中国石油天然气集团公司固井技术规范(试行)

中国石油天然气集团公司文件　

中油工程[2009]247号

关于印发《中国石油天然气集团公司　

固井技术规范（试行）》的通知　

各油气田企业、工程技术服务企业：

为适应固井技术发展要求，进一步提高固井管理和技术水平，满足集团公司勘探开发工作需要，编制了《中国石油天然气集团公司固井技术规范（试行）》，现印发给你们，请依照执行。

主题词：固井 工程 技术 规范 通知　

存档（2），共印42份。

中国石油天然气集团公司办公厅 2009年6月9日印发

固　井　技　术　规　范　

（试行）

中国石油天然气集团公司　

２００９年５月　

目 录

第一章总则 (3)

第二章固井设计 (3)

第一节设计依据和内容 (3)

第二节压力和温度 (4)

第三节管柱和工具、附件 (5)

第四节前置液和水泥浆 (7)

第五节下套管和注水泥 (8)

第六节应急预案和施工组织 (10)

第三章固井准备 (10)

第一节钻井设备 (10)

第二节井口准备 (11)

第三节井眼准备 (11)

第四节套管和工具、附件 (13)

第五节水泥和外加剂 (15)

第六节固井设备及井口工具 (16)

第七节仪器仪表 (18)

第四章固井施工 (18)

第一节下套管作业 (18)

第二节注水泥作业 (20)

第三节固井过程质量评价 (21)

第五章固井质量评价 (22)

第一节基本要求 (23)

第二节水泥环评价 (23)

第三节质量鉴定 (24)

第四节管柱试压和井口装定 (26)

第六章特殊井固井 (27)

第一节天然气井 (27)

第二节深井超深井 (28)

第三节热采井 (29)

第四节定向井、大位移井和水平井 (30)

第五节调整井 (31)

第七章挤水泥和注水泥塞 (31)

第一节挤水泥 (31)

第二节注水泥塞 (34)

第八章特殊固井工艺 (36)

第一节分级注水泥 (36)

第二节尾管注水泥 (37)

第三节内管注水泥 (39)

第九章附则 (39)

中国石油天然气集团公司固井技术规范

第一章总则

第一条固井是钻井工程的关键环节之一，固井质量对于延长油气井寿命和发挥油气井产能具有重要作用。为提高固井管理和技术水平，保障作业安全和质量，更好地为勘探开发服务，依据有关规定制定本规范。

