固井设计
尾管固井技术及其设计应用浅谈
尾管固井技术及其设计应用浅谈尾管固井技术是钻井工程中常用的一项技术，它的主要作用是确保井眼壁稳定，防止地层漏失，保证井下作业安全顺利进行。
随着油气开采技术的不断发展，尾管固井技术的应用范围也越来越广泛，设计应用也越发重要。
本文将就尾管固井技术及其设计应用进行浅谈。
一、尾管固井技术概述尾管固井是在钻完目标井眼后，通过在井孔中安装一段尾管，并对尾管进行水泥固井，形成一个封闭的尾管水泥环，从而达到固定井眼壁，隔离地层的目的。
在整个油气勘探开发过程中，尾管固井技术是非常重要的一种工艺技术，尤其对于井下作业的安全和地层保护起着至关重要的作用。
尾管固井技术的主要步骤包括：尾管下入、水泥搅拌、水泥充注、水泥固化等。
尾管的下入和固井作业对人员操作技术要求较高，需要相应的设备和工艺保障。
水泥搅拌和充注过程中，需要确保水泥搅拌均匀、充注紧密，以保证整个尾管固井的质量和效果。
水泥固化后，还需要进行尾管抽放，检测尾管固井效果等工作。
1. 尾管固井设计原则尾管固井的设计应用是非常重要的，它直接关系到井下作业的安全和地层的保护。
在尾管固井的设计中，需要考虑地层情况、井眼尺寸、水泥配方、固井方式等多个因素。
需要根据地层情况和井眼尺寸确定尾管的合适长度和直径，确保尾管安装牢固并且能够有效地隔离地层。
需要根据水泥的硬化性能和流变性能等特点，确定合适的水泥配方和固井方式，保证尾管固井的牢固性和密封性。
同时还需要根据不同的井下作业情况，确定合适的尾管固井工艺，确保尾管固井的质量和效果。
2. 尾管固井技术设备应用在尾管固井技术的设计应用中，设备的选择和应用也是非常重要的。
常用的尾管固井设备包括尾管下入设备、水泥搅拌设备、水泥充注设备、尾管抽放设备等。
在尾管固井技术设计应用中，合理选择和应用这些设备，能够提高尾管固井的工作效率和质量，保障油气勘探开发的安全顺利进行。
三、尾管固井技术应用发展趋势随着石油勘探开发技术的不断发展，尾管固井技术的应用范围也在不断扩大，设计应用也在不断提高。
固井工艺流程
固井工艺流程一、引言固井是一项关键的油田钻井工艺，旨在确保井壁的完整性，防止地层流体泄漏，并提供井眼稳定性。
固井工艺流程是一个复杂而精密的过程，需要严格的操作和监控，以确保固井质量和井口安全。
二、固井工艺流程概述固井工艺流程包括准备、设计、施工和质量控制等步骤。
下面将详细介绍每个步骤的内容和重要性。
1. 准备阶段准备阶段是固井工艺流程的首要步骤。
在这一阶段，需要进行井筒清理、排水、装填固井材料和准备固井设备等工作。
井筒清理是为了清除井眼内的杂质和废弃物，保证固井质量。
排水是为了排除井眼内的水分，防止固井材料受潮。
装填固井材料是为了填充井眼，固定套管并提供井壁稳定性。
准备固井设备是为了确保施工过程中的顺利进行。
2. 设计阶段设计阶段是固井工艺流程中的关键步骤之一。
在这一阶段，需要根据地层条件、井眼尺寸、井口压力等因素，合理选择固井材料、固井液和固井方式。
固井材料包括水泥和固井添加剂，用于填充套管与井眼之间的空隙。
固井液是一种特殊的液体，用于输送固井材料和控制井眼压力。
固井方式有多种选择，如常规固井、套管充填固井和封隔固井等，根据实际需要选择最合适的方式。
3. 施工阶段施工阶段是固井工艺流程中最关键的步骤之一。
在这一阶段，需要将固井材料和固井液输送到井眼，填充套管与井眼之间的空隙，并形成固体固井体。
具体操作包括注水泥、压裂、固井材料计量和固井液循环等。
注水泥是将水泥浆注入井眼，填充套管与井眼之间的空隙。
压裂是通过注入高压液体，使井壁产生裂缝，增加油气流通性。
固井材料计量是为了保证固井质量和固井效果。
固井液循环是为了保持井口压力稳定，防止井壁塌陷。
4. 质量控制阶段质量控制阶段是固井工艺流程中不可或缺的一环。
在这一阶段，需要对固井过程进行实时监控和数据记录，以确保固井质量。
具体措施包括压力监测、温度监测和流量监测等。
压力监测是为了控制井口压力，防止井壁塌陷或泄漏。
温度监测是为了控制固井材料的凝固时间，保证固井效果。
第二章 固井(删减版)
【 GC-40-17】
Part A 固井水泥车
化验仪器 散灰系统
Part B 固井套管附件 Part C 固井水泥浆外加剂
1. 2.
