现代固井技术理论基础
固井工程技术基础
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、附件和资料第一节API套管尺度和规范第二节固井工具、附件第三节固井资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，包管继续平安钻进，封隔油、气和水层，包管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。
因此固井包含了两部分：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，在钻井过程中经常遇到井漏、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，包管油气田的开采，就要采取固井，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，巩固所钻过的井眼包管钻井顺利进行。
（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，那么随着井深的变更，钻达B 点所用泥浆密度在A 点发生的压力就会大于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，那么随着井深的变更，钻达C 点所用泥浆密度在B 点发生的压力就会大于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。
固井工程不但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欠好，层间互相窜通，那么会给油气田开发带来很大困难。
现代固井技术理论基础及现场经验
轻质材料
为了减轻井下重量，降低钻井成本 ，新型的轻质材料如空心玻璃微珠 等被应用于固井工程，既满足强度 要求又减轻了重量。
复合材料
复合材料具有多种材料的优点，如 强度高、耐腐蚀、耐高温等，为固 井技术的发展提供了新的方向。
新型技术的应用
固井前置液
针对复杂地层和易漏地层，新型的固井前置液能够起到良好的润滑、保护油气层和防漏 失作用，提高了固井施工的成功率和质量。
现代固井技术理论 基础及现场经验
目录
• 现代固井技术理论基础 • 现代固井技术现场应用 • 现代固井技术案例分析 • 现代固井技术的发展趋势 • 现代固井技术的挑战与对策 • 结论与展望
01
CATALOGUE
现代固井技术理论基础
固井技术的发展历程
传统固井技术
采用水泥浆作为封固剂，通过套 管将水泥浆注入地层，达到封固 目的。
案例三：某深海油田的固井技术应用
总结词：技术创新
详细描述：针对某深海油田的特殊环境，采用现代固井技术，结合深海钻井特点，开发出新型的水泥浆体系和施工工艺，满 足了深海油田的固井需求，为深海油气资源开发提供了有力支持。
04
CATALOGUE
现代固井技术的发展趋势
新型材料的研发
耐高温材料
随着油田开发向高温深井发展， 对固井材料的要求也越来越高。 新型耐高温材料能够承受更高的
环境挑战
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环境保护要求
随着环境保护意识的提高，固井过程中需减少对 环境的污染和破坏，对固井工艺和材料提出了更 高的要求。
气候条件影响
固井施工受气候条件影响较大，如雨季、冬季、 风沙等，需采取相应的措施确保固井质量和安全 。
固井技术基础说课讲解
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。
《现代固井技术讲座》PPT课件
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5
现代固井技术在现场的应用经验
第一部分 现代固井技术发展的理论基础 第二部分 现代固井技术在现场使用经验 第三部分 现代固井技术现场应用的保证
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第一部分
现代固井技术 发展的理论基础
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第一部分 现代固井技术发展的理论基础
1. API波特兰水泥在高温下强度衰退理论 2. 高密度水泥浆不稳定性理论 3. 高温水泥浆体系混合水延迟失效理论 4. 稠化时间突变理论 5. 气窜发生在固井后 6. 水泥浆渗透率研究对气窜机理的圆满解说 7. 以盐克盐是大套岩盐层固井的理论依据 8. 油井百年大计始于固井，地层保护源于注水泥技术
5. 不言而喻，准确的井底循环温度（BHCT ）
的计算是多么的重要。
6. 此次讲座将讲解四种鲜为人知的 BHCT 计
算模式，它将结束固井工程师设计中的
苦
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为什么 BHCT 的计算是工程师的苦恼
1） 如果BHCT估算不准确将会影响对缓凝剂的 正确选择
2） 使用API标准，可是旧的API标准受地区影 响，误差过大（0~20℃），因此不能使 用
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4. 水泥强度衰退解决办法
在水泥中加硅粉处理 硅粉在高温下参与化学反应，生成硅酸一钙水化 物，阻止 （-C2SH）生成，保持水泥强度。 常规密度（1.90g/mL) 用200目35% (BWOC) 高密度浆(>1.90g/mL) 用100目35% (BWOC) 高温水泥浆设计的新举措—— 在同一个水泥浆体系中：
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第一、 API波特兰水泥在高温下强度衰退
