1、1,固井工程,2,主要内容,固井概述固井生产组织管理固井技术固井质量评价案例,3,第一部分 固井概述,固井概念固井特点影响固井质量的因素,4,一、固井概念,什么是固井？或是固井作业？ 简单地说：固井是将一层钢管（套管）下入到井内预定深度，再在钢管和井壁之间注入水泥浆封固的作业。 具体地说：为了加固井壁，保证继续安全钻进，封隔油、气、水层，保证分层试油和合理开采油气，在井筒内下入优质钢管，并在井筒和钢管环空充填好水泥的作业。,5,一、固井概念,哈里伯顿公司认为，完成以下任何工作都可被视为固井作业： （1）套管的支承和固定； （2）阻止地层之间的流体窜槽； （3）防止地下矿物水和各种电解液对套管腐
2、蚀； （4）防止套管在后续钻井中发生振动； （5）封隔循环漏失层和高渗透层。,6,一、固井概念,固井作业的范围？ 概括地说，固井作业包括下套管作业和注水泥作业。注水泥作业分类 按作业方式及目的，注水泥作业可分为正常注水泥（一次注水泥）和补救注水泥（二次注水泥）。 正常注水泥有常规注水泥、内管法注水泥、分级注水泥、尾管注水泥、回接注水泥、注水泥塞等； 补救注水泥有挤水泥作业、重新注水泥作业、注水泥塞等。,7,一、固井概念,正常注水泥（一次注水泥）,补救注水泥（二次注水泥）,注水泥,常规注水泥,特殊注水泥,单级注水泥,内插管注水泥分级注水泥尾管注水泥回接注水泥注水泥塞,注水泥塞挤水泥重新注水泥,8
3、,二、固井特点,固井作业是一项施工时间短、工序内容多、工作量大、技术性强的工程。固井作业是一项系统工程。涉及：学科多，地质、石油、机械、化学、流体力学和电子等学科。 部门多，有组织管理、供应运输、现场施工（固井公司、钻井队、套管队、录井队等）等多部门；内容多，有施工准备（井眼、设备、材料、化验等）、下套管、注水泥等。,9,二、固井特点,固井作业是一项隐蔽性工程。主要流程在井下，不能直接观察；质量控制决定于设计的准确性和准备工作；施工未知因素多、风险高。 固井作业是一项高成本的工程。开发井，占钻井费用的1/3；勘探井，占钻井费用的1/5。,10,二、固井特点,固井作业是一次性工程。正常固井质量不
4、好，一般难以补救；采用挤水泥等办法补救，耗时、耗物、经济损失大、效果不明显。 影响后续作业的工程。固井质量直接影响油气田合理开发；后续钻井的正常进行。,11,三、影响固井质量的因素,由固井作业的特点知道，固井作业是一项系统工程，涉及多学科、多工种、多部门，工序繁、隐蔽性强、风险高，因此有众多影响固井质量的因素，主要有：,12,三、影响固井质量的因素,顶替效率：顶替效率是水泥浆注入段水泥浆体积与该段环空容积的百分比。是影响水泥段封固质量的最重要的因素。顶替效率越高、固井质量越好。,13,三、影响固井质量的因素,用公式来表达顶替效率：,式中：顶替效率；Vc封固段环空水泥充填的容积；V 封固段环空总
5、容积。,14,三、影响固井质量的因素,提高顶替效率的条件、措施有：准备良好的井眼条件；良好的钻井液性能；合理加放扶正器，提高套管居中度；选用性能优良的前置液；采用正确的流态顶替；活动套管等。,15,三、影响固井质量的因素,（a） （b） （c）旋转套管提高顶替效率示意图 （a）套管不动 （b）套管开始转动 （c）钻井液将被替完,16,三、影响固井质量的因素,套管居中：通常用套管居中度或偏心度来表示，这是提高顶替效率的最关键因素。在相同注替条件下，居中度越高，或是偏心度越低，顶替效率越高。要得到较高的顶替效率，通常要求居中度必须达到67以上。,17,三、影响固井质量的因素,居中度及其与顶替关系的
6、图、公式表达：,式中：W窄边间隙RH井眼直径或上层套管内径RC套管内径,18,三、影响固井质量的因素,19,三、影响固井质量的因素,偏心度的图、公式表达：,式中：S偏心度R井眼半径r套管半径套管中心与井眼中心的偏离距离,20,三、影响固井质量的因素,保证套管居中的条件：良好的井眼条件正确选用扶正器科学加放扶正器,21,三、影响固井质量的因素,水泥浆环空返速、流态 ：直接决定着顶替效率的高低；紊流顶替是注替水泥浆的首选流态；塞流顶替也可以得到较好的驱替效果；施工中，如果不能实现紊流顶替和塞流顶替，在安全（设备、井眼）的条件下，应使用最大泵入排量，这样也可获得较高的驱替效率。,22,三、影响固井质
