固井技术基础样本

固井技术基本（量大、多图、易懂）

概述

1、固井概念

为了达到加固井壁，保证继续安全钻进，封隔油、气和水层，保证勘探期间分层测试及在整个开采过程中合理油气生产等目而下入优质钢管，并在井筒与钢管环空充填好水泥作业，称为固井工程。

2、固井目

1. 封隔易坍塌、易漏失复杂地层，巩固所钻过井眼，保证钻井顺利进行；

2. 提供安装井口装置基本，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，防止不同压力油气水层间互窜，为油气正常开采提供有利条件；

4.保护上部砂层中淡水资源不受下部岩层中油、气、盐水等液体污染；

5.油井投产后，为酸化压裂进行增产办法创造了先决有利条件；

3、固井环节

1. 下套管

套管与钻杆不同，是一次性下入管材，没有加厚某些，长度没有严格规定。为保证固井质量和顺利地下入套管，要做套管柱构造设计。依照用途、地层预测压力和套管下入深度设计套管强度，拟定套管使用壁厚，钢级和丝扣类型。

2. 注水泥

注水泥是套管下入井后核心工序，其作用是将套管和井壁环形空间封固起来，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。表层套管顶端要安套管头壳体。各层套管顶端都挂在套管头内，套管头重要用来支撑技术套管和油层套管重量，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环形空间，防止压力互窜。套管头还是防喷器、油管头过渡连接。陆地上使用套管头上尚有两个侧口，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，要做套管头密封耐压力检查，和与防喷器联接密封试压。探套管内水泥塞后要做套管柱压力检查，钻穿套管鞋2~3米后（技术套管）要做地层压裂实验。生产井要做水泥环质量检查，用声波探测水泥环与套管和井壁胶结状况。固井质量所有指标合格后，才干进入到下一种作业程序。

4、固井办法

1. 内管柱固井

把与钻柱连接好插头插入套管浮箍或浮鞋密封插座内，通过钻柱注入水泥进行固井作业，称为内管柱固井。内管柱固井重要用于大尺寸（16″~30″）导管或表层套管固井。

2. 单级双胶塞固井

一方面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，一方面坐封尾管悬挂器，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叠，下行至球座处碰压，固井结束。

==井深构造==

1、井身构造概念

井身构造是指由直径、深度和作用各不相似，且均注水泥封固环形空间而形成轴心线重叠一组套管与水泥环组合。

2、构成及作用

井身构造重要由导管、表层套管、技术套管、油层套管和各层套管外水泥环等构成。

1.导管：井身构造中下入第一层套管叫导管。其作用是保持井口附近地表层。

2.表层套管：井身构造中第二层套管叫表层套管，普通为几十至几百米。下入后，用水泥浆固井返至地面。其作用是封隔上部不稳定松软地层和水层。

3.技术套管：表层套管与油层套管之间套管叫技术套管。是钻井半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地层而下套管，其层次由复杂层多少而定。作用是封隔难以控制复杂地层，保持钻井工作顺利进行。

4.油层套管：井身构造中最内一层套管叫油层套管。油层套管下入深度取决于油井完钻深度和完井办法。普通规定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距离。

3、有关术语

1.完钻井深：从转达盘上平面到钻井完毕时钻头所钻井最后位置之间距离。

2.套管深度：从转盘上平面到套管鞋深度。

3.人工井底：钻井或试油时，在套管内留下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距离。

==固井办法==

1、内管柱固井

如上图所示，把与钻柱连接好插入头插入套管浮箍/鞋密封插座内，然后通过钻柱注水泥进行固井作业，称为内管柱固井。内管柱固井重要用于大尺寸(16″~30″)导管或表层套管固井，其长处为：在无大尺寸胶塞、水泥头状况下，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污染；减小水泥浆挥霍，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惯用固井办法，它是采用双套管胶塞(顶、底塞)进行固井，其工艺流程如图所示。普通地，自升式平台或导管架上固井使用普通套管胶塞，而浮式平台上固井使用SSR胶塞。在使用单级双胶塞固井时，套管柱附件重要由浮鞋、浮箍、扶正器和胶塞等构成，各附件功能在后来章节里会讲述。

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固井办法。尾管悬挂器可分为机械式和液压式两种类型，咱们普通使用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

要解决井漏、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，平衡水泥塞是最惯用办法。注水泥塞时，一方面将钻具下至注水泥塞设计深度顶部，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，它与水按一定比例混合便形成水泥浆，并在井下硬化成具备一定抗压强度和渗入率水泥石。

1) 水泥水化过程

油井水泥水化是放热反映，按其水化速度和构造形成，大体可分为四个过程：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几分钟时间内，迅速发生水化反映，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，只消耗一某些水，别的水份布满于水泥颗粒之间，水泥浆具备流动性能。