车载平台计算机自动控制水泥 浆密度，流量和密度 通过计算机液压系统控制所有 的开关操作阀门 精 确 泵 注 计量 和 过压 保 护 系 统，确保固井安全和质量
PART A-1
的影响还大。
水泥胶结测井 声波测井(CBL) 根据声学原理 向地层发射声波或振动信号，再 接收并记录信号往返的时间。 没有水泥固结的自由套管能够 振动并发生强信号； 如果水泥将地层和套管固结牢 固，则收不到套管振动信号，只 能接收到套管处的地层信号。 在简单声波测井曲线中，当水 泥与套管固结而未与地层固结时 也可收到信号，但由于水泥与地 层之间有泥饼干扰，则收到信号 就很微弱，所以对水泥与地层因 结情况的鉴别就比较困难。
HDC 公司总经理
与利比亚专家探讨技术 参加煤层气项目技术研讨 指挥 SQ-2 井固井作业 参加 FCC-206V 作业
寿阳 FCC-206V 固井作业现场
HDC 技术总监与 美国 FAR EAST ENERGY 合营
HDC 固井操作手 正在连夜进行固井操作
HDC 固井操作手 正在紧张的安装井口
PART B
套管附件体系
1. 2.
公司提供所有满足套管尺 寸的套管附件 同时提供可钻式和不可钻 试附件
1.
PART C
14 种水泥外加剂 2.
依靠成熟的水泥外加剂可 以调配出不同类型的水泥 浆 运用水泥浆技术解决煤层 气井固井技术难题
针对煤层气井的固井技术和工艺
研究煤层气固井技术， 首先要考虑的 两个因素：
固井设备、仪器、工具、材料简介
固井
杜84-38-162固井设计一、基础数据1.原井基础数据人工井底：1705m 油套水泥返深:600 m 油补距: 3.88 m 套补距:4.2m 油套：φ139.7 ×2780 m，壁厚7.72mm.射孔井段厚度/层数，6.6m/3层 .平均孔隙度17％层位：杜家台射孔段厚度：6.6m2.试挤情况： 10min挤清水1m3压力15MPa不升不降3.设计数据设计挤灰半径：1m设计水泥浆密度：1.80～1.90g /cm3井温：75℃设计水泥浆稠化时间：180min添加剂：缓凝剂1‰，降失水剂1﹪。
钻杆内容积：2.34m3 /km,钻杆闭排体积：4.48 m3 /km套管内容积：20.5m3 /km,环空容积；16m3 /km,127套管内容积9.8 m3 /km127套管闭排容积12.66m3 /km127套管环空容积7.84方/千米127套管长度150m73钻杆长度二、施工目的修套后下127衬管完井，转SAGD注汽井。
三、水泥量计算水泥浆的用量由以下公式计算：固井段环空体积V固井段长度h=150m环空容积V4=V3h =150/100×7.84≈1方考虑稠油层漏失附加量3方，混浆及预留水泥冒附加量2方共需水泥浆：V=环空容积＋漏失附加量＋混浆及水泥冒附加量=1＋3＋2=6方折合干水泥根据公式：t=1.435V(r水泥浆-1)（V取6m3，r为水泥浆密度，取1.853/g cm）t=1.465×6×(1.85-1)≈7.5(吨)外加量：地面管线预留1 m3预计G级油井水泥8.5吨。
水泥添加剂：降失水剂5％，缓凝,1％，分散剂5％，消泡剂5％.四、水泥浆性能水泥浆密度，1.85g/cm3。
适用井温210℃。
稠化时间，188min。
初始稠度28BC。
候凝时间48h。
强度22MPa五、施工步骤1、正循环泥浆1至2周，观察悬重、泵压、排量及漏失量。
洗净环空内的残砂，2、悬挂器座挂，倒开中心管。
固井设计
第七章固井设计7.1 套管柱强度设计7.2 注水泥设计7.3 固井质量检测与评价7.3.1 注水泥质量要求（1）油气层固井，设计水泥返高应超过油气层顶界150cm，实际封固油气层顶部不少于50cm。
其中，要求合格的水泥环段，对于浅层2000m的井不少于10m，深于2000m的井不少于20m。
（2）为了保证套管鞋封固质量，油层套管采用双赛固井时，阻流环距套管鞋长度不少于10m，技术套管一般为20m，套管鞋应该尽量靠近井底。
（3）油气层底界距人工井底不少于15m。
其中，第（2）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；第（3）条是为了满足采油方面的需要。
