层、控制井漏等作用。
在钻井过程中，当钻进井眼时，必须及时下套管进行固井。
固井套管能够防止井壁塌陷、分层突破等情况的发生，确保钻井安全。
衬管，顾名思义，是用于衬砌井眼和保护地层的一种套管。
衬管是在套管内进行的一种套管工艺，也叫做"套套管"。
在钻进井眼后，如果地层出现问题，如地层塌陷、产实压力异常等，就需要进行衬管操作。
衬管能够提高钻井的成功率，有效保护地层。
精细套管是一种继固井套管和衬管之后的一种套管类型。
精细套管通常是在孔隙型油藏和有害井筒条件下使用的。
精细套管细段直径小于一般套管细段的裸眼孔下，可以减少钻井液污染。
而在有害井筒条件下使用精细套管，能够有效保护完井筒和井筒内设备。
油套管属于一种特殊的套管类型，它是用于保护油气井的一种套管。
油套管的材料和规格有严格的要求，一般是采用高强度、耐腐蚀的特种管材。
油套管在油气井中起到了关键的作用，可以保护油气层、防止井漏和井壁塌陷等。
套管连轮是一种用于提升和下放套管的装置。
套管连轮的主要作用是进行套管的悬吊、运输和放置。
它是连接钻井管柱和套管之间的重要工具，承担着将套管从地面运送到井底、将套管固定在井内的重要任务。
至于套管的应用，主要有以下几个方面：首先是石油工程领域的应用。
套管在石油工程中起到了重要的作用，如保护井壁、控制井漏、增加井壁稳定性等。
它是保证钻井安全和油气开发顺利进行的关键工具。
其次是地热能开发中的应用。
地热能是可再生的清洁能源，而套管在地热能开发中起到了固定地热井壁、保护地层等作用。
此外，套管还常用于煤矿开采、地矿调查、工程地质等领域。
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。
保护油气层技术
保护油层技术的主要内容： 目前，国内已经形成以下成熟的系列技术： 1、岩心分析技术； 2、储层敏感性评价； 3、地层损害机理研究； 4、保护油层的工艺技术（核心是工作液技术）； 5、保护油层的评价技术：室内评价方法与评价标准、 矿场评价技术； 6、保护油层技术的配套和系列化； 7、保护油层技术的经济评价； 8、保护油层的计算机模拟技术。
特点： 1、将无法消除的造成油层损害的不利因素转化为保护 油层的必要条件，从根本上解决了正压差问题，大大 解放了钻井技术：对正压差大小、固相要求、浸泡时 间……都可不作要求。 2、只与油藏孔喉结构与泥浆中固相粒子级配有关，因 此适合于各类泥浆，多种油藏。 3、不必虑察固井的损害。 4、成本低，操作十分简单：对泥浆性能无大的影响， 且有利。 5、可完全解决钻井、完井过程中油层损害问题。
4、润湿性、毛管现象引起的地层损害 （1）水锁 （2）润湿反转 （3）乳状液堵塞 （4）气泡堵塞 …… 5、地层温度、压力变化引起的地层损害。
由于油层损害机理是油层保护技术的关键，而不同 油层及不同工艺的损害机理都不相同，因此在进行油 层保护技术研究时，必须作针对性的研究实验。
储层损害的评价技术： 室内评价： 模拟工作液体系及工况（地层岩心、温度、压 力……）对具体作业进行损害和保护评价，为现场实 用提供依据。 矿场评价： 试井评价：如表皮系数、损害系数、完善指 数…… 产量递减分析： 测井评价：
1、不该进入油层的工作液的液相、固相组分尽量不进入油层； 2、必须进入油层的工作液，必须与油层组成结构相配伍； 3、有可能则采用暂堵技术； 4、预防为主，但相应的解堵技术还是必要的； 5、必须让保护油层的各种技术措施与原作业环节的技术要求 协调一致； 6、各项保护油层技术应系统优化形成系列； 7、避免井下事故。 工作液是造成油层损害的普遍而主要的原因，但油层保护 又必须通过工作液来实施完成。
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
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。
保护油气层技术--石工1207
