固井与完井
固井基本知识
固井基本知识一、固井工程的重要性油气井注水泥技术是一门多学科组成的应用科学。
包括地质学，石油工程（钻井、测井、测试、采油、油井增产等工程），机械，化学，力学（流体力学）和电子等学科。
涉及的基础科学知识和工程技术面广，这就要求我们在工作实践中要勤于学习，刻苦钻研，不断学习，不断提高。
固井是钻井工程中一道重要的工序，也是最后一道工序。
固井工程专业化程度高，对油气井建成起关键性作用。
往往因固井质量问题使油气井不能正常生产甚至报废。
固井质量对延长油气井寿命和发挥油气井产能具有重要作用。
固井质量关系到油气田有效勘探和开发。
固井是一种系统工程。
固井工程应从设计、准备、施工和检验等环节严格把关，采用适应地质和油气藏等特点及钻井工艺先进、适用的固井技术，实现安全、优质、经济、可靠的目的。
二、油气井注水泥的历史1、美国石油工业传统上是以1859年锥克（Drake）井的钻进为起点。
2、直到1903年才在加利福尼亚劳木波斯油田使用水泥封堵油层上部的水层。
据说法兰克和联合石油公司把50袋纯硅酸盐水泥混合好后，用捞沙筒送到井下预定位置，后凝28天以后把井内水泥钻掉，再钻穿油层后完井，而水层已被有效封固。
于是该方法成为可行，不久后便在加利福尼亚州有同样为题的油田中传插使用起来。
3、早期的捞沙筒法及油管法在1910年被A.A贝金斯（A.A Perkins)在加州油田提出的双塞法水泥法所代替。
近代注水泥技术也就由此产生。
由于贝金斯公司的服务范围仅限于加州以内，所以其他地区的注水泥方法也以不同的方式出现。
俄克拉何马州1920年哈里伯顿在海威特油田提出了一种新的注水泥方法。
而把套管下在油气层顶部，进行注水泥作业，待水泥凝固后，再钻井下部的油气层完井。
并且开始使用了原始的混浆方法和注水泥设备。
在常规套管固井中双塞注水泥方式目前仍在使用，不同的是经过不断改进和完善而已（木塞、胶塞、压胶塞液等）。
三注水泥分类常规套管注水泥、尾管注水泥、分级注水泥水井地热井处理井大口径井眼一次注水泥（即常规注水泥）永冻层注水泥特种条件下注水泥海上结构注水泥热采井注水泥内管法注水泥水平井注水泥空气钻钻井注水泥通过可溶性地层注水泥挤水泥二次注水泥打水泥塞重新注水泥尾管注水泥：套管串低于井口的注水泥作业。
固井基础理论知识
四、 识别套管颜色标记（ＡＰＩ）
H-40 灰色 N-80 红
J-55
K-55
浅绿
深绿
C-95
P-110
棕
白
C-75
L-80
蓝
红/棕/红
U-150
白
五、识别螺纹
螺纹分圆螺纹、偏梯型螺纹和直连型螺纹。其中圆螺纹分有长圆螺 纹和短圆螺纹，扣尖角60、锥度1:16、25.4mm有8扣（8扣/英寸）。 螺纹代号： STC（CSG）——短圆螺纹 LTC（LCSG）——长圆螺纹 BTC（BCSG）——梯型螺纹 XL（XCSG）——直连型螺纹
一、套管柱类型
套管类型见图2。正常压力系统 的井通常仅下三层套管：导管、 表层套管和生产套管。异常压力 系统的井，至少多下一层技术套 管。尾管则是一种不延伸到井口 的套管柱。
（一）导管
导管的作用是在钻表层井眼时将钻井液从地表引导到钻井装 置平面上来。这一层管柱其长度变化较大，在坚硬的岩层中仅用 10～20m，而在沼泽地区则可能上百米。 （二）表层套管
底部沉沙 水泥浆自由水聚积
五、可溶性地层注水泥 水泥浆的滤液及自由水可能溶触地层的盐岩，从而影响水泥浆与地 层的胶结，采取饱和盐水水泥浆或欠饱和盐水水泥浆即可有效地抑制 盐岩层的溶触。 六、高压气井固井 1、 水泥浆在凝固过程中存在“失重”阶段，即水泥浆封固 井段失去液柱压力，但还没有足够的胶结强度时，气体可以乘 虚而入，压差在3.5kpa的条件下气体即可侵入。
（四）生产套管（采油或采气套管） 生产套管的主要作用是将储集层中的油气从套管中采出来， 并用来保护井壁，隔开各层的流体，达到油气井分层测试，分层 采油，分层改造之目的。通常水泥返至产层顶部２００m以上。
（五）尾管 尾管是一种不延伸到井口的套管柱，分为钻井尾管和采油 尾管。它的优点是下入长度短、费用低。在深井钻井中，尾管 另一个突出的优点是，在继续钻进时可以使用异径钻具。在顶 部的大直径钻具比同一直径的钻具具有更高的抗拉伸强度，在 尾管内的小直径钻具具有更高的抗内压力的能力。尾管的缺点 是固井施工困难，尾管的顶部通常要进行抗内压试验，以保证 密封性。