7.3.2 水泥环质量检测和评价1、井温测井水泥水化反应是一放热反应，凝结过程中所放出的热量通过套管传给套管内流体，可使井温温度上升一定数值；而环空中没有水泥的井段，井内温度为正常温度。
利用这一特征，可以测定水泥浆在环空中的返高位置。
2、声幅测井声幅测井是根据声学原理所进行的测井。
在井下，从测井仪声波发射器发射出声波，声波向四周以近似球状的波阵面发散，通过不同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所产生的折射波，其次是传到地面后又传播回来的地层波。
尽量在钻井液内声波的传播距离最短，但是由于在钻井液内声速相对较低，所以钻井液波到达最迟。
声幅测井记录是最先到达的套管波的首波幅度。
套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，套管波的衰减程度管外水泥与套管的胶结情况。
实验证明，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，所接收的声幅越小；而当管外全为钻井液时，多接收的声幅最大。
实际的深海声幅测井远比这复杂，以上述为基本原理。
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。
稠油热采井完井设计
稠油热采井完井设计稠油热采井是指通过注入热质体（例如蒸汽）将稠油加热，减低其粘度，从而实现较好的采油效果的一种采油方法。
稠油热采井完井设计的目标是保证井筒的完整性以及实现稠油有效的采集。
以下将详细介绍稠油热采井完井设计的几个关键方面。
1.井别和井型选择：稠油热采应选择合适的井别和井型。
井别常用的有垂直井、水平井、斜井等。
水平井是稠油热采的首选，因为水平井能够增加井底面积，提高稠油的采集效率。
而斜井则可以增加地层接触面积，有利于热量的传导。
2.钻完后的固井设计：稠油地层常常具有较高的渗透率，因此对井筒的固井非常重要。
固井设计应考虑稠油地层渗透率和井周地层的力学特性。
常用的固井材料有水泥和陶粒；固井工艺包括井筒预处理、套管运送、水泥浆充填和水泥浆固化等步骤。
固井需要保证井筒的完整性和固定套管，以防止地层的水和气进入井筒。
3.井筒表面的保温设计：稠油热采需要用到蒸汽等热质体，为了保证热能有效地传递到地层，井筒表面需要进行保温设计。
常用的保温材料有矿绵、钢皮耐火胶板等，可以降低热量的散失，提高整个采油系统的效率。
4.井底设备的选择和布置：稠油热采井底设备的选择和布置也是完井设计的关键。
井底设备主要包括蒸汽喷射器、热井口等设备。
蒸汽喷射器的选择需要考虑到井深、地层温度、油藏压力等因素。
而热井口则是将热能引入到地层的关键装置，其布置需要考虑到热量的均匀传递以及对井筒的保护。
5.安全措施：稠油热采井完井设计还需要考虑到安全措施。
稠油热采过程中，温度高、压力大等因素可能导致安全事故的发生。
因此需要合理设计井筒的通风、排水系统，保证井口和井筒的距离，设置防喷溅装置等，以提高工作人员的安全性。
6.井口设施：最后，完井设计还需要考虑到井口设施的设置，包括井口阀室、产油管道、测量仪表等。
井口设施的合理设计有助于井口操作的方便和井口生产的高效。
总之，稠油热采井完井设计要综合考虑地层特征、采油工艺、设备选择等多个因素。
通过合理的设计，可以保证井筒的完整性、提高采油效率，实现稠油的有效采集。
固井工艺技术介绍
固井工艺技术介绍固井是一种油田工程术语，是一种在钻井完毕后进行的一种工艺技术。
固井的主要目的是为了保证油井的安全生产以及生产效率的提升。
固井工艺技术主要包括固井设计、固井材料、固井操作和固井质量监控等内容。
接下来将介绍固井工艺技术的相关内容。
首先是固井设计。
固井设计是固井工艺技术的第一步，也是至关重要的一步。
固井设计需要考虑井口条件、地层情况、井身结构、井口状况等多方面因素，来确定固井的材料、技术和工艺等细节。
合理的固井设计可以确保井下油气的安全生产，提高固井的成功率。
其次是固井材料。
固井材料主要包括固井水泥、固井搅拌液等。
固井水泥是固井中最关键的材料之一，它需要满足强度、粘度、密度等多种性能要求。
固井水泥主要用于封堵地层裂缝、巩固井壁等。
固井搅拌液主要用于保持井筒稳定、减少钻头抛失等。
固井材料的选用要根据具体情况进行合理选择，以确保固井质量。
再次是固井操作。