5、、油气层敏感性评价包括速敏、水敏、盐敏、碱敏、酸敏、应力敏感、温度敏感等七敏实验。
7、敏感性评价一个流动实验流程中必须包括三个部分：动力部分，岩心夹持器，计量部分。
28、引入有效半径后，当油层未受污染时有re=rw；油层受到污染re＜rw；油层改善时re＞rw。
29、对于均质储层，当表皮系数S>0时，储层受到伤害；S=0时，未受到伤害；S＜0时，储层得到强化或改善。通常当S=0-2时，储层轻微损害；当S=2-10时，损害比较严重；当S＞10时，严重损害。
30、解堵方法：化学解堵、机械解堵
35、高岭石和伊利石是典型的速敏性粘土矿物，蒙脱石是水敏性粘土矿物。
36、了解地层孔喉特征的方法有：压汞曲线、半渗透隔板法和离心法。
37、影响油气层损害程度的工程因素：压差、浸泡时间、环空返速、钻井完井液性能
三、简答
1、保护油气层的重要性：
a.勘探过程中,保护油气层工作的好坏直接关系到能否及时发现新的油气层、油气田和对储量的正确评价。b.保护油气层有利于油气井产量及油气田开发经济效益的提高。c.油气田开发生产各项作业中,搞好油气层保护有利于油气井的稳产和增产。
3、岩石和微粒的润湿性。4、液体的离子强度和PH值。5、界面张力和流体粘滞力。6、是影响微粒堵塞的主要因素，当微粒尺寸接近于孔隙尺寸的1/3或1/2时，微粒很容易形成堵塞；微粒浓度越大，越容易形成堵塞；（2）孔壁越粗糙，孔道弯曲越大，微粒碰撞孔壁越易发生，微粒堵塞孔道的可能性越大；（3）流体流速越高，不仅越易发生微粒堵塞，而且形成堵塞的强度越大；（4）流速方向不同，对微粒运移堵塞也有影响。
保护油气层技术
绪论
案例 某低压、低渗油田，勘探初期，钻9口
探井，仅5口获工业油流，日产仅4～6吨 所钻地层属多压力层系，上部地层压力
系数1.15～1.20；下部0.95～1.0 为搞清该构造的产能和储量，技套下至
低压油层顶部；换用密度1.03g/cm3优质无膨 润土生物聚合物钻井液，并加入暂堵剂
绪论
钻开油层后中途测试，日产油69.9m3， 表皮系数-0.31，证明油层未受损害
岩石油层物理性质
◇当有一长度为L ，横截面积为A的岩心，使 其充满粘度为µ的流体，并在压力p1下流过岩 心，若出口压力为p2，对应的流量为Q。由 达西定律，有
Q K A p1 p2 L
岩石油层物理性质
或
QL
K
A(p1 p2)
◇若粘度为1mPa·s的流体，在105Pa的压力降
下，通过横截面积为1cm2、长度为1cm的岩心， 当流量为1cm3/s时，岩心渗透率为1 µm2， 称为达西；常用10-3 µm2表示
要参数
岩心分析 岩心分析概述
岩心分析概述
▪ 岩心分析的目的
全面认识油气层的岩石物理性质及岩石中敏感 性矿物的类型、产状、含量及分布
hK
Pe - Pa Q ln(Re/ Ra)
(3)
hK
Pa - Pwf Q ln(Ra / Rw)
(4)
hKa
岩石油层物理性质
其中，K 为地层受到损害后的平均有效渗透 率将（2）、（3）、（4）式代入（1）式，有
Q ln(Re/ Rw) Q ln(Re/ Ra)
K
K
Q ln(Ra / Rw)
Pe Pwf Pe Pa Pa Pwf (1)
式中 Pe － 供给边界压力 Pa － 损害区与未损害区界面处地层压力 Pwf －井眼周围损害后井底流动压力 （未损害时为P/wf ）
固井技术安全交底模板
一、交底对象项目全体固井作业人员、管理人员及监督人员。
二、交底时间年月日时三、交底内容1. 固井作业概述固井作业是油气井施工的重要环节，其主要目的是将水泥浆注入井筒，封堵油气层、保护油气层、防止井漏等。
固井作业安全关系到人员生命财产安全及油气井的正常生产，因此必须严格执行安全技术交底。
2. 固井作业风险分析- 人员伤害风险：高处作业、机械伤害、触电、火灾等。
- 设备损坏风险：设备故障、操作不当等。
- 环境污染风险：水泥浆泄漏、油气泄漏等。
3. 安全操作规程- 人员安全：1. 作业人员必须穿戴好个人防护用品，如安全帽、防尘口罩、防毒面具、防护手套、防护鞋等。