这个理论是在1935年发现的，在高温下强度衰退 是API波特兰水泥具有的特性而决定的。
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，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。
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。
固井基础理论知识
固井基础理论知识目录1. 固井的基本原理与概念 (2)1.1 固井的定义和目的 (3)1.2 固井的工艺流程 (4)1.3 固井流程所涉及的主要技术参数 (5)1.4 固井的关键环节和控制重点 (6)1.5 固井安全注意事项及应急措施 (7)2. 固井岩层性质的认识 (8)2.1 岩石物理学基础 (9)2.2 油气层岩石的特征和分类 (10)2.3 岩石孔隙度、渗透率和压力的关系 (12)2.4 固井岩层的地质构造及流体运移规律 (13)2.5 岩石的力学性质及其对固井的影响 (14)3. 固井水泥技术的概述 (16)3.1 水泥基浆液的组成和性能 (18)3.2 不同类型水泥浆液的特点及应用 (18)3.3 水泥浆液配比设计和液相清洁测置 (20)3.4 根据油气层特点进行水泥浆液性能优化 (21)3.5 固井水泥浆液的失火、下陷与防治 (22)4. 固井工具及技术 (24)4.1 常用固井工具的类型和功能 (25)4.2 固井工具的使用规范和维护 (27)4.3 各种类型固井工具的使用特点 (28)4.4 高精度固井工具的应用 (29)4.5 未来固井工具的技术发展趋势 (30)5. 固井工程设计与技术 (31)5.1 固井工程的设计流程和关键参数 (33)5.2 固井工程方案评审和审批 (34)5.3 固井工程实施的安全风险控制 (36)5.4 固井工程的应急响应和处理 (37)5.5 固井工程案例分析及技术总结 (38)1. 固井的基本原理与概念固井作为油田开采过程中的重要环节，其基本原理和概念对于保障油气井的安全稳定运行至关重要。
本文将详细介绍固井的基本原理与概念，帮助读者更好地理解这一过程。
固井的目的是确保油气井在开采过程中的稳定性和安全性，防止地层压力和含有腐蚀性的地下物质进入井内，同时也保护钻井液中的微粒、微生物等不进入地层导致油气层的损害。
固井通过使用材料在井壁形成一个物理和化学的保护层，即井壁加固和隔离层，从而达到长期稳定油气井的效果。
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。
现代固井技术理论基础
2. 硅酸二钙--------- 2CaO.SiO2简写C2S
（缓凝，稠化时间）
3. 铝酸三钙--------- 3CaO.Al2O3简写C3A
（早强）
4. 铁铝酸四钙------4CaO. Al2O3 Fe2O3 简写C4AF
1. API（American Petroleum Institute) 于1937年成立。 API 的成立标志着石油工业的发展与进步。 API 标准已经成为国际范围的石油工业标准包含固井作业标准。
2. 在固井技术上
——研制了更多更好的波特兰水泥，现今已有8个级别，1984年 已规范了水泥的物理、化学性能标准和试验标准
水泥强度衰退解决办法
在水泥中加硅粉处理 硅粉在高温下参与化学反应，生成硅酸一钙水化 物，阻止 （-C2SH）生成，保持水泥强度。 常规密度（1.90g/mL) 用200目35% (BWOC) 高密度浆(>1.90g/mL) 用100目35% (BWOC) 高温水泥浆设计的新举措—— 在同一个水泥浆体系中：
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关于波特兰水泥
1937年API学会标准化委员会成立以后将波特兰水泥 规范为8个级别：A B C D E F G H。 其中A B C G H 级是常用水泥。 G H级是基本水泥。
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波特兰水泥的主要特性
1824年波特兰（Portland)水泥研制成功，1903年波特兰 水泥第一次用于油井封固水层。波特兰水泥是硅酸盐物 质的人造胶凝物，是最典型的常用水硬水泥。在波特兰 水泥研制成功的前后，使用普通的 建筑水泥固井必须候 凝28天才能恢复钻进，而且稠化时间极短产生强度的时 间很长。使用波特兰水泥后固井面貌大为改观，虽然也 经历过24Hr的候凝时间近半个世纪，随着添加剂的使用 候凝时间大大地缩短了，当今固井后6Hr测固井质量是普 遍的，不候凝技术也正在应用。对波特兰水泥的研究也 在深入进行，由于它存在的特性已成为发展高温高压井 固井技术和气层固井防窜技术等的理论基础。它最主要 的特性如下：
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。
固井工程技术基础
目次媒介第一章固井概论第一节固井概念第二节固井的目标和请求第二章套管.固井对象.附件和材料第一节API套管标准和规范第二节固井对象.附件第三节固井材料第三章固井工程技巧基本第一节固井工艺第二节固井水泥浆第三节灌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,保证中断安全钻进,封隔油.气和水层,保证勘察时代的封层测试及全部开采进程中合理的油气临盆等目标而下入优质钢管,并在井筒于钢管环空充填好水泥的功课,称为固井工程.是以固井包括了两部分：下入套管的工艺和注入水泥浆的工艺叫做固井工艺.固井功课固井功课是经由过程固井设计,运用配套的固井装备.帮助装备及对象,将油井水泥.水和添加剂按必定的比例混杂后,经由过程固井泵泵注入井,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）之间形成稳固粘结.