固井碰压
探究水平井套管固井关井工具的原理和应用
探究水平井套管固井关井工具的原理和应用为了对水平井的套管固井关井工具进行分析，要予以整体构造的详细探究，明确其具体原理，并按照一定的技术指标，予以实践的充分应用，在保证关井工具充分应用的条件下，也能避免水泥塞存留问题的增加。
下文中，对水平井套管固井关井工具做出探讨。
标签：水平井;套管;固井;关井工具开发致密油藏过程中，使用水平井压裂为其中的主要方式，该技术在当前被广泛应用，但是，套管固井存在一定特殊性，在完成固井工作后，无法促使浮箍浮鞋的有效应用，达不到断流，常常引起水泥塞存留现象，不利于后期施工。
所以，为其提供一套完善的关井工具，能加强问题的充分解决。
1 水平井套管固井关井工具的构造水平井的套管固井关井滑套组成部分为本体、外壳、内壳和胶塞。
其中，本体结构中的接头螺纹的使用，其型号需要和套管型号匹配，一般情况下，主体的壁厚为总尺寸的两倍，保证具备较强的抗压力。
在内部，还需要增加预留孔，使其与外壳的螺纹连接。
在外壳上，和本体连接的螺纹也增加了密封环和循环孔。
对于内壳，在与外壳进行连接中，是利用稍钉来实现的，也会和密封环相互配合，这样不仅会发挥良好的密封性，也具有一定的整体性。
对于胶塞的前部分，还存有专门使用的碰压头，其与内壳能够有效完成碰压[1]。
2 固井关井工具的基本原理对于水平井的套管固井关井工具原理，是在下套管完成后，结合具体的工作要求，将关井阀安装在人工井的底部位置，随着固井作业的实施，前置液和水泥都会通过关井阀的循环孔，维持在循环状态，当水泥全部进入后，增加胶塞完成工作。
3 固井关井工具的技术指标和评价对于水平井的套管固井关井工具的各个技术指标，其多为金属构件，在本体构件选择中，其抗压水平不能在70MPa以下。
如果是稍钉材质，多选择为45#号钢。
还需要选择橡胶构件，剪切压差在5-10MPa。
对于循环孔的截面尺寸，也要按照一定的标准进行选择。
在关井工作完成后，抗压水平要控制在30MPa以上[2]。
固井、录井、测井事故案例解读
固井同行业事故案例分析1固井井喷事故1）基础资料（1）表层套管：φ339.7mm，下深60.28m。
（2）技术套管：φ244.5mm，下深1281.41m。
（3）裸眼：φ215.9mm钻头，钻深2264m。
（4）防喷装置：双闸板防喷器一套，只能封钻杆，不能封套管。
（5）钻井液性能：密度1.22g/cm3，粘度27s。
2）事故发生经过胜利油田某年某月在GD-10-1井施工作业，完井后，下入φ139.7mm油层管至2252.66m，循环时将钻井液密度由1.22g／cm3降至1.15g/cm3。
固井时，依次注入清水3m3，密度1.01g/cm3的平衡液10m3，密度1.25g／cm3的先导浆36m3,密度1.78 g/cm3的尾浆57.5 g/cm3。
替钻井液时，排量30L/s，替入18 m3时，井口返出量明显减少，替入21 m3时，井口不返，坚持替完水泥浆碰压。
候凝1h10min 后，井口涌出钻井液，接弟发生井喷，喷出物为油气，喷高20m多。
3）事故原因分析（1）本井是因井漏环空液面下降到一定深度，失去压力平衡，再加上水泥失重的影响，诱发井喷。
（2）虽然装有防喷器，但防喷器闸板规范不配套，发生了井喷，依然用不上。
所以在下套管以前，一定要把防喷器闸板换装成与所下套管外径规范相匹配的闸板。
（3）忽视了观察进口和向井内灌钻井液的工作。
固井碰压后，一般井队都是刀枪入库，马放南山。
但在井漏的情况下，绝不可疏忽大意，只要注意向井内灌钻井液，或许会避免此类事故的发生。
（4）固井过程中，发生井漏，有两种情况，一种是因环空堵塞而发生井漏，泵压一定要升高，环空液面也不会下降，此种情况，不会发生井喷。