7、量的因素,其决定要素：泥浆性能前置液性能水泥浆性能井眼条件设备条件,23,三、影响固井质量的因素,环空间隙：套管外壁与井眼、或上层套管内壁的单边间距。窄环空间隙，不利于提高固井质量：不利于下套管，磨阻大、活塞效应大不利于加放扶正器不利于注替水泥浆施工，压力高水泥环薄,24,三、影响固井质量的因素,间距太大，也会带来一系列问题：环空返速低，易混浆、不利于驱替增加泵送设备负担射孔效果降低不经济合理的环空间隙是3/45/2英寸。,25,三、影响固井质量的因素,井眼质量主要指：井眼轨迹好坏、狗腿度大小井径扩大率、糖葫芦井段多少泥浆清洁情况遇阻卡情况井壁稳定性产层的压稳情况等等,26,三、影响固井质量的
8、因素,是固井质量好坏的决定因素之一：是固井设计的依据下套管是否顺利套管是否居中能否的得到较高的顶替效率,27,三、影响固井质量的因素,地质情况：影响井眼质量的关键因素；软泥岩、膏泥岩等塑性蠕变地层，易缩径；山前高陡构造地层，导致井斜、狗腿等；煤层、盐层等坍塌、水溶地层，易形成糖葫 芦井眼；多套压力体系地层，存在井漏和压稳问题。,28,三、影响固井质量的因素,钻井液性能：高稠度钻井液和过厚的泥饼，是固井的大敌；不利下套管，形成推活塞，易漏开泵压力高，易漏难以驱替，易成混浆、水泥石质量差水泥环界面胶结质量差，易窜槽,29,三、影响固井质量的因素,须进行适当的调整，达到固井要求，才有利于提高顶替效率
9、，保证固井质量。 固井对钻井液性能的要求为：低失水、强抑制能力，低粘度、切力，高悬浮、高携砂能力，优质泥饼、优良流变性、细分散（反絮凝）。,30,三、影响固井质量的因素,电测数据：电测数据的精确度直接影响到固井设计、水泥化验、固井准备等的质量。电测数据偏差大，将误导固井施工，导致固井质量问题。,31,三、影响固井质量的因素,井径电测不准，导致：水泥浆量设计偏差，水泥浆返高不合格扶正器加放设计偏差，套管不居中井底电测温度不准，导致设计的实验温度：偏高，水泥浆超缓凝偏低，施工时间不够,32,三、影响固井质量的因素,固井设计的质量固井设计是固井施工的法律文件；执行质量差的固井设计，必然导致差的固井质
10、量 ；影响固井设计质量的因素有：设计依据资料的准确性设计理论的科学性设计人员的技术修养,33,三、影响固井质量的因素,其他：水泥浆性能好坏施工人员的素质套管、套管附件、固井工具钻井设备、注水泥设备、水泥化验设备施工措施、区域固井作业经验、气候等,34,第二部分 固井生产组织管理,固井合同固井标准固井管理规定固井生产组织,35,一、固井合同,中标固井公司确定后，有行使甲方固井管理权力的业主，根据招标井情况、固井公司投标书承诺、合同格式与中标固井公司签订固井作业合同。合同中除了通常的格式条款外，还包括上井服务的人员、设备状况，作业标准，奖罚等条款。单井项目组有固井作业合同一份，由钻井监督保存，作业
11、时依照合同检查固井公司执行情况，并提出奖惩意见，开具付费结算单据。,合同管理固井队伍,36,二、固井标准,国际上比较有影响力的石油行业标准：美国石油协会API标准、国际标准化组织推荐标准（ISO）。国内石油固井标准有三个级别，国家标准、石油天然气行业标准，以及企业标准（中石油企业标准、塔里木企业标准）。 2004年石油钻井工程专业标准化委员会对相关行业标准进行了清理、分类，对一些旧的标准进行淘汰和修订。国际上的石油标准主要针对工具、产品，国内还包括技术规范和操作规程。,固井标准规范固井施工,37,二、固井标准,现场相关的固井标准,38,二、固井标准,39,二、固井标准,40,三、固井管理规定,
12、固井技术工作细则1995.10提高油气层固井质量暂行规定1996.6关于总包井固井管理暂行规定1996.6塔指固井水泥浆实验暂行规定1996.6关子加强固井材料的管理规定1997.6塔指固井水泥浆实验暂行规定1998.8套管送井有关规定2000.9,早期的管理规定,41,三、固井管理规定,塔里木油田气井固井暂行规定2007.4塔里木油田油层固井技术规定（暂行）2007.6开发事业部提高开发井固井质量管理规定塔油开发字200715号文件,近期的管理规定,42,三、固井管理规定,塔里木油田气井固井暂行规定主要内容：设计原则：,遵循平衡压力固井设计原则。上层技术套管应下至产层顶部，将上部复杂地层完全