固井装备总体示意图二.固井目标和请求1.固井的目标一口油井深达数千米,在钻井进程中常常碰到井漏.井塌.井喷等庞杂情形,影响正常钻进,轻微时甚至导致井眼报废.碰到上述情形就应下套管固井,封隔好庞杂地层后,再中断钻进,直到树立稳固的油气通道为止.是以,为了优质快速钻达目标层,保证油气田的开采,就要采用固井,固井工程的重要目标为：1）.在钻进进程中封隔易坍塌.易漏掉等庞杂地层,巩固所钻过的井眼保证钻井顺遂进行.（如图1-1所示）,当从A 点钻进至B 点,假如在A 点井深处没下套管固井,那么跟着井深的变化,钻达B 点所用泥浆密度在A 点产生的压力就会大于A 点地层决裂压力,造成A 点地层决裂,产生井漏.同理,当从B 点钻进至C 点,假如在B 点井深处没下套管固井,那么跟着井深的变化,钻达C 点所用泥浆密度在B 点产生的压力就会大于B 点地层决裂压力,造成B 点地层决裂,产生井漏.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辟.（如图1-2所示）,假如油.气层与水层间水泥凝聚不好,层间互相窜通,那么会给油气田开辟带来很大艰苦.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,造成油田开辟早期出水,轻微时会水淹损坏全部油气田.是以,必须确保固井质量,对地层内不同类型的流体有用封隔.3）.支持套管和井口装配,树立油气通图1-1 下套管固井道理示意图图1-2 固井防止层间流体互窜示意图道.钻完井工艺请求固井后套管与地层间在水泥感化下应具有优越的胶结,因为固井后水泥环不仅要支持套管的重量,并且要推却安装在套管上井口装配的重量,预备下一次开钻或完井投产（如图1-3所示）.若水泥封固质量差,则会导致套管下沉或井口装配的不稳固,影响正常功课或油气通道的树立.4）破坏上部砂层中的淡水资本不受下部岩层中油.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前提;2.固井的请求套管在一口井的总成本中,往往是各单项成本中最高的一项.而固井工程是钻井工程中最症结庞杂的功课,是百年大计.固井质量的利害关系到油井可否正常投产和油田寿命的长短.固井质量的症结地点就是下入井内的套管柱的强度和环形空间的密封问题.是以对于固井的请求必须作到以下几个方面：1.套管柱的设计必须保证该套管串的任何部位在响应的井段有足够抗拉.抗挤.抗内压强度,以保证下入井内的套管不断.不裂.不变形;2.套管柱的衔接必须保证用划定的上扣扭矩上紧丝扣,保证套管衔接的密封性;3.环形空间的水泥环请求平均和中断封固到估计的深度,且请求水泥环与井壁及套管之间胶结和密封优越,以保证环形空间不窜.不漏,知足油气井正常临盆和分层功课的请求.第二章套管.固井对象.附件和材料一.API套管标准和规范1.长度标准：2.API套管钢级标准的分类是以套管材质的最小屈从强度为根据的.API标准许可7种级别的钢材用作油井套管材料.这7种钢材分离是H－40.J－55.C－75.N－80.C－95.P－110.Q－125.V－150.（它们的最小屈从强度分离是40,000psi.55,000psi.75,000psi.80,000psi.95,000psi.110,000psi.125,000psi.150,000psi.PSI是磅/英寸2的代号.1psi＝1磅/英寸2＝0.07031公斤/厘米2＝0.07031KSC.是以,换算成公制单位时,它们的最小屈从强度分离是2812.4公斤/厘米2.3867.05 公斤/厘米2.5624.8公斤/厘米2.6679.45公斤/厘米27734.1公斤/厘米2.8788.75公斤/厘米2.10546.5公斤/厘米2.）API套管钢级代号及其最小屈从强度列表如下：API套管分为有接箍套管和无接箍套管（代号XCSG）两种.API有接箍套管丝扣分为长圆扣（LCSG）.短圆扣(SCSG).梯形扣(BCSG) 对象接头扣（TJ）即偏梯扣.VAM扣即梯形扣（统一尺寸的套管,梯形扣接箍外径比VAM扣接箍外径大,但扣型雷同,可以交换）.此外还有RL－4型扣.LS型扣.LS－2型扣.LS－2HP型扣等等.API无接箍套管丝扣分为奥米加扣型.管端平展线扣型（无接箍套管扣,英文为EXTREME－LINE FORM）等.4.API套管标记：1）.API钢级代号和色彩标记钢级代号色彩标记H－40 J－55 K－55 C－75 N－80 C－95 P－110 HJKC－75NC－95P无色彩一条浅绿色环带二条浅绿色环带兰色,特别情形接箍为兰色,且中央有一黑色环带一条红色环带兰色（棕色特别情形用）,特别情形接箍为兰色,且中间有一黑色环带白色（离接箍0.6米处）2）.API扣型代号扣型长圆扣短圆扣梯形扣无接箍代号LCSG SCSG BCSG XCSG 3).套管辨认标记图2-1套管辨认标记圆螺纹套管标记（示范）API直连型螺纹套管标记（示范）.API套管VAM扣（示范）厂家用途钢级接箍涂色厂家用途钢级接箍涂色新日铁深井用NT-95DS 白色夹褐色环住友深井用SM-150G 紫色夹白色环深井用NT-125DS 白色夹黄色环高抗挤毁SM –95T 茶色夹红色环深井用NT-150DS 白色夹粉红色环抗挤抗硫SM-95TS 茶色夹蓝色环高抗挤毁NT-95HS 粉红色夹褐色环低温井用SM-80L 红色夹黄色环高抗挤毁NT-110HS 粉红色夹白色环低温井用SH-95L 茶色夹黄色环抗硫化氢NT-80SS 黄色夹红色环日本钢管一般井H55 黑色抗硫化氢NT-85SS 黄色夹紫色环防硫J55 草禄色抗硫化氢NT-90SS 黄色夹橙色环一般井K55 禄色抗硫化氢NT-95SS 黄色夹褐色环防硫C75-2 蓝色低温井用NT-80LS 青色夹红色环高强度N-80 红色低温井用NT-95LS 青色夹褐色环高强度C-95 褐色低温井用NT-110LS 黄色夹白色环高强度P-110 白色住友抗硫化氢SM-80S 红色夹白色环防硫NK-AC80 红色夹蓝色抗硫化氢SM-90S 橙色夹蓝色环防硫NK-AC85 红色夹蓝白色环抗硫化氢SM-95S 茶色夹蓝色环防硫NK-AC90 红色夹蓝色环2条深井用SM-95G 棕色夹白色环防硫NK-AC95 褐色夹蓝色环深井用SM-125G 天蓝色夹白色环高抗拉NK-T95 褐色夹白色环二.