2. 作业人员必须熟悉固井作业流程和安全操作规程，遵守操作规程，不得违章操作。
3. 高处作业人员必须系好安全带，并检查安全带是否完好。
4. 严禁酒后作业、疲劳作业。
- 设备安全：1. 设备必须定期检查、维护，确保设备运行正常。
2. 作业前必须对设备进行试运转，确认设备无异常。
3. 严禁使用损坏、老化、磨损的设备。
- 环境安全：1. 水泥浆泄漏时，应及时清理，防止污染环境。
2. 油气泄漏时，应立即关闭阀门，防止油气扩散。
3. 作业现场应配备消防器材，确保消防安全。
4. 应急预案- 人员伤害：立即停止作业，将伤员送往医院救治，并报告上级领导。
- 设备损坏：立即停止作业，检查设备故障原因，并及时修复。
- 环境污染：立即停止作业，采取措施防止污染扩散，并报告上级领导。
5. 其他注意事项- 作业人员必须参加安全培训，了解固井作业安全知识和技能。
- 作业现场应设置安全警示标志，提醒作业人员注意安全。
- 作业人员应相互配合，确保作业安全。
四、交底要求1. 作业人员必须认真听取安全技术交底，并掌握安全操作规程。
2. 作业人员必须遵守安全操作规程，不得违章操作。
3. 作业人员必须参加安全培训，提高安全意识和技能。
五、交底人（签名）六、接受人（签名）七、日期年月日。
固井
水平井固井技术摘要：提高水平井固井质量以适应油田进一步勘探开发的要求是钻井工程研究的一项重要课题，本文首先分析了水平井固井的技术难点，进而从水泥浆的体系、套管的安全下入、附件的优选与应用、现场施工技术等方面进行研究并提出了保证水平井固井质量的技术措施，现场实践取得显著效果，形成了系统、成熟的水平井固井技术。
这对水平井固井质量的提高具有重要的指导作用。
关键词：水平井固井水泥浆施工技术套管扶正器1、前言水平井一般是指井斜角大于或等于86。
且井身轨迹在油气层中穿行一段长度的定向井，它是通过增加与储层接触的面积来改变泄油结构以降低液流速度与压降的实用钻井技术。
油田生产实践也证明，水平井的应用在利用钻井手段保护和解放油气层、提高采收率、增加油层产能方面效果是显著的。
固井是水平井钻井的一个关键技术，同直井和常规定向井相比难度增大。
水平井固井需要解决的突出问题表现在两个方面：一个是如何确保有足够强度的套管柱能够克服阻力顺利下至设计位置；一个是在大斜度或水平井段完全充填优质水泥浆。
固井问题成为水平井钻井技术发展的“瓶颈”。
实验室研究和现场经验表明，裸眼完井有碍于它的完整性和长期稳定性，成功的注水泥将会延长水平井的寿命，并能有效的对产层井段封隔，保证了采、注及增产措施的有效实施。
通过两年来的研究、实践，总结出了一套较为成熟的水平井固井技术，水平井固井现场施工实际操作水平也得到了长足发展和提高。
固井质量得到有力保障，满足了油田跨越式上产的需要。
2、水平井固井的难点2.1套管的安全下入问题套管能否顺利通过弯曲段进入水平井段，是钻井井眼轨迹设计的关键依据之一。
由于水平井的轨迹控制的原因，实钻和设计不可能完全符合，因此下套管前必须以实际资料进行弯曲度和摩阻两方面的校核。
2.2替净问题沿着环空下部，由于岩屑和重晶石的沉淀堆积或固相颗粒浓度提高导致粘度增加，水泥浆很难驱替干净而充填。
大斜度（井斜大于30?）段和水平井段的问题更加突出。
第三章固井、完井
a、定义：A、B、C、D、E与F级油井水泥，是硅酸钙为主要成分的水泥熟料， 加入适量石膏和助磨剂，磨细制成的产品。 在粉磨与混合D、E、F级水泥般的过程中，允许掺加适宜的调凝剂， 并要求助磨剂对强度没有负面影响。
G、H级油井水泥，主要成分与前面相同。加入适量的石膏或石膏和 水，磨细制成的产品，在粉磨与混合 G、H级水泥过程中不允许掺加任何 其它外加物。
a、地层压力；b、破裂压力；c、坍塌压力；d、地应力
所谓地层压力剖面就是地层压力随井深的变化。如图 8-2 ， 就是随井深的加深而增大的。
3、按实际情况决定各层套管下入深度 如确知井下压力不高，不压裂地层之时，可不
