内插法固井

（二）插入法固井工艺

插入法固井工艺一般用于大直径套管固井，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，同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。

1. 插入法固井工艺流程

插入法固井工艺套管结构为：插入式浮鞋+套管串（也可以为：引鞋+1根套管+插入式浮箍+套管串）。钻杆串结构为：插头+钻杆扶正器+钻杆串。插入法固井工艺流程:注入前置液→注入水泥浆（见图）→替入钻井液（替入量比钻杆内容积少0.5m3）→放回压检查回压凡尔是否倒流→上提钻杆循环出多余的水泥浆（见图）。

下入钻杆,插头插入插座, 注入水泥浆替泥浆结束,起钻循环

2．插入法固井的有关计算

（1）套管串浮力计算

大直径套管固井一般是表层套管固井，要求水泥返出地面，固井施工后，管外环空全部为水泥浆。为了保证套管不被浮起，套管串所受的浮力F

f

必须小

于套管串的重量G

t

。

套管串所受的浮力F

f

的计算公式：

F

f = S

w

Hρ

s

g×10-7 (1)

式中 F

f

—套管串所受的浮力，kN

S

w

—套管外截面积，cm2

H—浮箍深度，m

ρ

s

—水泥浆密度，g/cm3

g—重力加速度。

套管串重量G

t

的计算公式：

G

t = qH×10-3+ S

n

Hρ

n

g×10-7 (2)

式中 G

t

—套管串重量，kN

q—每米套管重量，N/m

H—浮箍深度，m

S

n

—套管内截面积，cm2

ρ

n

—套管内泥浆密度g/cm3

g—重力加速度。

要保证套管串不被浮起，需满足G

t ≥F

f

。若计算后G

t

≤ F

f

，必须加重钻

井液，即加大ρ

n 的值，以提高套管串的重量G

t

，使G

t

≥F

f

后方可施工。因此，

必须进行钻井液“临界密度”ρ

min

的设计。“临界密度”是指替钻井液结束时，

套管串所受的浮力F

f 与套管串的重量G

t

相等时套管内钻井液的密度。计算方法

是把（1）和（2）式整理后（g取10）即可得出。

“临界密度”ρ

min

的计算公式：

ρ

min =（S

w

ρ

s

－q×10-3）/ S

n

(3)

式中ρ

min

—临界密度 g/cm3

在做固井设计时，设计替入泥浆的密度ρ

s 要大于临界密度ρ

min

，实际应

用中，一般按：

ρ

s =ρ

min

+（0.1～0.2）

（2）钻柱坐封压力的计算

由于插入法固井内管（钻柱）和浮箍的连接是通过插入接头和浮箍插座用插入的方法连接的，所以若不在密封球面与承压锥面之间施加一定的压力，在施工中就会在反向压力的作用下钻具产生“回缩”，造成密封球面与承压锥面之间“脱开”，而失去密封作用。因此，在设计中进行坐封压力的计算是非常必要的。

坐封压力F

z

的计算公式为：

F

z =P

max

S

m

×10-3 (4)

式中 F

z

—密封球面与承压锥面之间施加的压力（坐封压力） kN

P

max

—施工最大泵压 MPa

S

m

—密封面积 cm2

“内管法注水泥”又称为“内插法固井”，一般应用于下入深度大的大直径油气井表层套管固井，施工过程中要求固井水泥浆返出地面。该技术是在大直径套管内，以钻杆或油管作内管，水泥浆通过内管注入并从套管鞋处返至环形空间的固井技术方法。

与传统的固井施工方法相比，内管法注水泥固井技术固井所需替浆量较小，不但可以减少混浆使用量，而且易准确计量；不需要钻井队单独储备替浆用水，不需要大泵替浆；单井可以节约30%左右的水泥；一般情况下，可以减少90%左右的替浆废水的排放；对于下入深度大的大直径油气井表层套管固井，可以有效提高固井质量。

由于钻杆空间较小，可大大减小水泥浆的污染，提高固井效率。

说白了就是靠钻杆下压，机械式打开浮箍固井