固井对象.附件井口对象平日包括：套管水泥头.尾管水泥头.钻杆水泥头.快速接头.轮回优等一）.固井对象1.水泥头水泥头是灌水泥施工进程的井口联接装配,用于联接套管（或钻杆）和灌水泥管汇;水泥头还用来安装胶塞,经由过程胶塞释放挡销机构控制胶塞的释放,并根据胶塞释放指导销断定胶塞是否释放.1）.套管水泥头套管水泥头：在套管固井时用于衔接套管及地面固井管线,同时供给容纳1-2个套管胶塞空间配有响应释放机构.2）.尾管水泥头尾管水泥头由晋升短节.本体.扭转轴承机构.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构成,（如图2-4所示）.图2-3 套管水泥头（双塞）1－顶盖;2－密封圈;3－本体;4－释放挡销;5－释放指导销;6－套管联接短节尾管水泥头重要用于尾管固井,晋升短节和扭转轴承机构的感化同钻杆水泥头的对应机构雷同.坐挂尾管吊挂器时,扭转投球机构的手柄,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进下,沿钻杆内腔落到吊挂器球座上,在泵压的感化下使尾管吊挂器实现坐挂.释放尾管胶塞时,扭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进下分开钻杆塞地点内腔,沿钻杆内壁落到尾管胶塞座上,在泵压的感化下剪切释放尾管胶塞.3）钻杆水泥头钻杆水泥头：在半潜式钻井平台常规套管固井时运用,重要功效是衔接井口送入对象与固井管线,并供给容纳钻杆胶塞及/或剪切球的空间,配有响应释放机构.2.快速接头：用于衔接套管与套管水泥头.平日快速接头下段为对应套管扣,上端为快速扣.3.内管扶正器：内管固井或其相似固井功课顶用于扶正钻具在套管内居中度.常为单弓型4.轮回头采用快速接头联接的套管轮回头钻杆扣×套管扣轮回头1502扣×套管扣轮回头轮回头是鄙人套管或尾管半途衔接于下入套管或尾管柱上树立轮回的井口对象,（如图2-5所示）.当套/尾管下入半途或下入套/尾管进程中遇阻时,将轮回头下端的套管扣或分体短节衔接于套管顶部,轮回头上端的接头衔接于钻台至泥浆泵的管线上,树立泥浆轮回.5.内管灌水泥插入头内管灌水泥插入头重要用于钻井进程中大尺寸表层套管固井功课的对象.（如图2-6所示）,内管灌水泥插入头重要由插入头.密封圈和钻杆衔接扣等部分构成.当表层套管下到设计井深后,在钻柱底部衔接内管灌水泥插入头,下钻并插入与之合营的套管鞋密封插座内,便可预备固井.图2-6 内管灌水泥插入头示意图6.双级固井分级箍图2－6双级固井分级箍示意图分级箍母扣端分级箍本体封闭滑套的剪切销钉封闭滑套的锁紧螺丝轮回孔6个3/8" 剪切销钉–用于液压方法打开分级箍(标记为 A1, A2, A3, A4, A5, A6)2个3/4"剪切销钉 - 用于机械方法打开分级箍(标记为“B”)2 个打开滑套的锁紧螺丝(标记为“C”)2 个 3/8"机械打开滑套的锁紧螺丝(标记为“D”)公扣端7.尾管吊挂器SYX-A型Φ244.5×Φ177.8（9-5/8"×7"）尾管吊挂器为单液缸.双锥体.双排卡瓦.液压坐挂式吊挂器.它重要由以下几部分构成：如图2-7所示a.吊挂器本体总成：由锥体.液缸.活塞.卡瓦等件构成.球憋压的方法实现坐挂.运用时合营专用的送入对象,将尾管吊挂器及尾管下入到井内设计深度.投球,当球到达球座后憋压,压力经由过程吊挂器本体上的传压孔传到液缸内,压力推进活塞上行,剪断液缸剪钉,再推进推杆支持套,并带动卡瓦上行,卡瓦沿锥面涨开,楔入吊挂器锥体和上层套管之间的环状间隙里,当钻具下放时,尾管重量被支持在上层套管上.中断打压,憋通球座,树立正常轮回.然落后行倒扣.灌水泥.替浆功课.最后将送入对象和密封芯子提离吊挂器并轮回出过剩水泥浆,起钻,候凝.二）. 套管附件1.浮鞋.浮箍套管浮鞋装在套管柱底部引诱套管柱入井,防止套管柱底部插入井壁后遇阻;套管浮箍装在浮鞋以上2～3根套管处,为胶塞供给碰压地位,当上胶塞到达浮箍时,泵压会忽然升高,这时刻解释胶塞已碰压,固井替浆停止.不管浮鞋/箍,两者都具有一个单流阀机构（图4-24）,该阀可防止固井停止后套管环空内的流体进入套管内,同时,在管串入井时还可削减大钩载荷.浮鞋浮箍单流阀单回压阀浮鞋双回压阀浮鞋可插入对象式浮箍（内管固井）单回压阀浮箍可插入对象式浮箍2.胶塞1）.套管胶塞套管胶塞（图4-25）重要用于自升式平台和导管架上的套管固井,底塞（红色）用来隔离水泥浆与前置液,防止前行水泥浆在出套管浮箍前受污染;顶塞（黄色）用来把顶替液与水泥浆离图4-25 套管胶塞顶.底塞隔,防止后面的水泥浆受顶替液的污染,同时顶塞还用来碰压,指导固井替浆停止.2）.尾管胶塞组尾管胶塞（图4-27）衔接在尾管送入对象中间管下端的接箍上,钻杆胶塞经由过程尾管水泥头进行投放,刮去钻杆内的水泥浆并与尾管胶塞复合后,剪切释放尾管胶塞.尾管胶塞下行顶替水泥浆至球座后碰压.3.套管扶正器套管扶正器（图4-28）有弹性和刚性之分,它们的感化是扶正套管,进步套管在井眼中的居中度,使套管与井壁环空的水泥浆充填平均,保证固井质量.套管扶正器平日安放在油层.水层高低,井径不规矩处,浮鞋.浮箍的高低,尾管重叠段等地位.焊接式扶正器n用于所有的常规井n一体式搭钮可推却较大负荷n高等弹性弓板n自锁式搭钮销钉可防止松脱n超强度焊接非焊接式扶正器n超过 API 10D 标准请求n弓板固定坚固n环板强度高.搭钮壮实n自锁式搭钮销钉易安装且不会松脱双弓扶正器n较好的扶正后果利于顶替刚性弹性图4-28 套管扶正器图4-27 尾管胶塞组n入井磨阻小n削减卡钻.