必按破裂压力来确定各层套管的下入深度。而按该地区
的实际情况而定，这样节省套管，节省水泥，减少施工 程序。
三、下套管
(一)、套管柱的外载 1、轴向载荷：主要是拉力。拉力过大，将引起连接丝扣（圆
扣）被拉坏而断裂。而管体被拉断的情况很少，不允许存在 轴向压力，只在较少场合下出现受拉压力（为什么？防止弯 曲，不居中） 1）浮力：套管在井内钻井液中因管体排开钻井液而受到浮力。 套管受浮力的效果可以认为是套管的线密度因浮力作用而变 小，其影响用浮力系数计算，表示管柱受浮力后剩余重量为 其在空气中重要的百分数。
它是下在表层套管与油层之间的。 可以下多层，也可以不下，由具体情况条件而定。
浅井：地质条件不复杂，技术套管少或没有
深井：地质条件复杂，技术套管层多。 技术套管保证满足不等式Pf≥Pd≥Pp。
4、油层套管：油井钻完以后下的最后一层套管，直径最 小。 功用以封隔油、气、水层，以及不同物性的油气 层，以利于分层开采，防止底水并形成生产通道，或
弯曲应力等，多以安全系数的方式计入。
固井质量测井解释评价技术
图7-21 水泥胶结——变密度测井示意图 1——电缆 2——发射器 3——CBL接收器 4——VDL接收器 5——套管 6——水泥环 7——地层
变密度
SBT
水泥密度
声波变密度测井原理
扶正器
发射探头
接收探头1
接收探头2
扶正器
套管波
地层波
新软件计算结果 俄罗斯软件计算结果对比
一号井模拟井
俄罗斯牛X井SGDT-CBL/VDL评价和胶结分级结果(噪声消除)
SBT图象正确反映一界面胶结情况
锦X井SBT解释成果图（中等胶结）
锦X井SBT解释成果图（窜槽）
DX井SGDT-CBL/VDL评价和胶结分级结果 (微间隙)
判断微间隙
混浆带变化过程
9.19
8.1
10.36
10.36
检测下错的套管程序及位置
检查固井质量,评价两个界面的胶结情况 确定套管接箍位置 测量地层放射性强度进行地层对比 确定水泥返高及混浆带位置 可以评价高速地层固井质量 确定管外工具位置 确定套管程序及管外扶正器位置 测量环空充填介质密度及套管偏心率 测量套管壁厚度 区分水泥环的微间隙与水泥量缺失 确定管外水泥充填情况
模型系数的熵—环空水泥充填量
评价参数及胶结分级标准
一界面的胶结指数为： FD=(AMx-AM )/(AMx-AMn)； 二界面胶结指数为： SD=(COR-CORmn)/(CORmx-CORmn)； 环空水泥充填率(声充填率)为： FL= (SHN-SHNmn)/(SHNmx-SHNmn)。
注水泥的质量要求
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。
油气层保护技术
映油层损害大小的参数,均可用不 稳定试井数据计算,二者之间存在 如下关系 CR={ln(Re/Rw)}/{ln(Re/Rw)+S} 式中，Re 为油层供给半径，Rw 为 井眼半径。 7.什么是产能比？什么是表皮系 数？写出二者之间的关系式， 指出 符号的意义。 答： 产能比是指在相同生产压差条 件下， 油气层受到损害后的产量与 假定未损害时的理想产量之比， 用 PR 表示表皮系数是描述井底附近 地带的储层因受到损害而引起的 液体渗透流阻力增加的数值， 用表 示。 二者是描述油层损害程度的参数, 均可用不稳定试井数据计算.二者 之间关系为: PR={ln(Re/Rw)}/{ln(Re/Rw)+S} 式中 Re 为地层供给半径， Rw 为油 井半径 8、盐度敏感性实验的目的、意义 及实验方法各是什么？ 答： 盐度敏感性试验的目的是测定 当注入液体的矿化度逐渐下降时 岩石渗透率的变化， 从而确定出使 渗透率明显下降时的临界矿化度， 其意义在于； 在设计钻井液完井液 时， 将其矿化度至少保持临界盐度 以而避免对储层造成严重影响， 试 验方法是： 首先按自行制定的浓度 范围配制不同浓度的盐水 （最高浓 度应保持岩石不发生水敏） 。然后 按浓度由高至低的顺序注入岩芯 进行驱替。 