13、封固。高压气井产层固井，原则上尾管固井，再回接至井口。气井固井设计应进行工具材料、技术措施、应急预案等针对性设计。 完成固井施工设计，报送技术主管部门审批，现场严格执行。,43,三、固井管理规定,水泥段封固要求：,各层次套管水泥浆原则上返出地面。双级固井，一级水泥浆返至气层顶部以上不少于200m，二级返出地面。 尾管固井，悬挂器位置应距离气层顶部不少于200m，重叠段不少于150m。 各次固井水泥浆，应覆盖上层套管未封固井段。必须封固上层套管鞋，且上返高度不少于100m。,44,三、固井管理规定,套管及附件、固井工具要求：,最后一层技术套管和产层套管应采用气密性螺纹套管。高压、酸性气井，套管材
14、质选择应达到安全、防腐蚀要求。含H2S气体的气井，产层套管应选用抗硫套管。固井工具及套管附件的材质、机械参数、螺纹密封等性能，应与管串中套管相匹配。,45,三、固井管理规定,水泥浆和水泥石性能要求：,水泥浆的流变性能用旋转粘度计测量，用塑性粘度、屈服值、稠度系数和流性指数表征。现场可采用流动度表示，流动度应不低于18cm。 API滤失量要求：技术套管不大于100ml，产层套管不大于50ml。稠化时间在施工时间基础上附加1h1.5h，初始稠度应不大于30Bc。产层固井时，水泥浆稠度由40Bc上升至100Bc的时间应小于15min。产层固井水泥浆游离液量控制为零。,46,三、固井管理规定,水泥浆、
15、钻井液、隔离液间各种比例混合物的流变性和稠化时间满足作业要求。产层固井水泥浆防窜性能评价应满足下列条件之一。 气窜潜力系数法评价，GFP值应不大于4。 胶凝失水系数法评价，GELFL值应大于1。 水泥浆性能系数法评价，SPN值应不大于3。 水泥石性能要求 24h抗压强度不低于14MPa。 收缩率要求：技术套管固井应不大于1.4%，产层不大于0.5%。 产层水泥石渗透率应小于0.005m2。,47,三、固井管理规定,隔离液要求：,在循环温度下，控制隔离液切力范围为，t钻井液t隔离液t水泥浆。 隔离液的密度宜介于钻井液和水泥浆之间。用量按紊流接触时间710min计算。,48,三、固井管理规定,井眼
16、准备技术要求：,下套管前提高地层承压能力，满足下套管、固井施工压力要求。按塔里木油田钻井井控实施细则要求测油气上窜速度并满足要求。通井到底，循环处理钻井液不少于两周，钻井液进出口密度差不大于0.02g/cm3。产层固井还应将气测全烃值降到5%以内。,49,三、固井管理规定,下套管要求：,计算激动压力，确定最大下放速度。使用扭矩仪监测上扣扭矩，根据螺纹密封脂调整最佳上扣扭矩。合理设计套管扶正器加放方法，保证套管居中度不低于67%。气层固井下套管：中途循环时，循环不少于1.5个迟到时间；下放到底后，循环不少于两周，进出口密度差不大于0.02g/cm3，气测全烃值低于5%。,50,三、固井管理规定,
17、注水泥施工工艺要求：,水泥浆密度要求： 单点密度控制在设计密度的0.02g/cm3范围内。 平均密度控制在设计密度的0.01g/cm3范围内。 注替计量要求 采用流量计、泥浆罐人工测量、泵冲三种方式同时计量，以人工测量计量为准，流量计误差小于2。,51,四、固井生产组织,材料上井：钻井监督根据钻井进度提醒业主，或业主根据钻井进度，结合钻井设计、现场钻井实况，开具甲方材料单据交物资运输公司，由运输公司装车送井。 钻井设计决定材料的品种、规格、型号；现场钻井实况决定数量；,材料组织与管理,52,四、固井生产组织,到井检查：固井材料到井后，由钻井监督组织检查、验收， 内容包括：丈量套管长度，检查套管
18、的型号、规格与设计符合情况，本体、丝扣完好情况，通径情况；检查工具的型号、规格及组件数量，与套管连接配合；检查附件的型号、规格、数量；油井水泥、外加剂的型号、数量。,53,四、固井生产组织,信息反馈：钻井监督应及时把检查验收情况反馈给业主方，以便出现问题能得到补救，不至于影响生产。余料处理：作业结束钻井监督组织统计余料情况，分门别类堆放，并把统计结果反馈到业主方，根据业主的指示组织倒井或回收。对贵重材料，易损、怕水、怕晒材料妥善保管。总承包井，乙方公司承包的材料自行组织。,54,四、固井生产组织,施工组织主要是开好几个会，完钻前的固井现场办公会、下套管前的下套管作业协调会、注水泥施工前的固井协