管柱易于运动n增长接触面,削减弓板压入井壁的深度螺旋刚性扶正器•确保任何井斜下的扶正后果•极好的扰流机能•在井眼曲率较大的井段和产层经常与弹性扶正器一路运用机械减阻对象4.扶正器止动环图4-29所示为多种类型的扶正器止动环.止动环装在套管本体上,限制套管扶正器高低运动,确保水泥浆重点封隔规模.图4-29 扶正器止动环5.Weatherford-Gemoco(威德福—吉母壳分级箍三）.固井材料1.API油井水泥及规范根据API规范划定:油井水泥分为8个级别A.B.C.D.E.F.G.H;油井水泥分为3大类:通俗型(O).中抗硫酸盐型(MSR)和高抗硫酸盐型(HSR)（见表2-1）.近年来, 国外波特兰水泥已从原有的A.B.C.D.E.F.G和H级简化为5种, 即A.B.C.G.H级水泥用于井温76℃以下的井; G.H级水泥用于井温大于76℃的井.在固井功课中, G级水泥经由过程参加快凝剂懈弛凝剂可用于低.中.高温井, 实用于全井段所有套管层次的固井功课.（见表2-1）表2-1API规范10A油井水泥级别界说2.油井水泥添加剂因为井下情形比地面前提良好得多,为了使水泥浆普遍地用于油田钻井.完井.修井等功课中,对水泥浆密度.稠度.稠化时光和抗压强度等都具有更高的请求,采用纯水泥已远远不能知足工艺技巧请求,必须依附外加剂来调节其运用机能.1.水泥添加剂的种类今朝常用外加剂的种类重要有：缓凝剂.降掉水剂.疏散剂.消泡剂.促凝剂.抗高温强度稳固剂.减轻剂等等,其重要感化如下：缓凝剂：主如果延伸水泥浆稠化时光或凝聚时光.促凝剂：主如果缩短水泥浆稠化时光以及增大水泥石的早期抗压强度.降掉水剂：重要用以防止水泥浆急剧掉水,破坏油气层.减轻剂：主如果下降水泥浆密度,防止水泥浆在低压漏掉层产生漏掉.疏散剂：用以改良水泥浆的流淌机能,有利于水泥浆在低泵速泵压下进入紊流状况.消泡剂：防止和避免消融水起泡,稳固水泥浆密度.抗高温强度稳固剂：在深井.高温情形下,参加硅粉,防止水泥石抗压强度消失热阑珊现象.2.塔里木油田固井常用添加剂塔里木油田经由多年来的固井实践,重要选用了3大类型的固井添加剂,根本上知足了深井.庞杂井固井施工对水泥浆机能的请求.①.兰德（LANDY）系列添加剂：LANDY-806L和LANDY-89L两个系列,重要用于中高温井（80～120℃）.②.欧美科（OMEX）系列添加剂：OMEX－FS-23L系列,重要用于高温井（120～140℃）.③.斯伦贝谢（Schlumberger）D168高温系列添加剂：重要用于超高温井（160~180℃）.第三章固井工程技巧基本油.气井固井：是将油井水泥.水以及添加剂按必定的比例混杂后,经由过程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）之间稳固粘结,具有必定强度且密封优越（图3-1所示）.一.固井工艺1.井身构造图3-1 固井水泥浆充填示意图图3-2 井身构造示意图井身构造（图3-2）是指套管层次和每层套管的下入深度.水泥浆的返高及套管和井眼尺寸的合营.井身构造不但关系到钻井工程的整体效益,还直接影响油井的质量和寿命.各层套管的具体感化为：①导管：树立表层钻进的泥浆轮回.②表层套管：用于封隔上部不稳固的松软地层和水层,安装井口装配,控制井喷和支持技巧套管与油层套管的重量.③技巧套管/尾管：用以分隔难以控制的庞杂地层,保证钻井工作顺遂.技巧套管/尾管不是必定要下的,争夺不下或少下技巧套管/尾管.④油层套管/尾管：用以把临盆层和其他地层封离隔,把不同压力的油.气.水层封隔起来,在井内树立一条油.气通路.保证长期临盆,并能知足合理开采油.气和增产措施的请求.2.固井办法及工艺流程1）.内管柱固井（插入法固井）如图3-3所示,把与钻柱衔接好的插入头插入套管浮箍/鞋的密封插座内,然后经由过程钻柱灌水泥进行固井功课,称为插入法固井.内管柱固井重要用于大尺寸（16″~30″）导管或表层套管的固井,其长处为：图3-3 插入法固井示意图①在无大尺寸胶塞.水泥头的情形下,可对大尺寸套管进行固井.②经由过程钻柱灌水泥.顶替,可大大削减对水泥浆的污染.③减小水泥浆的糟蹋,有用保证固井质量.在大套管内用钻柱对套管进行固井功课的办法称为内插法固井.因为内管柱内径相对很小,不仅可以提嵬峨直径套管的注速,削减替浆有利于精确控制替浆量.并且可以避免水泥浆在套管内混浆和串槽.内插法固井重要用于大直径的表层套管和技巧套管的固井.（对象如图示）.2）内插法固井技巧要点（1）插管头规格（Ф130.Ф105.Ф90等）mmФmax=（132.7.86.59.63.62）cm2 = S头（2）插管座深度H<36.36m时,需加7″钻铤1柱（约27m）,插管座深度H>36.36m时,可不加7″钻铤,但照样加1柱最好,.总之：（W方钻杆+W钻杆+W钻铤）之总重量≥（0.01LMPa+C）×S头（3）水泥石抗压强度>3.5MPa时可以钻水泥塞（抗压强度由室内实验得知）.3) 内插法固井工艺流程管串构造浮鞋（引鞋）+套管1根+浮箍（带配套插管座）+套管;固井工艺流程（1）.下原钻具通井,对缩径及阻卡井段卖力扩划眼,大排量洗井,保证井下清洁.井眼畅通;（2）.下套管,按管串构造下送到位;（3）.下内管构造：插入头+5″钻柱（等）;（4）.将内管插入插座,开泵轮回,检讨插入接头与插座密封是否优越;（5）.施工：地面管汇试压—注前置液—灌水泥浆至返出—替清水;（6）.将内管起出,检讨是否有回流;（7）.候凝（可立刻装井口）.4) 套管上浮盘算w：----------套管每米重量 kg/mv i：----------套管内容l/mv o：---------套管闭排l/mρm：---------泥浆密度g/cm3ρc：---------水泥浆密度g/cm3L：---------- 套管长度ml：----------- 水泥塞长度mW 套管重量kg W= w*LW m管内泥浆的重量kg W m=ρm*（L-l）* v iW p管内水泥浆的重量kg W p=ρc*l* v iW f水泥浆对套管的浮力kg W f=ρc*L* v o 当W f大于或等于或略小于W+ W m+ W p,套管就有上浮的可能.