固井工艺技术介绍
DRI
固井可能带来的危害
涩北气田气层埋藏浅，分布井段长（408.0-1738.2m），层数多（54-79），气水界面复杂, 浅层气、浅层盐水活跃。台H6-1井、台6-7井，一开钻至800m下入表层套管固井后，候凝过
程中套管外地表窜出盐水和水溶气，被迫报废
台 H6-1 井 339.7mm 表 层 套 管 固 完井候凝时，北东方向约 250 米冒气水后目前情况 台 6-7 井 273mm 表层套管固 完井候凝时，地表窜出盐 水和水溶气
前 言
DRI
固井可能带来的危害
井喷——灾难性后果（墨西哥湾事故）
灌香肠、插旗杆——整井报废，单井段报废，经济损失巨大
挤毁套管——整井报废，单井段报废，经济损失巨大 油气水窜——单井段报废，降低开发效益
环空带压——开发隐患，增加作业成本、环境危害
超缓凝——延长作业时间、增加作业成本 返高不够——降低封固质量，增加补救作业成本 过早套损——单井报废，增加作业成本，降低开发效益
～100kN于悬挂处→憋压剪断球座销钉→开泵进行循环钻井液→
注前置液→注水泥浆→释放钻杆胶塞→替钻井液→钻杆塞与空 心耦合（耦合前降低替入排量） →碰压→放回压，检查浮箍是 否倒流→上提中心管，循环出多余的水泥浆→起钻候凝。
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钻井研究院
第一单元
固井工艺技术
DRI
尾管固井
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尾管悬挂器
专门研究如何用化学方法解决固井过程中遇到的问题。
具体地说，水泥浆化学就是通过研究水泥浆的组成和性 能，且予以科学地控制和调整，最终达到封隔地层、保 护储层和支撑套管的目的。
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钻井研究院
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钻井研究院
第一单元
中完、完井作业常见问题及技术措施
中完、完井作业常见问题及技术措施中完、完井作业常见问题及技术措施⼀、概述固井作业不仅关系到油⽓井能否顺利完成，影响投产后油⽓井质量的好坏、油⽓井寿命的长短及油⽓井产量的⾼低，⽽且其成本在整个钻井⼯程中也所占权重越来越⼤，⽬前（占20%～30%）。
甲⽅对固井质量的评定越来越严格，如果固井质量不合格扣⼯程款（ 10%～30% ），因此公司对固井⼯作的重视已经提到了前所未有的⾼度。
固井技术发展的⽬标⼀直围绕如何进⼀步提⾼固井质量及减少固井事故来运⾏。
固井⼜是⼀个系统⼯程，影响因素复杂多样，具有其特殊性，主要表现在以下⼏个⽅⾯：1、固井作业是⼀个⼀次性⼯程，如质量不合格，即使采⽤挤⽔泥等补救⽅法也难以取得良好的效果。
2、固井作业是⼀项系统⼯程、隐蔽性作业，涉及到材料、流体、化学、机械、⼒学等多种学科，施⼯时未知因素多，风险⼤。
3、固井作业施⼯时间短，⼯作量⼤，技术性强，费⽤⾼。
⽬前我们在中完、完井作业中存在不少问题，其中很多都是因⼯作不细致导致的低级失误，希望通过学习⼤家养成良好的习惯。
但是⽬前还是有⼀些井队领导和技术⼲部对固井作业重视程度不够，导致在固井前各项条件⽆法满⾜固井施⼯要求。
钻井公司以追求进尺和效益为根本，这是传统思路。
随着QHSE观念的提出及推⼴，⼯程质量和施⼯安全的地位逐渐攀升，甲⽅对这两⽅⾯的要求越来越严，惩罚⼒度越来越⼤，尤其是固井质量直接影响后期储层改造，甲⽅对固井质量不合格的井扣款⼒度已达⼯程款的10%-30%。
和公司平均利润率对⽐就发现，如果因固井质量造成扣款直接导致该井亏损，公司对固井质量的重视已达新的⾼度，因此这种观念必须马上改变。
还有就是⼀些技术⼲部和井队领导总以为固井就是固井队的事情，即使固井质量不好也是他们的责任，跟井队没什么关系。
固井作为钻井的⼀个重要环节，⽆论是从经济效益还是公司荣誉上来说，钻井⽅永远是最⼤受害者。
⼆、下套管前作业常见问题1、打完进尺后只考虑短期经济效益，对钻井液性能调整不重视，往往在固井前泥浆性能恶化，流变性差，导致在中完、完井作业环节中易发⽣井漏和其他事故。