固井操作是固井工艺技术的核心环节，包括固井设备搭建、固井材料加入、固井搅拌、固井施工等过程。
固井操作需要专业的操作人员和先进的设备来完成，要注意操作规范、施工流程、安全防护等方面。
固井操作质量直接影响固井结果，必须高度重视。
最后是固井质量监控。
固井质量监控是固井工艺技术的最后一环，通过监测固井过程中的各项参数和数据，来评估固井质量是否符合要求。
固井质量监控包括实时监测、常规检测和质量评估等内容，需要及时处理发现的问题，并采取相应的措施来保证固井质量。
总的来说，固井工艺技术是油田工程中非常重要的一个环节。
通过科学合理的固井设计、选择优质的固井材料、规范操作和严格的质量监控，可以确保油井的安全生产和高效运营。
希望相关从业人员能够加强对固井工艺技术的学习和实践，不断提高固井水平，为油田工程的发展做出更大的贡献。
固井
14
三、影响固井质量的因素
井眼 套管 水泥浆
钻井液
（a） （a）套管不动
（b）
（c） （c）钻井液将被替完
15
旋转套管提高顶替效率示意图
（b）套管开始转动
三、影响固井质量的因素
2. 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
8. 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。
s
Rr
100 %
30
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：
12
三、影响固井质量的因素
用公式来表达顶替效率：
Vc 100 % V
式中： η——顶替效率； Vc——封固段环空水泥充填的容积； V ——封固段环空总容积。
13
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；
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
s
Rr
100 %
达到67％以上。
16
三、影响固井质量的因素
居中度及其与顶替关系的图、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
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钻井工程方案的编制方法－固井技术 延迟凝固注水泥技术 在下套管前先把缓凝水 泥浆替入井中，再下套管 到井底。 优点：形成的水泥环比较 均匀。 缺点：施工时间长。
钻井工程方案的编制方法－固井技术 水泥浆体系
1、普通水泥浆体系 2、正常水泥浆体系 3、高密度水泥浆体系 4、低密度水泥浆体系 5、抗盐水泥浆体系 6、防气窜水泥浆体系 7、膨胀水泥浆体系 8、泡沫水泥浆体系 9、MTC水泥浆体系 10、塑性水泥浆体系
钻井工程方案的编制方法－固井技术 管外封隔器封隔技术
把管外封隔器连接到套管串中，采用液压胀开封隔器的 橡胶部分，达到封隔完井的目的。目前应用到漏失井、高
压井、多套压力层系完井、选择性固井、水泥膨胀封隔完
井和其他完井工艺中。 例如：对于高压井、漏失井，管外封隔器加在目的层上 部；对于两套压力层系的井，管外封隔器加在两套压力层 系中间。
缩短施工时间。
注意：要进行套管浮力计算，采取措施，防止注完水泥浆后套管上 浮。
钻井工程方案的编制方法－固井技术 管外注水泥技术 通过下在套管之间或套管与井 壁之间的小钻杆或油管注水泥。常 用于导管或表层套管使水泥返到地 面的一种方法。
钻井工程方案的编制方法－固井技术 反循环注水泥技术 水泥浆从环形空间注入，被顶 替的泥浆从套管返出。主要用于地 层严重漏失井。必须严格控制替入 量，防止替空。
钻井工程方案的编制方法－固井技术
一次注水泥技术 一次把水泥浆从套 管内注入并从环形 空间返出的注水泥 作业。目前大多数 固井施工都采用一 次注水泥技术。
管串结构 引鞋+旋流套管+回压阀+套管串+联顶节
钻井工程方案的编制方法－固井技术
分级注水泥技术
利用一种可
以打开可关 闭的特殊接 箍把注水泥 施工分成二
效开采。 其管串结构：引鞋+筛管串（或中间加光管）+盲管+管外封
隔器+分级箍+套管串+联顶节。多用于水平井完井。
分级箍 封隔器 盲管
筛管
引鞋
裸眼直井内筛管顶部注水泥技术