第二条固井工程应从设计、准备、施工和检验环节严格把关，采用适应地质和油气藏特点及钻井工艺的先进适用固井技术，实现安全、优质、经济、可靠的目的。

第三条固井作业应严格按照固井设计执行。

第二章固井设计

第一节设计依据和内容

第四条应以钻井地质设计、钻井工程设计、实钻资料和测井资料为基础，依据有关技术规定、规范、标准进行固井设计并在施工前按审批程序完成设计审批。

第五条进行固井设计时应从井身质量、井眼稳定、井底清洁、钻井液和水泥浆性能、固井施工等方面考虑影响施工安全和固井质量的因素。

第六条固井设计中至少应包含以下内容：　

（１）构造名称、井位、井别、井型、井号等信息。

（２）实钻地质和工程、录井、测井资料等基础数据。

（３）管柱强度校核和管串结构设计、水泥浆化验数据、固井施工参数等关键施工数据的计算和分析结果。

（４）固井施工方案和施工过程的质量控制、安全保障措施。　

（５）应对固井风险的技术预案和ＨＳＥ预案。

第七条用于固井设计的重要基础数据应从多种信息渠道获得验证，尽量避免以单一方式获得数据。

第二节压力和温度

第八条应根据钻井地质设计、钻井工程设计、实钻资料、测井资料评估或验证地层孔隙压力、破裂压力和坍塌压力。

第九条确定井底温度应以实测为主。根据具体情况也可选用以下方法：　

（１）经验推算法：　

井底循环温度（Ｔ循）的经验计算公式：　

Ｔ循＝钻井液循环出口温度（℃）＋垂直井深（ｍ）／１６８（ｍ／℃）　

其中，钻井液循环出口温度取钻井液循环１～２　周时的出口温度。　

或者Ｔ循＝井底静止温度×地区经验系数　

其中，地区经验系数的取值范围一般为０．７５～０．９０。　

（２）地温梯度法：　

井底静止温度（Ｔ静）计算方法如下：　

Ｔ静＝地表平均温度（℃）＋［地温梯度（℃／ｍ）×垂直井深（ｍ）］　

其中，地表平均温度为地表以下１００ｍ处恒温层的温度。　

（３）数值模拟法：　

采用专用设计软件中的温度模拟器计算井下循环温度。　

第三节管柱和工具、附件

第十条套管柱强度设计应采用等安全系数法并进行双轴应力校核，高压油气井、深井超深井、特殊工艺井还应进行三轴应力校核。　

第十一条高压油气井和深井超深井的管柱强度设计应考虑螺纹密封因素。热采井的管柱强度设计应考虑高温注蒸汽过程中的热应力影响。定向井、大位移井和水平井的管柱强度设计应考虑弯曲应力。　

第十二条对管柱载荷安全系数的一般要求为：抗外挤安全系数不小于１．１２５，抗内压安全系数不小于１．１０，管体抗拉伸安全系数不小于１．２５。对于公称直径２４４．５ｍｍ（含２４４．５ｍｍ）以上的套管，螺纹抗拉伸安全系数不小于１．６，对于公称直径２４４．５ｍｍ以下的套管，螺纹抗拉伸安全系数不小于１．８。　

第十三条在正常情况下按已知产层孔隙压力、钻井液液柱压力或预测地层孔隙压力计算套管柱抗挤载荷。遇到膏盐层等特殊地层时，该井段套管抗挤载荷应取上覆地层压力值，且该段高强度套管柱长度在膏盐层段上下至少附加１００ｍ。　

第十四条对于含有硫化氢、二氧化碳等酸性气体井的套管柱强度设计在材质选择上应明确提出抗酸性气体腐蚀的要求。　

第十五条压裂酸化、注水、开采方面对套管柱的技术要求

应由采油和地质部门在区块开发方案中提出，作为设计依据。　

第十七条在公称直径相同的管串中，套管柱顶部至少应有一根套管与管柱中通径最小的套管相同。

第十八条分级箍、悬挂器等工具和浮箍、浮鞋等套管附件的强度应不低于同井段使用的套管强度，其螺纹类型与所联接套管一致或者经转换短节可以与套管相联接，材质选择应按第十四条要求执行。转换短节不应降低套管螺纹的密封级别。　

第十九条应根据井径、井斜和方位测井数据进行套管扶正器设计并结合具体井下情况优化套管扶正器数量和位置。其中，套管扶正器安放至少应做到套管鞋及以上３０～５０ｍ每根套管安放一

只、含油气层井段每根套管安放一只、分级箍等工具上下３０～５０ｍ每根套管安放一只。　

第二十条刮泥器、旋流发生器等附件根据具体情况以保障安全和质量为原则选用。　

第四节前置液和水泥浆

第二十一条水泥浆和前置液设计内容包括配方及性能、使用数量和使用方法。　

第二十二条前置液设计　

（１）使用量：在不造成油气侵及垮塌的原则下，一般占环空高度３００～５００ｍ或接触时间７～１０ｍｉｎ。　

（２）性能要求：隔离液能有效冲洗、稀释、隔离和缓冲钻井液并与钻井液和水泥浆具有良好的相容性。能够控制滤失量，不腐蚀套管，不影响水泥环的胶结强度。　

第二十三条水泥浆试验按ＧＢ１９１３９执行，试验内容主要包括密度、稠化时间、滤失量、抗压强度、流变性能、游离液和水泥浆沉降稳定性等。特殊情况下应进行水泥石的渗透率试验。　

第二十四条固井水泥浆密度一般应比同井使用的钻井液密度高０．２４ｇ／ｃｍ３以上。漏失井和异常高压井应根据地层破裂压力和平衡压力原则设计水泥浆密度。　

第二十五条固井水泥浆的稠化时间一般应为施工总时间附加１～２ｈ。尾管固井的水泥浆稠化时间至少应为配浆开始至提出（或倒开）中心管并将多余水泥浆冲洗至地面的总时间附加１～

２ｈ；分级固井的一级水泥浆稠化时间至少应为从配浆开始至打开循环孔并将多余水泥浆冲洗至地面的总时间附加１～２ｈ。　

第二十六条应控制水泥浆的滤失量。一般井固井时水泥浆滤失量应小于１５０ｍｌ（６．９ＭＰａ，３０ｍｉｎ），气井、定向井、大位移井和水平井以及尾管固井时应控制水泥浆滤失量小于５０ｍｌ。根据地层条件，充填水泥浆滤失量一般不大于２５０ｍｌ。　