每更换一次盐水， 应先 用该盐水驱替 10－15Vp, 浸泡 24 小时后测其渗透率。 最后以盐水浓 度为横坐标， 以渗透率为纵坐标作 图，由曲线确定出临界盐度。 9.什么是油层损害？其核心问题 是什么？危害是什么？ 答： 油气层损害是指在油井完井及 生产阶段， 在储层中造成的减少油 气层产量或降低注液注气效果的 各种阻碍。 油气层损害的核心问题 是： 在压差作用下钻井液完井液中 的滤液和固相侵入油层， 引起储层 岩石的结构及表面性质发生改变， 从而使井眼附近地带的渗透率大 大下降。 油气层损害后， 一方面影 响单井产量，严重时，可“枪毙” 油层， 另一方面有可能丧失发现油 气层的机会。 10.保护油气层的主要思路是什 么？ 答：保护油气层的主要思路是： ①不该进入的工作液要使之不进 入,至少的进入。 ②不可避免要进入的流体应该是 良性的、 配合性好的、 最好的无固 相的， 进入深度应控制在有效的范 围内。 ③凡是已进入的液相、 固相 都能用化学方法或物理方法解堵、 排液.④在油气层段钻进和完井施 工时， 要强化技术组织管理、 力争 消除井下事故的复杂情 况,尽量减少缩短池层浸泡时间. ⑤保护油气层以“预防为主” 。 11.储层保护研究和实施程序是什 么？ 答： ①首先分析储层孔隙结构的特 点、 所含粘土矿物类型、 分布、 数 量、 地层水的性质及各种微粒的类 型,研究潜在影响;②根据潜在影 响,进行敏感性评价确定出储层的 敏感程度;③从潜在影响和敏感性 出发研究损害机理;④根据机理选 择完井及完井技术,提出保护措施; ⑤按油田作业工序逐一实施保护 措施; ⑥用测井或试井的办法评 价保护措施的对应效果,由反馈效 果进一步研究机理,完善保护技 术. 12.什么是绝对渗透率、有效渗透 率及相对锁透率？答： 绝对渗透率 是反映岩石渗透性大小的物理参
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固井油层保护技术之分级注水泥工艺
长封固段井易造成水泥窜槽、砂 堵蹩泵、水泥失重等问题，将会对油 气层造成严重的损害。为保护油气层 应采用分级注水泥工艺（见图），把 长封固段改为短封固段。亦用在漏失 井和多套压力层系固井上。此工艺主 要在草桥古潜山和滨南火成岩油藏应 用。
分级箍
分级箍
浮箍 旋流短节 引鞋 一级固井
管外封隔器可
以用在易出砂松 软的地层，用来 恢复地层的应力， 防止地层出砂。 射 孔 在河家、牛庄、 胜坨等油田的到 应用。
水泥填充
油 层 封隔器胶 筒与不同井 径贴紧并压 实地层
固井油层保护技术之配套固井工艺技术
胜利油田地质复杂，油藏较多，差异很大。特别是随着油田开发，井下情 况越来越复杂，针对不同情况，应该采用不同的工艺技术，应该是工艺工 具外加剂等综合技术的应用来实现保证固井质量和保护油气层。 ◆封隔器+分级箍固井工艺 ◆水泥伞+分级箍固井工艺 此工艺解决了草桥油田古潜山的严重漏失造成 的水泥返高不够和固井质量差的难题。 ◆连续式双级注水泥防漏工艺 ◆保护套管防止低压层污染工艺 对于底部是低压油层固井将会严重污染油层，采用双封隔器封隔。以上用 水泥充填，既可以防止地层坍塌，又能保护套管，防止油层污染。如樊 10-15井等。 ◆尾管悬挂+分级箍+管外封隔器工艺 对于尾管固井存在两套压力层系，为保护高低层之间的有效封隔，防止高 低之间的窜流，我们采用此工艺。 ◆水泥充填保护套管技术 为延长油井寿命，最好全部用水泥充填，可以采用低密度水泥浆或超低密 度水泥浆充填技术。
分级箍 封隔器 引鞋
封隔器+分级箍固井工艺
水泥伞+分级 箍固井工艺, 此工艺解决了 草桥油田古潜 山的严重漏失 造成的水泥返 高不够和固井 质量差的难题。
分级箍 浮箍 旋流短节 水泥伞 盲引鞋
管串结构
一级注水泥
二级注水泥
连续式双级注水泥防漏工艺
套管防止保护 低压层污染工艺 对于底部是低压 油层固井将会严 重污染油层，采 用双封隔器封隔。 以上用水泥充填， 既可以防止地层 坍塌，又能保护 套管，防止油层 污染。如樊10-15 井等。