另一种情况是在水泥浆上返过程中，随着环空液注压力的增高，将低压层压漏，此时泵压不会上升，但井口液面要下降，遇到这种情况，必须观察井口动态，做好灌注钻井液的工作，必要时关井候凝。
4）防止固井后发生井喷事故的预防措施（1）在高压油气层固井，要用膨胀水泥或在水泥中添加防气窜剂，维持水泥凝结时体积不变，不给油气上窜留下通道。
钻井工程专业名词解释
钻井工程专业名词解释一、名词解释：1、钻井进尺工作时间：与进尺有关的钻井作业时间，包括存进尺、接单根、扩划眼、换钻头、循环钻井液、起下钻、定向测量及定向作业等。
2、钻井工程质量：主要是指井身质量、取芯质量和固井质量。
3、碰压：固井过程替水泥浆时胶塞到达阻流位置时压力突然升高的过程。
4、联顶接：从钻台面要将生产套管送到地面规定高度的连接套管。
5、鱼头：钻井作业中一般将井内由于处理事故过程余留的钻具、套管以及其他工具叫井内落鱼，最上部顶端位置叫鱼头。
6、狗腿：将钻进过程中井斜变化较大的地方称为“狗腿".7、迟到时间：钻头破碎地层后，岩屑随钻井液由井底上返至振动筛所需要的时间称作迟到时间。
8、钻井液柱压力：由钻井液柱的重力所引起的压力。
9、岩石可钻性：岩石可钻性是岩石抗破碎的能力。
可以理解为在一定钻头规格、类型及钻井工艺条件下岩石抵抗钻头破碎的能力。
10、钻井液失水：在压力差作用下，钻井液中的自由水向井壁岩石的裂缝或空隙中渗漏，称为钻井液的滤失。
11、地层破裂压力：在井下一定深度裸露的地层，承受流体压力的能力是有限的，当流体压力达到一点数值时会使地层破裂，这个液体压力称为地层破裂压力。
12、井喷：是地层中的流体喷出地面或流入其他地层的现象。
13、溢流：地层流体进入井筒内，使返出的钻井液量大于泵入量，停泵后井口自动外溢的现象。
14、井控：是指对油、气井地层压力的控制。
15、压力梯度：单位深的压力增量。
16、压井：向失去2压力平衡的井筒内，泵入高密度钻井液，以恢复和重建压力平衡的作业。
17、平衡压力钻井：是指井底压力等于或大于地层压力情况下的钻井。
18、关井：发生溢流和井涌后，关闭封井器和节流关汇，阻止地层流体继续侵入井筒的过程。
19、循环周：钻井液从井口泵入至井底再从井底返到地面的时间。
20、静液压力：由静止液柱的重力引起的压力。
21、地层压力：地下岩石孔隙内流体的压力。
22、抽吸压力：上提钻柱时，由于钻井液粘滞作用产生的使井底压力减小的瞬间附加压力。
固井碰压
在双胶塞固井中，顶胶塞碰到底胶塞或在单胶塞固井时顶胶塞碰到阻流板时，压力突然升高，这一时刻即为碰压。
下套管后，固井最后程序“碰压，意味着水泥顶替到位。
碰压是固井最后一道工序，替水泥浆，当上塞碰到浮箍时，压力升高时,这就叫碰压,还有憋压表明套管没漏。
碰压就是固井的最后一个程序，替浆，当上胶塞坐在套管浮箍承托坐上，压力升高，表明替浆结束，固井完成。
在双胶塞固井中，顶胶塞碰到底胶塞或在单胶塞固井时顶胶塞碰到阻流板时，注灰压力突然升高，这一时刻即为碰压。
憋压表明套管没漏在固井注水泥作业中，替钻井液后期，上胶塞与下胶塞相碰时，泵压显著升高，称为碰压。
它是顶替水泥浆完成的标志，应立即停止注入顶替液，结束注水泥作业。
固井时使用的下胶塞何时顶入套管内？用下胶塞比打隔离液有哪些优点？答：下胶塞的位置是放在钻井液与水泥浆之间，起隔离作用。
因此，循环好钻井液在注水泥之前，先把它顶入套管内，然后注水泥。
主要优点：1由于水泥浆的密度一般都会大于钻井液密度，注入套管后下行速度快，容易与隔离液或钻井液相混合。
使用下胶塞可以有效的防止钻井液与水泥浆在套管内相混；2可以清除套管壁上的一些脏物；3比配隔离液施工方便。