第二十七条生产套管固井时，封固段顶部水泥石２４～４８ｈ抗压强度应不小于７ＭＰａ，产层段水泥石２４～４８ｈ抗压强度应不小于１４ＭＰａ，其养护压力和温度依据井深条件而定。　

第二十八条水泥浆流变性能应满足固井施工需要。　

第二十九条气井、大斜度井、大位移井和水平井固井时水泥浆应控制游离液接近于零。　

第三十条凡有较厚盐岩层、钾盐层、复合盐岩层或石膏层固井应使用抗盐水泥浆体系。　

第三十一条井底静止温度超过１１０℃时应在水泥中加入３０％～４０％的硅粉。　

第三十二条漏失井固井时应根据需要在水泥浆中加入防漏材料或采用其它防漏措施。　

第五节下套管和注水泥

第三十三条表层套管和技术套管的套管鞋位置应根据继续钻进需要并结合管柱自由伸长量和井底沉砂情况确定，一般情况下应尽量接近井底。　

第三十四条应按照维护为主、调整为辅的原则合理调整钻井液性能使其满足下套管和注水泥作业要求。　

（１）下套管前的钻井液性能以降低摩阻和防止钻屑沉积为目的。　

（２）注水泥前的钻井液性能以改善流动性为目的。　

（３）钻井液性能和滤饼质量不能满足需要时，应在钻进阶段开始逐步调整，避免钻井液性能在短时间内发生剧烈变化。　

第三十五条应使用专用软件对管柱在井眼中的通过性作出预测，根据环空返速、地层承压能力等计算管柱允许下放速度和下放阻力，制定相应的下套管措施。　

第三十六条对于表层套管和技术套管，套管鞋至浮箍以上２～３根套管的螺纹应采用螺纹粘接剂粘接，必要时可以同时采用铆钉冷铆。　

第三十七条应使用专用设计软件对固井施工过程进行模拟，根据井下具体情况对施工参数进行优化，根据不同地区的特点及具体井况确定适宜的环空流体流态。　

第三十八条依据测井井径计算注水泥量，附加系数根据地区经验而定。实际水泥准备量应考虑罐余及运输和输送过程中的损失。对于测量整个裸眼井段的井，计算注水泥量时应采用上层套管内径校核井径数据的准确程度。　

第三十九条施工压力控制　

（１）固井设计中应坚持“三压稳”的原则，即固井前压稳、固

井过程中压稳和候凝过程中压稳。环空静液柱压力与环空流动阻力之和应小于地层破裂压力，环空静液柱压力应大于地层孔隙压力。

（２）施工设备应满足最高施工压力要求。

（３）碰压前应降低替浆排量，避免大排量碰压。

第四十条一般应采取管内敞压方式候凝。有条件时应在环空憋入一定压力候凝。

第六节应急预案和施工组织

第四十一条固井设计阶段应根据现场具体情况进行风险识别，采取相应技术措施消除或回避风险。同时，应针对无法消除或回避的风险制定应急技术预案和ＨＳＥ预案。　

第四十二条应根据作业要求确定施工组织机构，将岗位和职责落实到人。　

第三章固井准备

第四十三条应认真做好固井准备工作，为作业成功创造良好条件。

第一节钻井设备

第四十四条通井和下套管前应认真检查地面设备、设施，发现问题及时整改。检查内容主要包括提升系统、动力系统、循环系统、传动系统、井控装置及辅助设备。

第四十五条下套管前应校验指重表和立管、钻井泵的压力表。

第四十六条钻井泵的缸套应满足固井设计的排量、压力要求，动力端运转正常，上水平稳良好。

第四十七条下套管灌钻井液装置应做到结构合理、管线连接安全可靠，防止井下落物。

第四十八条配浆水罐应保证清洁干净，避免污染配浆用水。可以根据具体情况对配浆水罐增加保温或加热装置并装配搅拌器。

第二节井口准备

第四十九条应根据各层套管座挂要求选择合适规格的套管头。

第五十条套管头的安装和使用应符合出厂使用说明书的规定和要求。

第五十一条使用联顶节固井时应准确计算联入，避免套管无法座挂到套管头内。

第五十二条下套管前，闸板防喷器应更换与所下套管尺寸相符的闸板并试压。

第三节井眼准备

第五十三条下套管前应校核钻具长度，核实井眼深度。

第五十四条下套管前必须进行通井作业，对阻、卡井段应认真划眼。一般通井钻具组合的最大外径和刚度应不小于原钻具组合。对于深井、大斜度井和水平井，通井钻具组合的最大外径和刚度应不小于下入套管的外径和刚度。