19、调会、施工结束后的总结会。钻井监督负责协调组织，会上责任分配到人，会后督促抓落实。会议由钻井监督召集，参加单位和人员包括：钻井监督、地质监督、甲方固井技术人员、钻井队、泥浆工程师、录井队、固井公司、下套管服务队。,施工组织,55,四、固井生产组织,固井现场办公会：即将达到完钻井深前召开。内容包括由钻井地质监督介绍本井的工程及地质情况；商讨固井初步方案；安排现场固井准备工作，如固井水罐的准备，灌泥浆装置准备，井控设备准备，钻井设备提升系统、循环系统、泥浆罐区计量等的准备，井眼处理意见，泥浆处理意见，固井材料到井后准备要求等；对固井公司设备、水泥化验及固井设计作要求；提出后勤、机关解决的问题；排出
20、固井日程。,56,四、固井生产组织,下套管作业协调会：由钻井监督介绍井眼情况；由钻井队、下套管作业队、录井队介绍设备准备情况；由甲方固井技术人员或钻井监督介绍管串结构、下达下套管技术措施指令、安排参加施工各单位作业职责。 下套管技术措施包括：套管上钻台、连接、上扣要求，扶正器加放原则，套管灌泥浆要求，下放速度要求，中途及下完后开泵要求，复发情况处理要求，下放过程中安全要求等等。,57,四、固井生产组织,固井协调会：由钻井监督介绍下套管、开泵循环情况；由钻井队、录井队、固井公司介绍设备准备情况；由乙方固井工程技术人员介绍固井程序、固井数据、水泥化验、岗位分配、施工中须注意的要点；由钻井监督或甲方
21、固井技术人员指定施工总指挥，对各施工单位提作业要求。 会后，钻井队和固井公司还要组织召开班组会议，对各岗位做要求，责任落实到人。,58,四、固井生产组织,总结会：由钻井监督或甲方固井技术人员对作业过程进行评价，提出改进要求；真实编写施工程序资料，统一数据；对后续工作做出安排，如尾管固井的起钻、循环参数，候凝办法，探水泥塞、钻水泥塞要求等等。,59,第三部分 固井技术,固井准备固井工艺复杂工况固井技术固井安全施工监督检查要点,60,一、固井准备,固井准备是固井工程的重要组成部分，直接影响到固井施工质量和固井封固质量的好坏。固井准备有相当大的部分由钻井监督组织实施。固井准备主要包括：井眼准备，钻井
22、液准备，钻井设备准备，钻具准备，井口装备和井口工具准备，下套管设备、固井设备准备，固井材料和工具、固井水准备，固井设计，水泥化验，技术措施准备等等。,61,一、固井准备,井眼准备：完钻时，必须将井深搞准确。井深一律以恢复悬重后（或无钻压情况下）的方式计算。保证井眼直径。对电测井径小于钻头名义尺寸的井段，必须用标准钻头划眼处理。对钻头与套管间隙太小的井眼或井段（如6 5环形间隙），在有条件时应进行扩眼处理。,62,一、固井准备,井身质量符合标准。凡全角变化率超标的井，应采取措施处理，以利套管下至设计井深。通井要做到井底无沉砂、井壁无台肩、垮塌，井内无油气水侵、无漏失、无阻卡，塑性地层要保证有较长
23、时间的蠕变周期，通井起钻应灌好钻井液（比平时起钻更勤），保持井筒液柱压力，防止井涌、井壁垮塌或塑性地层蠕变速度加快。,63,一、固井准备,下套管前通井及注水泥浆前，均应以较大排量洗井，上返速度力求达到1.2m/s。洗井时，钻头应在井底位置，循环时间不得少于三周，达到入井与出口钻井液密度一致（相差小于0.02g/cm3）、井内岩屑清除干净。洗井循环中，密切注意观察振动筛返出岩屑量变化、泥浆池液面变化。,64,一、固井准备,钻井液准备：井内钻井液性能良好稳定，符合固井工程要求。在井下安全的前提下，钻井液性能与固井有密切关系的性能指标应达到：钻井液密度低于1.30g/cm3：屈服值应小于5Pa，塑性
24、粘度应在10mPas30mPas之间；钻井液密度在1.30g/cm32.10g/cm3范围内：屈服值应小于8Pa，塑性粘度应在22mPas30mPas之间；钻井液密度高于2.10g/cm3：屈服值应小于15Pa，塑性粘度应在40mPas75mPas之间。,65,一、固井准备,钻井队应按固井设计或固井要求的性能、数量准备顶替泥浆。对准备的顶替用重泥浆应定期搅拌循环，保证固井时吸得出、不沉淀。顶替用重泥浆不得与其它泥浆混装。 准备一定量的防卡泥浆，密度应与井浆保持一致，对于小间隙井固井还不应使用固体润滑剂，在起钻前注入， 充满复杂井段。,66,一、固井准备,钻井设备准备：钻井队应对全套钻井设备（包