举例解释：Φ508mm,壁厚12.7mm,重量158.5kg/m,内容182.92 l/m,闭排202.69 l/m,泥浆密度1.05g/cm3,水泥浆密度1.90 g/cm3,长度200m,水泥塞40m,可否上浮.套管的重量=158.5×200=31700（kg）管内泥浆的重量=182.92×1.05×（200-40）=30731（kg）管内水泥浆的重量=182.92×1.90×40=13902（kg）共重=76333 kg浮力=202.69×1.9×200=77020（kg）在这种情形下就有上浮安全为避免套管上浮,水泥浆密度极限值=76333/200/202.69=1.88 g/cm35)避免套管上浮的措施：（1）充分轮回洗井,使环空畅通;（2）控制灌水泥浆的速度,水泥浆上返阻力越大,上浮可能性越大;（3）保证固井质量的前提下,密度不能超过极限值;（4）水泥浆有较好的流淌性;（5）充分隔离,避免泥浆与水泥浆互相污染而使流淌性变差;（6）下套管时掏空必定的深度,插入钻具下到位后,再灌入重泥浆.6) 留意事项起钻之前,盘算好套管柱总长,调剂钻进深度,确保联顶节座于钻盘面上;盘算插入钻具的长度;盘算施加于插入座的压力值,其值取最高施工压力与插头密封面之断面积的乘积,再乘以1.2的系数;按下套管请求下入套管,最后要掏空必定的深度不灌浆;下入插头及钻具;接好方钻杆,慢放,接近插座地位时开泵,当钻井液灌满套管内环空时停泵;迟缓下放钻具对中插座,不雅察指重表加压到预定值,做方入标记;开泵,不雅察井口返浆情形及泵压,并留意套管内环空钻井液是否外溢,方入标记是否上移,若不外溢,不上移,压稳刹把,轮回固井;若套管内环空外溢不止,或方入标记上移,应恰当增长压力,但不要超过插座临盆商给出的最大值.若无效,应提起钻具轮回,慢转慢放,从新对插座;在全部固井时代（注.替浆时代）,要时刻留意悬重表变化,套管及钻具是否上移,发明平常,立刻采取措施.7) 应急措施现场应备有耐压轮回头,假如从新对插座无效,起出钻具及插头,改为常规固井;现场应备有外管灌水泥对象,若消失灌水泥进程当中插头密封掉效,可恰当加大压力,若轻微掉效,可停注,或拨出插头后回压凡尔掉效,采用管外灌水泥补救井口;时刻留意指重表,若套管上浮引起悬重轻微削减,应恰当上提钻具,避免压力过大使插座毁伤.常规插管固井工艺有弊端：如插管或浮鞋（浮箍）密封不严.为了避免这一问题特别推出《顶端密封双管灌水泥装配》,供固井工程选用.(1) 顶端密封双管灌水泥装配示意图(2)固井工艺流程①.下原钻具通井,对缩径及阻卡井段卖力扩划眼,大排量洗井,保证井下清洁.井眼畅通;②.管串需带浮鞋或浮箍,不需密封和插座.下套管,按管串构造下送到位;③.灌泥浆时不宜过满,接顶端密封双管灌水泥装配,后下钻杆;④.下内管构造：下光管5″钻柱即可,不须调长（钻杆比浮鞋至井口的距离短1—5m即可）;⑤.再将灌水泥接头串接在钻杆顶部,坐入密封座内,如钻杆太轻是可把压板加上;⑥.接好井口管汇,开泵逐渐加大排量轮回;⑦.施工：地面管汇试压—注前置液—注混浆或水泥浆至返出—替清水;⑧.将内管起出,检讨是否有回流;若浮鞋（或浮箍）掉效,只需从内管内.外替清水,使水泥浆面在钻杆深度以下即可,待水泥浆稠化后,立刻起出内管——钻杆.⑨.候凝（可立刻装井口）.2）.单级固井（单塞和双塞固井）陆地固井一般采用单级单塞固井较多,单级双胶塞套管固井是海上钻井最常用的固井办法,它是采用双套管胶塞（顶.底塞）进行固井的,其工艺流程如图3-4所示.图3-4单级双胶塞固井工艺流程示意图单级固井（单胶塞或双胶塞固井）时,套管柱附件重要由浮鞋.浮箍.扶正器和胶塞等构成.3).双级固井根据工程.地质和井下前提来肯定是否采用双级固井.①.双级灌水泥前提和目标鄙人列情形下常运用双级固井:(1)当井底地层无法推却水泥浆柱所产生的静液柱压力;(2)灌水泥后环空静液柱压力大于套管抗外挤压力;(3)有轻微漏掉层, 一次灌水泥无法避开漏层时;。
现代固井技术理论基础及现场经验
11.注水泥中停泵抢修后开不了泵
（注水泥作业）
原因分析： 1）井壁垮塌 2）管内外水泥堵塞 3）管内水泥沉淀 4）大约30分钟后泵压上升
处理方法： 1）水泥浆要做停泵安全试验， 2）可通过活动套管，开泵循环
12.替完补空量,突然井漏（注水泥作业）
原因分析： 替泥浆一开始井口无压力(实际为负压),随意提 高泵速，水泥快速下沉，替完补空量,地层受到 过大的激动压力而井漏。
20.尾管悬挂器坐挂时，井口管汇断裂（特殊固井技术）
原因分析：液压式尾管悬挂器坐挂接头球座泵出压 力严重超标。
预防于处理： 立即更换管汇，重新开泵完成作业程序
21.固井后(大约1hr)井口喷泥浆
（工艺技术问题）
原因：
1）水泥候凝方法错误 水泥浆初凝结构形成，静压降低较大，一小时左右，正是水泥浆 柱静压降到水柱压力。只要环空静压小于地层压力，气窜就会形 成井喷。
尾管悬挂器组装三要害
（1） 卡瓦条被岩屑卡死，可能使悬挂器坐挂不成功。 （预防的做法是用高温高压黄油包住卡瓦条）
（2） 下入工具与释放环的反扣接头扭矩过大可能使下入 工具不能倒开。
（成功的经验是人工并且是一人紧扣） （3） 回接套积砂，可能是下入工具不能释放的另一个主
要原因。 （有效的方法是对回接套灌些丝扣油）
尾管固井成功的奥妙
1. 心中牢记尾管悬挂器组装3要点; 2. 尾管专家(操作工程师)随时跟踪尾管作业下套管起就
不离开钻台,直到处理完候凝; 3. 不论直井还是定向井,坐挂前要使尾管处于
“活” 的状态，因为坐悬挂器是在此状态下进行的; 4. 掌握尾管上提和下放悬重数据便于使用。
25.尾管下入工具倒不开
固井工程师 只要抓住固井的每一 个关键环节，是可以避免与处理的。