分级箍 管外封隔器盲管 筛管串 钢质引鞋
水平井筛管顶部注水泥
尾管顶部注水泥技术
用钻杆通过尾 管悬挂器把套管串悬 挂在技术套管或上层 套管上，然后进行注 水泥施工。是一项风 险高、技术复杂、施 工难度大、质量要求 高的固井作业。由于 可以节约大量的套管 和水泥等材料，具有 巨大的经济效益。
钻井工程方案的编制方法－固井技术 一、基本概念 二、固井工艺技术 三、水泥浆体系 四、固井施工与过程控制 五、影响固井质量的因素
钻井工程方案的编制方法－固井技术
• ①是一次性工程：固井一旦出现工程事故或质量不好很难补救。
• ②是隐蔽性工程：固井的流程大部分都在井下，固井过程中出现问
题要求现场工程师有很好的判断和采取最合理的处理方法。 • ③是一项复杂的工程 ：固井质量的相关联因素较多，包括地层的活
次或三次完成的技术Βιβλιοθήκη 。压差式 机械式分级箍
分级箍
浮箍 旋流短节 引鞋 一级固井
浮箍 旋流短节 引鞋
二级固井
分级箍在直井中的应用
钻井工程方案的编制方法－固井技术
筛管顶部注水泥技术
为保护裸露的纯油层或开采裂缝性、孔隙性、古潜山、低 压漏失油层，在目的层采用筛管完井。上部用水泥封固。完井
管串采用特殊的工具附件，保证注水泥成功，实现对油层的有
钻井工程方案的编制方法－固井技术
普通水泥浆
不同水灰比、不 掺入任何外加剂、外 掺料的油井水泥浆体
系。一般应用导管、
表层和浅井。
钻井工程方案的编制方法－固井技术 常规水泥浆体系
加入降失水剂、分散 剂等外加剂，根据井底
温度和施工时间加入不
同比例的缓凝剂，达到 高分散低失水易泵送目 的的水泥浆体系。
钻井工程方案的编制方法－固井技术 高密度水泥浆体系
管外封隔器加
在低压井的油
层上部，可以 减小液柱对油 层的压力，防 止对油层的污 染。
低压油层 封隔器
引鞋
封隔器在低压井固井中的应用
管外封隔器在 高压油气层的 上部可以封隔 高压油气层，
防止高压油气
串扰形成的油 气水的互窜提 高固井质量
封隔器 高压油层 引鞋
封隔器在高压井固井中的应用
管外封隔器可以 用水泥膨胀，封 隔油气水层，不
钻井工程方案的编制方法－固井技术 内管注水泥工艺技术
又称“内插法”固井。对于大直径套管注水泥，由于容积较大，排 量受限，在套管内就发生串槽混浆，不能保证固井质量。 套管底部连接一个内管注水泥装置，用底部连接插头的钻杆，插入 内管注水泥装置的插座，水泥浆经钻杆进入环形空间完成注水泥作业。 优点：提高顶替效率；防止混浆，提高质量；节约水泥，降低成本；
跃程度、井眼的质量、泥浆的性能等。固井过程中需要多工种、多
岗位的协同配合。 • ④是成本消耗大、花钱多的工程。国外固井的成本占到整个钻井成 本的30%。 • ⑤是整个完井工程中的一道关键工序。固井质量的好坏直接影响油 井的最终采收率。
固井的目的 井身结构
封隔疏松、易塌、易漏等复杂地层；封隔、油 气、水层，防止互相串通；形成油气通道；安 装井口装置，控制油气流。以利于安全钻进和 保证油井的长期生产
每口井都要根据钻探目的和地质情况制定合理 的井身结构。它包括下入井内的套管层次、各 层套管的尺寸和下入深度
导 表层 管
套管分类及作用
根据用途不同分：导
技术套管
管（隔水管）、表层 套管、技术套管、生 产套管。
油 层 套 管
钻井工程方案的编制方法－固井技术
固井工艺 1、一次注水泥技术 2、分级注水泥技术 3、筛管顶部注水泥技术 4、尾管注水泥技术 5、管外封隔器工艺技术 6、热采井地锚工艺技术 7、内管注水泥工艺技术 8、管外注水泥技术 9、反循环注水泥技术 10、延迟凝固注水泥技术
封隔器
用水泥固井，避
免了对油气层的 污染
油气层
封隔器
钻井工程方案的编制方法－固井技术 热采井地锚工艺技术
稠油热采350-400℃的热蒸汽，热应力会引
起套管的破坏，在注水泥之前给套管施加一定的 拉伸预应力，该预应力在水泥浆凝固以后依然存 在，从而可以避免或减少对套管的破坏。 地锚的分类：打捞式和卡壁式。目前卡壁式 有：有机械式套管地锚、双活塞卡壁器、复合式 地锚等。
掺入赤铁矿、钛铁矿、 重晶石等加重材料及其 它配伍外加剂的水泥浆 体系。 常用于泥浆密度高于 1.90以上的高压井固井。 常规的加重方法水泥浆 密度达到2.4以上时水泥 浆开始变的不稳定。