固井名词解释
］井名词解释1.固井：在井内下入一定尺寸的套管，并在井壁与套管环空注入水泥的工艺流程。
2.固井质量：固井结果满足固井目的的程度。
3.低返：环空实际水泥面未达设计深度。
4.套管程序：一口井下入的套管层数、类型、直径及深度等。
5.表层套管：用于封固上部浅气层、坍塌层和流沙层，安装井口装置及悬挂依次下入的各层套管的套管。
6.技术套管：用于封隔不同的压力层系、封隔易坍塌及漏失层等技术复杂层位的套管。
7.生产套管：为生产层建立一条牢固通道、保护井壁、满足分层开采、测试及改造作业而下入的最后一层套管。
8.尾管：用于裸眼井段，乎悬挂在上层套管上而又不延伸到井口的套管。
9.套管强度：指套管承受外载能力的总和（包括抗挤强度、抗内压强度和抗拉强度）。
10.套管柱：由不同钢级、壁厚、材质和螺纹的多根套管所连接起来下入井中的管柱。
11.前置液：为提高水泥浆顶替钻井液的效率，在钻井液与水泥浆之间注入的一段“液体”。
12.注水泥：通过专用设备将一定密度的水泥浆注到井内的过程。
13.压胶塞：当注入的水泥浆数量达到设计要求时，将胶塞压入井内的过程。
14.替钻井液：用顶替液推动胶塞，将套管内的水泥浆替到套管外的环形空间的过程。
15.碰压：当顶替液量达到套管串浮箍以上的容积时，胶塞座在浮箍上，使套管内压力突然升高的现象。
16.套管试压：为了验证套管串的密封情况而进行的压力试验。
17.敞压候凝：试压结束后，将管内的压力释放掉，等待水泥浆凝结的过程。
18.顶替量：常规套管固井时浮箍以上套管串的内容积。
19.水泥返深：环空水泥面在井下的深度。
20.分级箍：在分级注水泥时，装在套管预定位置具有开启和关闭功能的特殊接箍。
21.浮箍：用于控制胶塞的下行位置并防止水泥浆倒流的装置。
22.浮鞋：引导套管柱顺利入井，减少下入阻力并防止钻井液倒流的装置。
23.尾管悬挂器：用来将尾管悬挂在上一层套管底部并进行注水泥的特殊工具。
24.水泥伞：装在套管下部防止水泥浆下沉的伞状物。
国内尾管固井完井技术现状
ａｂ ｌ ｅ ｃ ａ ｓ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｅ ｔ ｉ ｏｎ ａ ｎｄ ｌ ｉ ｎｅ ｒ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ．Ｔｈｅ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐｍｅ ｎ ｔ ｓ ｔ ａ ｔ ｕｓ ｏ ｆ ３ ｔ ｙ ｐｅ ｓ ｏｆ ｌ ｉ ｎｅ ｒ ｃ ｏｍｐｌ ｅ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｏ ｏ ｌ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ａ ｎａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ， ｗｈｉ ｃ ｈ ｉ ｎｃ ｌ ｕ ｄｅ ｄ ｓ ｐｅ ｃ ｉ ａ ｌ ｓ ｌ ｉ ｐ ｔ ｙｐ ｅ ｈａ ｎｇ ｅ ｒ ｓ， ｌ ｉ ｎ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｂａ ｃ ｋ ａ ｓ ｓ ｅ ｍｂ ｌ ｉ ｅ ｓ ａ ｎｄ ｅ ｘｐ ａ ｎｄ — ａ ｂｌ ｅ ｌ ｉ ｎ ｅ ｒ ｈ ａ ｎ ｇｅ ｒ ． Ｍｏ ｒ ｅ ｏ ｖ ｅ ｒ ， ｔ ｈｅ ｐｒ ｏ ｐ ｏｓ ａ ｌ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｐ ｒ ｏ ｖｉ ｄ ｅ ｄ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｓ ｐｅ ｃ ｉ ａ ｌ ｌ ｉ ｎｅ ｒ ｓ ａ ｎ ｄ ｎ ｅ ｗ ｃ ｏ ｍ ｐｌ ｅ —
吴 柳 根 ， 滕 照 正 ， 侯 婷 。 ， 唐 明
（ １ ． 长江大学 石油工程学院 ， 湖北 荆州 ４ ３ ４ ０ ２ ３ ； ２ ． 胜 利 石 油 工 程 有 限公 司 钻 井 工艺 研 究 院 ， 山东 东 营 ２ ５ ７ ０ １ ７ ）