盲引鞋
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 以封隔高压 油气层，防 止高压油气 串扰形成的 油气水的互 窜提高固井 质量
封隔器 高压油层 盲引鞋
封隔器在高压井固井中的应用
管外封隔器可 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
浮箍 旋流短节 引鞋
二级固井
分级箍在直井中的应用
分级箍 浮箍 旋流短节 水泥伞 盲引鞋
（1）管串结构
分级箍 浮箍 旋流短节 水泥伞 盲引鞋
（2）一级注水泥封隔漏层
分级箍 浮箍 旋流短节 水泥伞 盲引鞋
（3）二级注水泥碰压
固井油层保护技术之筛管顶部注水泥工艺
此工艺是为了保护低压层、敏感地 层等防止水泥浆的污染，在油层段下入 割缝管、孔筛管或防砂筛管，上部采用 水泥封固。目前在直井、水平井应用， 在新疆塔中水平1、水平2、水平3、水平 4应用，日产原油千吨，在我们油田也推 广应用。
分级箍 封隔器
盲引鞋
樊10-15井套管串结构
对于尾管固 井存在两套 压力层系， 为保护高低 层之间的有 效封隔，防 止高低之间 的窜流，我 们采用此工 艺。
尾管挂 封隔器
分级箍
筛管
浮箍
﹡管外封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（见图）。
﹡管外封隔器可以用在易出砂松软的地层，用来恢复
地层的应力，防止地层出砂（见图）。在河家、牛庄、 胜坨等油田的应用。
管外封隔器加
在低压井的油 层上部，可以 减小液柱对油 层的压力，防 止对油层的污 染。
封隔器 低压油层
固井技术 与
油气层保护
目
录
一、前言 二、固井油气层保护 1、固井油气层保护技术 2、固井影响油气层保护的因素及分析 三、下步打算
前
言
固井技术是由多学科组成的应用科 学。包括地质、石油、机械、化学、流 体力学和电子等学科。所要解决的主要 问题是如何提高井壁与套管间水泥环的 密封质量和油层保护问题。 注水泥的目的是封隔油气水层，阻 止地层间流体相互窜流，保护产层；封 隔严重漏失层或其它坍塌等复杂地层； 支撑套管和防止地下流体对套管的腐蚀。
固井油层保护技术之压力平衡固井设计
固井设计必须以平衡地层为依据，即管 外液体（包括泥浆、前置液、隔离液、导浆、 水泥浆）液柱压力要小于地层的破裂压力， 水泥封固失重的情况下，也要平衡地层压力， 要进行注水泥的流变学设计，水泥浆体系的 设计以及采用的工艺技术，这样就有效地防 止了固井注水泥前后对油层的污染。目前， 我们研究开发了注水泥软件，实现了压力平 衡自动设计。
通过试验证明：水泥浆对产层的影响非常大，若 不对水泥浆的性能进行调整，水泥经过油气层时，水 泥浆滤液与水泥细小颗粒会大量进入油气层，堵塞油 气通道。对敏感地区更甚。水泥的原浆失水量很大是 泥浆的 倍。因此控制水泥浆的失水和自由水非常重 要，优质的水泥浆体系必须根据油藏特点、水质和井 下温度压力，利用各种水泥外加剂有效调控，达到低 失水、高流动性、零自由水、高早强、防收缩等性能， 满足生产的需要。目前在用的有低失水高分散水泥浆 体系；降失水微膨胀水泥浆体系；低密度水泥浆体系； 高早强防窜水泥浆体系等。
固 井 油 气 层 保 护
固井油气层保护技术
★优质的水泥浆体系
影响固井质量和油层 保护的因素分析
♀井身结构 ♀井身质量
★压稳平衡固井设计
★分级注水泥工艺
♀长封固段与套管扶正
★筛管顶部注水泥工艺
★管外封隔器工艺 ★配套工艺技术
♀泥浆性能问题 ♀水泥浆体系 ♀固井工艺
固井油层保护技术之优质的水泥浆体系
管顶部注水泥技术
分级箍 管外封隔器盲管 筛管串 钢质引鞋
水平井筛管顶部注水泥
固井油层保护技术之管外封隔器工艺
﹡管外封隔器加在低压井的油层上部，可以减小液柱
对油层的压力，防止对油层的污染（见图）；
﹡管外封隔器加在高压油层的上部可以封隔高压油气
层，防止高压油气串扰形成的油气水的互窜，提高固 井质量（见图）；