《现代固井技术专题》课件
现代固井技术面临的挑战包括提高固结质量、降低成本、减少环境污染等方面 。同时，随着油气资源的不断开发，地层条件越来越复杂，对固井技术的要求 也越来越高。
PART 02
现代固井材料与工具
高性能水泥浆体系
高强度水泥
采用高强度水泥作为主要胶凝 剂，提高水泥浆的抗压强度和
抗折强度。
低密度水泥浆
通过添加减轻剂等材料，降低 水泥浆的密度，提高其流动性 和稳定性。
随着环保意识的增强，现代固井技术 需要满足环保与可持续发展的要求。
详细描述
在固井施工过程中，应优先选择环保 材料，减少废弃物的产生，同时合理 利用资源，降低能耗和资源消耗，实 现绿色施工和可持续发展。
未来固井技术的发展方向与挑战
总结词
未来固井技术的发展方向包括提高技术可靠 性、降低成本、适应复杂环境和满足高标准 要求等。
抗渗水泥浆
通过优化配方，提高水泥浆的 抗渗性能，减少油气水等流体 对水泥环的渗透。
耐高温水泥浆
能够承受高温环境，保持优良 的物理性能和稳定性。
新型固井材料
弹性材料
01
在固井中使用弹性材料，如橡胶颗粒、弹性微球等，以提高水
泥环的抗冲击和抗拉伸能力。
防腐材料
02
采用防腐涂层、缓蚀剂等材料，提高固井材料的防腐性能，延
案例一
美国某油田的固井技术应用
案例二
俄罗斯某气田的固井技术应用
案例三
澳大利亚某煤田的固井技术应用
案例总结与启示
总结
通过以上案例分析，可以看出现代固井 技术在国内外油田、气田和煤田中得到 了广泛应用，提高了开采效率和安全性 。
VS
启示
现代固井技术的应用需要综合考虑地质、 工程和经济等多方面因素，加强技术创新 和研发，提高固井质量和使用寿命，为能 源工业的发展提供有力支持。
现代固井技术的理论基础和现场经验
候凝
等待水泥浆凝固，确保水泥环 强度达到要求。
施工准备
包括井场勘察、设备检查、材 料准备等，确保施工顺利进行。
注水泥浆
将水泥浆注入套管和井壁之间 的环形空间，形成水泥环，起 到封隔地层的作用。
测试与验收
对固井质量进行测试和验收， 确保固井质量符合设计要求。
人才短缺
固井技术涉及到多个学科领域，需要具备相关专业知识和 技能的人才进行研发和应用。需要加强人才培养和引进， 以满足市场对人才的需求。
05
结论与建议
结论
现代固井技术已经取得了显著的进步，通过不断的研究和实践，我们成 功地提高了固井质量，降低了固井成本，并改善了固井施工的可靠性。
固井技术理论的发展为现场实践提供了重要的指导，而现场经验的积累 也为理论的发展提供了有力的支持。
注重环保要求，研发低毒、低污染的固井 材料和工艺，降低固井过程对环境的影响 。
多学科交叉融合
定制化服务
固井技术涉及到多个学科领域，如材料科 学、化学、力学等，需要加强多学科交叉 融合，推动技术创新。
针对不同地区、不同地层条件和不同井况 ，提供定制化的固井解决方案，满足客户 的个性化需求。
技术挑战与对策
加强固井技术的培训和教育，提高固井施工人员的技能 和素质，以确保固井施工的质量和安全。
感谢您的观看
THANKS
尽管现代固井技术已经取得了很大的进步，但仍存在一些挑战和问题需 要解决，例如如何进一步提高复杂地层和特殊环境下的固井质量，如何 降低固井施工对环境的影响等。
建议
进一步深入研究固井材料和工艺，以提高复杂地层和特 殊环境下的固井质量。
推广和应用固井技术的最新研究成果，以推动固井技术 的发展和进步。
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、5 1/2英寸试压15MPa，30分钟降压不超过 0.5MPa,7英寸，9 5/8英寸分别为10MPa和8MPa，30分钟不超过0.5MPa；10 3/4—13 3/8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。
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3. 从固井的发展史来看，固井中的重大问题是逐步被认识的。尽管在上世纪40 年代发现高温下水泥强度衰退，60年代发现固井后气窜等等，但都没有得到 完善的解释和彻底的解决办法。固井理论是在逐步发展，固井方法是在逐步 完善的。 固井理论和工艺只有在实践中得到发展，也只有在实践中得到提高。 因此固井技术有研究不完的课题。
——水泥添加剂在固井工艺的发展过程中起着重要的作用，为了 适当地使用各种级别的水泥而研制了多种添加剂以便调节水 泥浆性能，据统计现今世界上添加剂已发展到13类500多种。
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பைடு நூலகம்
7
API标准促进固井的进步与发展
——水泥浆设计技术得到显著的进步，早期的平均候凝 时间为10天最长的28天，直到1961年国际上平均候 凝时间仍达24小时。当然由于新技术的出现已缩短 短到8hr甚至6hr
现代固井技术讲座
题目
《现代固井技术的理 论基础和现场经验》
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1
为什么固井技术有研究不完的课题
——现代固井技术诠释
世界上已经有103年的固井历史，在国内也有50多年了，为什 么固井有研究不完的课题？难道没有固定的模式吗？
1. 从宏观来看，完钻后下套管用水泥固定的固井方法是不变 的，然而影响固井质量的因素如井眼条件，尤其是地层性质、井的 类型、泥浆类型、甚至套管和水泥都是多变的。因此固井不断需要 新方法。
2. 从理论上讲，固井已经成为一门由多学科组成的科学。这个 结论是不可否定的。它包含化学、地质、物理、石油、机械和电工 学。每一门学科对实现固井目标都是很重要的。固井作业是一口井 整个施工中重要的组成部分，没有任何因素比固井质量对油井产能 的影响更大，因此固井技术要更新观念。