摘要 ： 介 绍 了小 井眼 固井 、 尾 管先期 防砂 完井 、 尾 管 回接 固井 、 旋 转尾 管 固井 、 膨 胀 套 管 完 井和 尾 管 钻 井等 ６种新 兴 的尾 管技 术 。分析 了特殊 卡 瓦式 悬挂 器 、 尾 管 回接 装 置和 膨 胀 式 悬挂 器等 ３大类 尾 管 完井 工具研 究现状 。建议在尾 管 完井 中采 用特 殊尾 管和 新 兴 的 完 井方 式 ， 并采 用 多手段 提 高
采油工艺流程
采油工艺流程采油工艺流程是指在油田开发过程中，采取的一系列工艺操作步骤。
下面将介绍典型的采油工艺流程。
首先，油田开发需要进行油藏评价，包括地质勘探、地震勘探等工作，确定油藏的储量、分布和性质。
接下来，进行钻井作业。
钻井是为了进一步了解油藏情况，以便确定井位和井型。
钻井工艺包括井设井完井、固井、完井测试等步骤。
随后，进行油井完井和产能评价。
完井是将油井准备好，在井筒中注入水泥，防止油气泄漏。
产能评价是测试井筒中的压力和流量，评估油田开发潜力。
完成油井完井后，开始采油工艺。
常见的采油工艺有自然流采油、人工插入和增注水等。
自然流采油是指将油井的压力降低，使原油可以自行流出。
人工插入是通过注入压力较高的气体或液体，驱使原油流出。
增注水是指注入水来维持井筒压力，以驱动原油流动。
随着油井的开采，井筒中的压力会逐渐下降，这时采取辅助采油工艺。
例如，压裂是将高压液体注入井筒，使岩石断裂和扩张，增加油井的产能。
酸化则是使用酸性溶液，溶解形成油井阻塞的物质，提高油井的通透性。
采油过程中，还会进行注水、注气和注聚合物等工艺。
注水是为了维持井筒的压力，防止原油沉积；注气则是添加压力以驱动原油流出；注聚合物是为了增加原油的粘度，使其容易流动。
最后，进行油田管理和修井作业。
油田管理包括生产数据监测和储量估算等工作，以及井群管理和液位管理等。
修井是指对油井进行维修、清洗或更换设备，以保持油井的正常运转。
总之，采油工艺流程是一个复杂而多样化的过程，需要根据每个油田的情况进行灵活的调整和操作。
通过科学的工艺流程，可以最大限度地提高油田的产能和效益。
钻井完井简介
套管砾石充填完井示意图
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完井方法的选择
完井方法 适用的地质条件
①有气顶、或有底水、或有含水夹层、易塌夹层等复杂地质条件，因而要求实施分隔层段的储层。 ②各分层之间存在压力、 岩性等差异，因而要求实施分层测试、分层采油、分层注水、分层处理的储层。③要求实施大规模水力压裂作业的低渗透储 层。④砂岩储层、碳酸盐岩裂缝性储层。
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射孔方式分类
1．电缆射孔 2．油管输送射孔 3．过油管射孔
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油管输送负压射孔
优点 1）输送能力强，一次可射孔数百米。 2）能使用大直径射孔枪、大药量射孔弹，能满足高孔密、多相位、深穿透、大孔 径的射孔要求。 3）能根据油气层岩性特点设计负压值，消除射孔对地层的损害，提高油气井产能 。 4）能充分做好地面防喷准备，安装好井口设备后才引爆射孔枪，保证作业安全， 尤其适用于高压油气井。 5）射孔后可把射孔枪释放到井底，满足立即进行生产和生产测井的要求。 6）能在大斜度井和水平井中进行射孔。 缺点 如果一次点火引爆不成功，返工作业时间长；再者要求使用耐温较高的射孔炸药。
裸眼砾石充填完井
①无气顶、无底水、无含水夹层的储层。 ②单一厚储层，或压力、物性基本一致的多储层。③不准备实施分隔层段，选择性 处理的储层。④岩性疏松出砂严重的中、粗、细砂粒储层。
套管砾石充填完井
①有气顶、或有底水、或有含水夹层、易塌夹层等复杂地质条件，因而要求实施分隔层段的储层。②各分层之间存在压力、 岩性差异，因而要求实施选择性处理的储层。③岩性疏松出砂严重的中、粗、细砂粒储层。
射孔完井
裸眼完井
①岩性坚硬致密，井壁稳定不坍塌的碳酸盐岩或砂岩储层。②无气顶、无底水、无含水夹层及易塌夹层的储层。③单一厚储 层，或压力、岩性基本一致的多储层。④不准备实施分隔层段，选择性处理的储层。