25、括提升系统、循环系统、电力系统、仪表系统等）进行一次严格认真的系统检查，并作必要的更新、维护、保养，使之外于良好状态。两台泥浆泵缸套直径应适当，保险销子与固井施工压力要匹配，上水效率应良好。,67,一、固井准备,循环系统中用于顶替作业的各泥浆罐（包括储备罐）各闸门应灵活可靠，做到罐与罐之间闸门互不窜通，保证替浆计量的准确性。下套管前，按下套管最大负荷对钻井设备能力进行核算，对于大吨位下套管作业，作业前应校正钻机，还应将钻台上多余钻具甩掉。,68,一、固井准备,钻具准备：在进行内管法固井、尾管固井、注水泥塞、挤水泥作业时，都要使用钻杆。所用钻杆内径必须畅通，用于尾管固井的钻杆应用内径规逐柱通径（
26、5钻杆内径规为65mm，3 1/2钻杆内径规为50mm）。 用于下送尾管的钻具的钢级、壁厚长度、排列次序必须正确无误，做到钻井工程师、地质监督、钻井监督三对口。,69,一、固井准备,最后一次通井起钻时，对所用钻具进行编号并排列整齐。钻铤、加重钻杆要放在恰当位置，以便下尾管时要用钻杆能顺利提出入井。 用于固井的钻具不能有伤。必要时，对用于固井作业的钻具应进行探伤检查，不合格不得下井，保证钻具能承受额定负荷。,70,一、固井准备,井口装备、井口工具准备：下套管前整改井口装置，并把能与套管和钻杆连接的循环接头和钻杆回压凡尔放置钻台上，应保证从下套管开始，到候凝整个过程中，应既能关闭套管与井眼环空，也
27、能关闭钻杆与井眼环空的要求，能够实施有效井控。 如尾管固井施工需要反循环方法排出尾管喇叭品以上多余水泥浆，固井前在地面高压管汇中应安装反循环管线。,71,一、固井准备,下套管、固井设备准备：下套管作业队伍应按合同和施工需要配备齐全下套管设备，包括动力装置、液压管钳、气动吊卡、气动卡盘、扭矩仪等 ，应正确安装下套管专用设备机具工具，液压套管中心线应与尾绳垂直，试运转良好。 钻井队还应更换吊环，准备三只套管吊卡，B型大钳及用于与套管本体、接箍的钳头，套管垫叉，钻杆卡瓦，能接方钻杆和水龙头的循环接头。,72,一、固井准备,准备下套管灌泥浆装置，要与管柱配套，能固定，有排气通道，轻便、便于单人操作。
28、固井公司应按合同要求及施工需要配备注水泥车组、连接管线、闸门试运行正常。检查、保养水泥头，挡销、闸门好用，上扣方便。检查、保养、校核流量计系统，保证计量准确。检查、保养录井设备，能准确跟踪下套管、固井过程。,73,一、固井准备,固井材料和工具、固井水准备：由钻井监督组织清查到井固井工具、附件，检查、登记规格、数量、扣型，并进行测绘、记录 。 套管到井，按管柱设计排定的次序（后入井的放下面）排放。在排放套管时，钻井地质监督与井队技术干部都在场，共同完成对套管的检查、丈量、登记。必须用规定的内径规进行通径检验。不合格者不准入井。对特殊扣套管，通内径前接箍端必须上护丝。,74,一、固井准备,由钻井监
29、督组织清查到井的水泥外加剂，按品种、数量检查、登记，整齐堆放，由钻井队保管（冬季应做好防冻保温）。油井水泥进入井场储灰罐前，应经过滤器过滤。对各罐的储灰规格数量要作好记录。井场储灰存放超过20天，应倒罐一次。施工剩余油井水泥，不得用于技术套管、油层套管固井。,75,一、固井准备,固井水应有专用罐，安装位置要方便固井施工，距井场储灰罐不超过25m；固井水罐之间不得互相连通。固井水罐要有防冻保温装置，由钻井队负责固井药水的防冻保温工作，冬季保温2530；要配备2台高功率搅拌机；按固井公司要求，在完钻时应储有足够的清水（生活用淡水或淡化水）；在装盛清水前，必须认真清洗水罐，以免清水装入后污染变质。,
30、76,一、固井准备,固井设计： 固井设计是固井施工作业必须遵循的技术文件，是组织固井施工的基础和依据。固井设计的科学性、先进性关系着固井作业的成败与固井质量的好坏。 固井设计通常由固井公司完成，难度井、复杂井、重点井由业主组织讨论，制定框架方案，再由甲方技术人员和固井公司共同完成。固井设计经业主或甲方主管领导审批后有效。,77,一、固井准备,固井设计包含内容：设计原则、设计依据、设计需要的基础资料、管串结构设计、相关强度校核与计算、水泥浆设计、前置液设计、顶替液设计、后置液设计、作业量设计、固井用材料设计、施工参数设计、安全压力计算、作业程序设计、施工组织机构与分工、主要技术措施、复杂情况处理