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2
为什么固井技术有研究不完的课题
——1939年国际上研制成功了高温高压稠化仪 ，它是用 于水泥浆设计最突出的测试仪器 之一，50年代后成 为API规范10的部分标准。
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8
API标准促进固井的进步与发展
——固井前的井眼准备和调节的重要性得到认 识和应用，提高固井质量的议题被提到议 事日程上。
——注水泥施工和监测仪器得到很大的发展，因 而这就使施工人员能够及时地掌握施工情况 ，并根据需要改变施工措施以提高施工的成 功率。
关于波特兰水泥
从世界水泥的发展史知道，波特兰水泥是1824年由 Joseph Aspdin 研制的。它是由石灰石和黏土混合后煅烧而成 的人造胶凝物，含有硅酸盐物质。Aspdin 称它为波特兰水泥是 因为它凝固后类似于从英国近海中波特兰岛上开采的石头。 波特兰水泥是最典型的常用的水硬水泥，由于配制的水泥浆可 泵性好，又容易在水下环境中硬化，因此是油井注水泥的理想材 料。 1903年，波特兰水泥第一次用于油井封固水层。到1917年普遍 用于油井固井。 直到有了石油工业化标准后，波特兰水泥的生产更迅速，应用更 广泛。API标准出现以来所有的固井施工都使用波特兰水泥。
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9
API标准促进固井的进步与发展
3. 固井作业标准： ——水泥等级标准 ——水泥检验方法 ——水泥浆试验标准 ——井底循环温度标准（1984年） ——水泥浆化验设备标准 ——套管性能标准 ——水泥浆在套管内和环形空间流变性能 计算标准 （1990年）等等。
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10
二、波特兰水泥的应用改变固井落后面貌
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13
波特兰水泥的主要特性
——1. 波特兰水泥在水化过程静压降低
——2. 波特兰水泥在高温下强度衰退 ——3. 高密度水泥浆不稳定
——4. 高温水泥浆稠化时间突变。等等。
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14
——1. 波特兰水泥在水化过程静压降低
根据试验，水泥浆水化1：00hr后，水泥浆柱静 压会变为混合水的静压。水化过程如果环空静压总和 小于地层压力就会造成气窜。固井后井口环空施加回 压正是为了解决静压下降问题。为发展防窜工艺技术 提供了依据。大量的现场经验形成了如下的结论：固 井全过程维持环空静压总和大于地层压力是防窜的新 理念。
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3
现代固井技术的理论基础和现场经验
第一部分 现代固井技术发展的理论基础 第二部分 现代固井技术在现场的使用经验 第三部分 现代固井技术现场应用的技术保证
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4
第一部分
现代固井技术 发展的理论基础
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5
第一部分 现代固井技术发展的理论基础
一、API标准促进固井技术的进步与发展 二、波特兰水泥的应用改变固井落后面貌 三、专家、学者的重大发现，迅速发展现代固井技术 四、钻井和勘探的纵深发展挑战着固井作业难题 五、现代固井技术在实践中形成的新观念进一步推动现
4. 现代固井理论的应用和发展完善了对固井重大问题的解释， 促进了现代固井技术中特别是高温高压深井固井、高压气层固井、 特殊固井、计算机应用、水泥浆设计和检验方法的发展和创新。这 就是现代固井技术的含义。
5. 固井技术没有固定的模式。《现代固井技术的理论基础和现场经验》为固井 工程师提供的是固井的新理念新方法、新概念——发展和创新的思维。
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11
关于波特兰水泥
1937年API学会标准化委员会成立以后将波特兰水泥 规范为8个级别：A B C D E F G H。 其中A B C G H 级是常用水泥。 G H级是基本水泥。
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12
波特兰水泥的主要特性
1824年波特兰（Portland)水泥研制成功，1903年波特兰 水泥第一次用于油井封固水层。波特兰水泥是硅酸盐物 质的人造胶凝物，是最典型的常用水硬水泥。在波特兰 水泥研制成功的前后，使用普通的 建筑水泥固井必须候 凝28天才能恢复钻进，而且稠化时间极短产生强度的时 间很长。使用波特兰水泥后固井面貌大为改观，虽然也 经历过24Hr的候凝时间近半个世纪，随着添加剂的使用 候凝时间大大地缩短了，当今固井后6Hr测固井质量是普 遍的，不候凝技术也正在应用。对波特兰水泥的研究也 在深入进行，由于它存在的特性已成为发展高温高压井 固井技术和气层固井防窜技术等的理论基础。它最主要 的特性如下：
代固井技术的发展
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6
一、API标准促进固井的进步与发展
1. API（American Petroleum Institute) 于1937年成立。 API 的成立标志着石油工业的发展与进步。 API 标准已经成为国际范围的石油工业标准包含固井作业标准。
2. 在固井技术上
——研制了更多更好的波特兰水泥，现今已有8个级别，1984年 已规范了水泥的物理、化学性能标准和试验标准