第五十五条通井时应以不小于钻进时的最大排量至少循环２周。

第五十六条漏失井下套管前应先进行承压堵漏，所需承压能力一般应根据下套管和注水泥时的最大井底动态液柱压力确定。　

第五十七条下套管前必须压稳油气层，根据井下状况和油气藏条件将油气上窜速度控制在安全范围内。当地层漏失压力和孔隙压力差值很小容易发生井漏时，可以根据具体情况控制气井的油气上窜速度小于２０ｍ／ｈ，控制油井的油气上窜速度小于１５ｍ／ｈ。　

第五十八条受井身结构限制造成设计套管与井眼环空间隙小于１９ｍｍ时，可采取扩眼等相应措施改善环空几何条件。　

第五十九条通井时应合理调整钻井液性能　

（１）应控制钻井液滤饼的摩阻系数。水平位移≤５００ｍ的定向井摩阻系数控制在０．１０之内；水平位移＞５００ｍ的定向井摩阻系数控制在０．０８之内；井深≤３５００ｍ的直井摩阻系数控制在０．１５之内；井深＞３５００ｍ的直井摩阻系数控制在０．１２之内。　

（２）起钻前通过短起下钻循环测定油气上窜速度。钻井液液柱压力不能平衡地层压力或油气上窜速度不满足第五十七条要求时，应适当加重钻井液并通过短起下钻进行验证，确认压稳油气层。

第六十条如需在通井下钻过程中进行中途循环，应避开易垮、易漏地层。下钻中途和下钻到底开泵时应先小排量顶通，然

后再逐渐加大排量。有技术套管的井应在技术套管内循环好钻井液后再继续下钻。通井过程中如发生井漏应进行堵漏作业，条件具备时应验证地层承压能力。　

第四节套管和工具、附件

第六十一条套管送井前应进行检查并作好记录　

（１）套管送井前检查项目包括：接箍、管体、螺纹外观；钢级与壁厚；直线度；长度；锥度；通内径；螺纹机紧度；紧密距；探伤；静水压力试验。　

（２）特殊螺纹套管送井前应按订货合同规定或推荐项目与方法检查。　

第六十二条应认真检查到井套管，做好下套管准备工作。　

（１）应使用抓管机或吊车卸套管。套管在管架上摆放时应分层隔开，层数不宜超过三层（直焊缝套管为两层）。　

（２）应清点到井套管的数量，按规格、用途进行整理并检查。　

（３）应通过目视对套管进行现场检查，查实钢级、生产厂家、壁厚等参数。不同类型的套管要分隔排列并做好标记，以免混用。　

（４）应逐根检查到井套管的接箍、螺纹和本体，有缺陷的套管应做好标记防止误入井内。接箍余扣超过２扣、接箍有裂纹、螺纹有损伤的套管不能下入井内；本体有裂纹、弯曲、凹痕深度超过名义壁厚１２．５％不能下入井内；本体表面锈蚀程度超过名义壁厚１２．５％的套管不能下入井内；无法辨认的套管不能下入井内。　

（５）应逐根清洗并检查套管螺纹，特殊螺纹套管清洗按厂家

要求进行。　

（６）应使用符合标准要求的通径规对到井套管逐根通径。通径规不能通过的套管不能下入井内，应做好标记防止误入井内。　

（７）钻井工程和地质人员应分别对送井套管逐根进行丈量、记录，统一编制下入顺序号并核对一致。套管长度测量点从接箍端面至ＡＰＩ螺纹消失点或最终分度线记号，梯形螺纹以印在套管本体上的三角符号的低边为准，其它螺纹按厂家规定的测量方法为准。套管测量长度一般精确到小数点后两位数（ｃｍ），要求精度较高时可精确到小数点后三位（ｍｍ）。　

（８）井场应有一定数量的备用套管。一般应按送井套管数量的３％准备，也可采用以下方法确定备用套管数量：表层套管一般备用１根；对于技术套管和生产套管，套管总长不超过２５００ｍ时备用３根，套管总长２５００～３０００ｍ时备用５根，套管总长超过３５００ｍ时备用６根。　