31、技术措施、制定HSE方案等。,78,一、固井准备,设计原则：保证施工安全，提高固井质量，实现作业目的。设计依据：钻井设计、地质设计、技术规范、作业目的、井筒资料等。设计需要的基础资料：钻井、固井设备参数 ，套管、附件和固井工具的几何、性能、操作参数，以及井筒资料等。,79,一、固井准备,管串结构设计：包括套管串结构和非套管类作业管柱设计。套管串设计方法参照标准SY/T 5724 ，所有套管应使用钻井设计规定的或参照标准SY/T 6268选择。非套管类作业管柱主要指内管法固井、尾管固井、挤水泥作业、注水泥塞作业使用的钻杆或油管，这些管柱应使用尽可能大尺寸的。,80,一、固井准备,强度校核与计算：
32、套管强度校核按标准SY/T 5322的方法计算。钻杆强度校核主要计算其抗拉强度，确定遇卡时的上提吨位。尾管悬挂强度校核主要计算上层套管悬挂安全系数。尾管送入工具倒扣时允许的最大扭转圈数计算。 井架安全校核按标准SY/T 6326规定的方法进行。,81,一、固井准备,水泥浆设计：水泥浆体系的确定：根据地层破裂压力、地层孔隙压力确定水泥浆密度。根据水泥浆密度确定基本水泥类型、加重（或减轻）方式、材料的类型和加入量。根据井底温度确定是否加入水泥石热稳定材料。根据地层特性（井底温度、地层岩性、孔隙流体等）确定外加剂类型。,82,一、固井准备,试验条件的确定： 根据实钻井况或区域作业经验，或根据GB/T
33、 19139的方法确定。试验项目确定： 各种作业水泥浆试验项目见后表 。,83,一、固井准备,84,一、固井准备,水泥浆性能确定：主要包括稠化时间、失水、游离液、抗压强度、流变参数、相容性、水泥石渗透率等。不同油田、不同地层、不同井况、不同作业方式要求不同，应执行各自的要求。稠化时间是固井施工时重点考虑的水泥浆性能参数之一，指配注水泥浆开始到施工结束，并附加11.5小时的时间。,85,86,一、固井准备,前置液设计：设计原则是：能冲刷和悬浮虚泥饼，得到较低的紊流临界返速；与泥浆和水泥浆相容，并能有效隔离它们；用量按710min紊流接触时间考虑，同时不能造成油气水侵和地层垮塌；不腐蚀套管。后置液
34、设计：可与前置液相同，也可使用配浆水。顶替液设计：根据管内外压力平衡关系，确定各种替浆液的密度及用量。,87,一、固井准备,作业量和固井材料设计：根据区域作业经验、实钻情况、钻井设计确定。施工参数设计：流体流态按紊流设计；环空紊流接触时间不低于10 min；难以紊流顶替时，安全情况下（应不超过循环漏失排量，应不超过设备泵入能力）排量尽可能大。,88,一、固井准备,水泥试验要保证一口井的固井施工，至少做3组试验：配方试验：确定了一口井的水泥浆体系以后，根据水泥浆性能要求和外加剂系列的使用经验，通过试验来确定单个外加剂的加量比例。 配方试验应把固井作业规定的项目全部作齐，选择试验中最优配方，来确定
35、送井油井水泥、水泥外加剂、外掺料、前置液的数量。,89,一、固井准备,小样试验：在固井用水备好，油井水泥及外加剂、外掺料等材料送井后，固井公司应及时取样作小样试验。小样试验重复配方试验最优配方。小样试验用来指导现场固井药水的配置。配固井药水时外加剂应按正确的顺序加入，并充分循环、搅拌，保证均匀。,90,一、固井准备,大样试验：固井药水配好后，全部材料重新取样做大样复查试验。大样试验用来指导施工。固井药水配好后，到施工前时间间隔超过24小时，应重新循环、搅拌均匀药水，做大样复查试验。,91,二、固井工艺,按固井方式分：常规固井内管法固井分级固井尾管固井尾管回接固井,92,二、固井工艺,套管串结构
36、： 浮鞋+2根套管+浮箍+套管至井口；承托环（碰压座）通常放在浮箍上面一根套管的母扣里。工具及附件：浮鞋、浮箍，各带一个单流凡尔，从而为管串提供两道回压密封，单流凡尔耐回压应大于25MPa；胶塞，通常用单胶塞，也有用双胶塞（顶塞、底塞）。,（一）、常规固井,93,二、固井工艺,作业程序： 下套管到位灌满泥浆、接水泥头开泵循环（同时连接固井设备、管线）管线试压注前置液（或投底塞、注前置液） 配、注水泥浆投胶塞（或顶塞）、注后置液注顶替液、碰压 装井口、候凝 探塞、钻塞 测固井质量 套管试压。作业要求： 下完套管、开泵循环时，应先低泵冲、小排量顶通，然后分步骤逐步提排量。,94,二、固井工艺,提至