第六十三条应做好到井固井工具的检查和准备工作　

（１）固井工具应有出厂合格证、使用说明书。　

（２）应绘制固井工具草图，标明主要尺寸。　

（３）固井工具在装卸、运输过程中应避免受到碰撞、挤压，到井后应认真检查并妥善保管。　

（４）使用分级箍时应检查核实工具随带的碰压胶塞、打开塞、关闭塞是否齐全，相关配合尺寸是否正确。对于液压打开循环孔的分级箍还应检查打开套销钉数并核对与之对应的压力级别。　

（５）使用尾管悬挂器时应检查核实工具随带的回接筒和插入头、球座短节、憋压球、钻杆胶塞、套管胶塞是否齐全，核对规格、尺寸是否与设计相符。同时检查钻杆胶塞能否通过送入钻具和水泥头，并核实中心管内径是否与钻杆胶塞匹配。　

第六十四条应做好到井套管附件的检查和准备工作　

（１）所有附件均应有出厂合格证书。

（２）所有附件在装卸、运输过程中均应避免受到碰撞、挤压，到井后应妥善保管。

（３）应检查浮鞋和浮箍的规格尺寸是否与所下套管一致，核实正反向承压能力是否满足施工要求。

（４）应检查扶正器（刚性、弹性）外形、尺寸是否与所下套管匹配并满足井眼条件要求。

（５）应认真检查碰压胶塞的尺寸和质量是否满足作业要求。

第五节水泥和外加剂

第六十五条应使用质量检验合格的油井水泥和外加剂固井。固井前应对用于施工的水泥、外加剂和外掺料抽样检查，合格后方可使用。同时使用两种以上的外加剂时应进行复合使用性能测试。　

第六十六条同井次固井应使用同一生产批号的水泥、外加剂和外掺料。　

第六十七条应妥善保管到井水泥和外加剂，防潮湿、防日光暴晒，液体外加剂应防冻。　

第六十八条使用高密度或低密度水泥浆固井时应严格按设计比例干混加重材料或减轻材料。干混完成后应按设计水泥浆配方抽样检查混拌成品的水泥浆密度，符合设计后方可使用。长途运输干混水泥到现场后应重新抽样检查密度变化，必要时重新混拌。　

第六十九条应根据现场需要在配制混合水前对现场水、水泥和外加剂取样并按设计规定条件和配方进行复核试验，合格后再配制混合水。　

第七十条配制混合水时应按顺序加入外加剂并充分循环，达到均匀稳定。配制完成后应取样并进行复查试验，检查混配质量。　

第七十一条应根据现场需要在固井施工前对含有外加剂的混合水和水泥取样并按设计规定条件和配方完成现场复核试验。　

第七十二条含有外加剂的混合水配制完成后应防止杂物进入和液体流失。配制完成４８ｈ后仍未固井时，固井前应重新进行现场复核试验。特殊复核时间要求各油田可以根据需要确定。

第六节固井设备及井口工具

第七十三条注水泥设备　

（１）水泥车（撬）应装备再混合系统，推荐使用装备有水泥浆密度自动控制系统的水泥车（撬）。　

（２）固井前应全面检查、保养水泥车（撬），泵排量和压力应达到额定值。　

（３）应按设计要求配备水泥车（撬）。浅井、中深井可以使用

最高工作泵压不小于４０ＭＰａ的水泥车（撬）；深井、超深井和特殊作业井宜使用工作泵压７０～１００ＭＰａ的水泥车（撬）。　

（４）高密度和超低密度水泥浆固井、尾管固井、水平井固井宜采用批混装置。　

第七十四条散装水泥罐（车）　

（１）应按设计水泥量配置散装水泥罐（车）。　

（２）使用散装水泥罐（车）前应全面检查供灰系统、出灰系统、供气系统并将罐内残余水泥清除干净。　

（３）使用立式罐固井时应将立式罐和运灰罐车的罐内残余水泥清除干净。　

（４）供灰口至水泥车（撬）距离超过１２ｍ时应加恒压罐过渡。

（５）多罐、多车供灰时应使用供灰集成器装置以保证连续、稳定供灰。

（６）应认真检查散装水泥罐（车）气路，做到管线不堵、不漏，连接可靠。

（７）应认真检查压风机，确保工作正常。

第七十五条井口工具　

（１）水泥头的额定工作压力应达到以下要求：公称直径５０８ｍｍ和３３９．７ｍｍ的水泥头试压２１ＭＰａ；公称直径２４４．５ｍｍ和１７７．８ｍｍ的水泥头试压３５ＭＰａ；公称直径小于１７７．８ｍｍ的水泥头试压４９ＭＰａ。　

（２）水泥头应每井次保养一次并定期试压、探伤。