37、施工排量后，至少循环二周才能施工。循环结束到注前置液开始间隔不超3分钟，否则应再循环。管线试压应大于设计的最高施工压力。施工过程中，应有专人加强观察出口返出情况。返出的混浆、水泥浆不得返入循环系统。,95,二、固井工艺,设计水泥不返出井口，套管的井口装定应在井内水泥浆凝固并形成不小于3.5MPa抗压强度进行；返出井口时，应先装定井口，再固井。探钻水泥塞、套管附件的钻具不接稳定器，可接打捞杯。钻水泥塞时，转速宜控制在4560转/分，钻压控制在0.81.5吨。,96,二、固井工艺,套管串结构：浮鞋+12根套管+浮箍+套管至井口。内插管串结构：插入头+转换接头+钻杆至井口。工具及附件：浮鞋、浮箍，要
38、求同常规固井；浮箍带密封插座，与插入头配套使用；内插管串上必须安装内管扶正器，扶正器尺寸为（钻杆外径套管内径），从下部开始在钻杆上连续装35支。,（二）、内管法固井,97,二、固井工艺,98,二、固井工艺,作业程序：下套管，正确安装内管法固井浮鞋、浮箍和套管扶正器。下钻杆，按设计要求安放内管扶正器。最后一根钻杆应先在套管外与方钻杆（或顶驱）连接，再入井。下放内管，插入头接近插座，小排量开泵，缓慢下放使插入头进入插座，加压至预定值。顶通建立循环，再逐渐将排量提至设计施工排量，循环不少于两周，同时观察套管内钻井液是否外返，内管是否上移。按设计注水泥浆和顶替液。起出内管。安装井口，候凝。探钻水泥塞及
39、附件。,99,二、固井工艺,作业要求：内管法固井宜使用于浅井段的大口径套管固井（如30、20、13 3/8）。 内插管固井工具到井场后，应认真测量密封套内径和插入头工作部分外径，检查配套情况，并进行试装。插入头接近浮箍密封插座时开泵循环钻杆容积量，停泵插入密封插座；开泵若只有套管环空返出，说明插入密封，可施工；若套管内有泥浆溢出，说明密封失效，应采取增加坐封力等措施处理。内管法注水泥作业的顶替液量应比内管的内容积少0.5m31m3。,100,二、固井工艺,作业中，为保证套管不上浮，套管内泥浆密度应为： 临=（S外水泥浆q103）/S内 式中： 临不上浮时套管内泥浆应有的最低密度，g/cm3 S
40、外套管外载面积，mm2 q每米套管重，kg/m S内套管内截面积，mm2 水泥浆水泥浆密度，g/cm3。,101,二、固井工艺,施工时，为保持插入密封，应在插入头进入密封插座时一次加足坐封力，坐封力可用下式计算： F坐封=P最大S插103 式中： F坐封坐封力，t P最大施工最高泵压，kg/cm2 S插插入头下端截面积，cm2。 其他作业要求参照常规固井。,102,二、固井工艺,套管串结构：浮鞋+2根套管+浮箍+套管+分级箍+套管至井口；承托环（碰压座）通常放在浮箍上面一根套管的母扣里。工具及附件：浮鞋、浮箍，要求同常规固井；分级箍有机械式和液压式两种，机械式选用原则是开关孔可靠且压力较低，其
41、强度、通径、扣型应与所在段套管一致。,（三）、分级固井,103,二、固井工艺,现场应认真对分级箍、胶塞组进行测绘、检查：检查分级箍的开孔套、关闭套，是否与一级碰压塞、开孔塞、关孔塞尺寸相匹配；检查一级碰压塞与承托环的匹配情况；检查承托环在套管内的安放情况；检查胶塞与水泥头的配套情况；根据工具的使用经验，对分级箍开孔剪切销钉进行松、紧、装、卸。,104,二、固井工艺,分级箍及示意图,105,二、固井工艺,胶塞组及示意图,106,入井、一级固井时状态,投入开孔塞到位时状态,关孔座,开孔座,开孔塞,107,开孔后、二级固井时状态,二级固井、关闭塞到位时状态,关闭塞,循环孔打开,108,关闭分级箍循环
42、孔时状态,109,二、固井工艺,作业程序：（不连续式分级固井）按SY/T 5412的要求下套管。下至设计位置后，将套管灌满。连接循环管线。开泵小排量顶通建立循环，逐渐将排量提至设计施工排量，调整钻井液性能，循环不少于两周。停泵，接水泥头、注替管线和计量仪表。装底塞和碰压塞。检查水泥头和管线闸门开关状态，对注、替管线进行试压。按设计注前置液。释放底塞。按设计注水泥浆。,110,二、固井工艺,释放碰压塞。按设计注第一级顶替液，顶替量与分级箍以上套管内容积差3m35m3时降低排量，观察泵压表。碰压塞通过分级箍后将排量提至设计排量。离设计替浆量还有3m35m3时降低排量，直至碰压；如不能碰压，则总替浆
43、量不应大于套管内容积。放回压，观察管内回流情况。如果水泥浆倒返，应即关闭水泥头闸门，候凝至水泥浆凝固。 机械式分级箍投开孔塞，预计开孔塞到达分级箍位置后缓慢开泵，打开循环孔；液压式分级箍，在一级注水泥碰压后，直接加压打开循环孔。按设计施工排量循环二周后，间断循环至一级水泥浆终凝。,111,二、固井工艺,停泵、装关闭塞。按设计注第二级的前置液、水泥浆。释放关闭塞，按设计注顶替液。替至离设计替量还有3m35m3时降低排量，直至碰压。关闭循环孔。放回压，检查管内回流情况。如果水泥浆倒返，应提高泵压再次关闭循环孔。候凝。探钻水泥塞。,112,二、固井工艺,作业要求： 分级固井分非连续式和连续式两种，一
44、般情况下，尽可能采用非连续方法。分级箍安放位置在满足封固要求前提下，应选在井径规则、井斜小、地层致密不易冲垮的井段。 各级注水泥返高，要按套管鞋处地层破裂压力和漏失层最大承压能力，以及地质要求与油气水层位置决定。,113,二、固井工艺,为利于分级箍正常工作，分级箍上下2根套管应装套管扶正器，使分级箍居中。 为保证分级箍部位水泥环质量及分级孔的密封性，关孔塞应在注水泥结束前投入，可考虑用0.5m3水泥浆压入关孔塞。对非连续分级固井，一级水泥返高不得超过分级箍。通常，一级水泥返高至少低于分级箍200m。,114,二、固井工艺,一级施工后，卸压检查无回流方可投重力塞。打开分级孔后，用正常排量循环略多
45、于一个迟到时间检查分级箍以上环空是否畅通。一级施工需要蹩压候凝时，应在打开分级孔、证实环空以上通畅后，关井按设计回压值蹩压候凝；二级施工应在一级的水泥环形成3.5MPa抗压强度，或所取水泥浆样品硬凝后进行。,115,二、固井工艺,关孔压力应在理论压力基础上附加35MPa。下钻、探到二级固井水泥塞面，按规定试压合格后，方可钻完上水泥塞。钻完上水泥塞、探得下水泥塞，先循环洗井、测井，然后钻下水泥塞。分级固井套管井口装定参照常规固井方法进行。 其他作业要求同常规固井。,116,二、固井工艺,套管串结构：浮鞋+26根套管+捉球短节+套管+悬挂器总成+送入工具+送入钻具至井口。工具及附件：浮鞋带双单流凡
46、尔，耐回压大于25MPa；悬挂器的选用：尾管悬挂器应操作简便、性能可靠，要坐得住、倒得开、甩得脱；顶部应带回接筒；强度、通径、扣型应满足尾管作业及后续作业要求 ；中心管密封部分耐压应大于35MPa 。,（四）、尾管固井,117,二、固井工艺,悬挂器检查、测绘、连接（左螺纹连接液压坐挂悬挂器）：测量各部件内外径、有效长度并绘图；检查卡瓦及连杆等零件是否有变形、损坏，液缸、各剪切销钉是否完好、齐全；中心管用与其连接的钻杆之通径规通径，中心管外表应光滑、 无轴向划痕，连接丝扣涂黄油，用管钳一人力量上紧；中心管与密封短节（或封堵补心）应可靠密封，要求每次下井使用新密封圈；带套管扣的组件，丝扣上涂套管密
47、封脂，用套管扭矩连接；连接反扣前，反扣上涂高温润滑脂，用一人力量上紧；应检查蹩压球与球座孔的匹配。,118,回接筒,悬挂器,密封短节,119,左螺纹短节,送入工具,密封短节补心,120,套管胶塞,钻杆胶塞,121,捉球短节,浮鞋,蹩压球,122,二、固井工艺,作业程序（左螺纹连接液压坐挂悬挂器）：下尾管作业及要求下放速度要求匀速下放，不得猛提、猛放、猛刹和猛顿。未接悬挂器前，下放速度不大于35m/min。悬挂器入井后，下放速度不大于18m/min。通过高渗透及易漏失地层，下放速度控制在12m/min15m/min。套管鞋和悬挂器进入上层尾管喇叭口时，下放速度不大于5m/min。螺纹连接应使用SY/T 5199规定或厂家推荐的螺纹密封脂。应按API规定或厂家推荐的扭矩连接螺纹。,123,二、固井工艺,球座短节以下螺纹，要求无灰尘、油污，在钻台上连接时涂抹套管丝扣粘合胶；其他套管下入前在场地上均匀涂抹螺纹密封脂。使用扭矩仪监测上扣扭矩，根据所用螺纹密封脂调整最佳上扣扭矩。悬挂器连接悬挂器接入管串前，再次检查。悬挂器接入管串后，锁紧转盘。把机油和钻杆螺纹密封脂按13的比例混合均匀，注满回接筒，固定防沉砂帽。悬挂器通过井口装置时，缓慢下放，保护好卡瓦及连杆装置，防止碰撞悬挂器液缸。,