套管内的上胶塞起什么作用？固井施工中何时把它顶入套管内？答：上胶塞的作用有三个：1把水泥浆与钻井液隔开；清除套管壁上的脏物；3“碰压预示水泥浆已全部替出套管。
因此，注完水泥后先把它顶入套管内，然后就开始替钻井液。
．固井中的碰压”一词是什么意思？当套管内的上胶塞被钻井液顶至回压凡尔处（或与下胶塞相遇），此时泵压会迅速升高，因此叫做“碰压”碰压说明顶替结束，意味着将来井内的水泥塞会很少。
胶塞下行至阻流环时，压力突然升高的现象。
表明替浆到位。
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
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。
初级钻井监督：固井技术基础知识练试题
固井技术基础知识试题一.选择题（每道题至少有一项正确答案）1.在长庆油田钻井井控风险分级管理中，油田“三高”井、欠平衡井、探井、评价井、水平井，属油田（A ）风险井。
A.一级B.二级C.三级2.下套管必须控制下放速度，每（C）根要灌满一次钻井液。
A.10B.20C.303.长庆油田石油与天然气钻井井控工作的原则是“立足（）井控、强化（）井控、做好（C）井控预案”。
A.三级/二级/一级B.二级/三级/一级C.一级/二级/三级4.井底压差是指(A)压力与地层压力之差A.井底B.液柱C.产层5.硫化氢的危险临界浓度为(C)ppmA.30B.50C.1006.对于固井质量存在严重问题的井，要采取水泥(A)等有效处理措施，确保封固良好，达到井控要求。
A.挤封B.回注C.反打7.固井队应及时跟踪钻井的全过程，对施工井的( )进行详细了解，制定切实可行的单井防漏、压稳、防窜等(C )施工方案。
A.进度/压井B.井况/压井C.井况/固井8. 固井碰压后要采取衡压或环空加压候凝，候凝( )小时以上方可安装井口，候凝(A)小时以上方可测水泥胶结质量。
A.24/48B.48/48C.48/729. 确保表层、技术套管固井质量满足( )要求，特别是一级风险油气井要进行质量评价；对于固井质量存在问题的井，要采取水泥(A) 等有效措施进行补救。
A.井控/挤封B.生产/反灌C.安全/填补10. ( )套管应满足封固复杂井段、固井工艺、井控安全要求，(A) 套管应满足固井、完井、井下作业及油(气)生产需求。
A.技术/油气层B.油气层/技术C.表层/技术11.循环钻井液时，发现溢流要调整钻井液( )，注水泥过程中发现溢流，要(C)固井并关井候凝。
A.密度/停止B.粘度/停止C. 密度/强行12.固井队应及时跟踪钻井的全过程，对施工井的( ) 进行详细了解，制定切实可行的单井防漏、压稳、防窜等(C ) 施工方案。
A.进度/压井B. 井况/压井C. 井况/固井13. 固井队对固井施工过程中的( )安全负责，自接水泥头至( A) 结束，确保固井过程井控安全。
芦坪23井固井顶替中不“碰压”事故井处理对策
芦坪23井固井顶替中不“碰压”事故井处理对策摘要：芦坪23井是延长油田直罗采油厂在张家湾乡石场子村部署的一口预探井，完钻井深1650m。
顺利下放套管，在固井过程中出现不碰压情况，后经过测声幅、扫水泥塞综合情况分析为标志管脱扣。
对这次事故处理提出以下施工方案：1）通井后进行声幅测井作业；2）下钻头，扫水泥塞至井底；3）对断脱处拔套管并进行打水泥塞过程；4）重新造斜完成钻井设计，并成功固井。
关键词：不“碰压” 断脱处理措施一、工程概况1.基本情况2.完钻情况芦坪23井设计井深1650米。
为保证在Φ215.9mm井眼中顺利下入Φ139.7mm 套管到底，井队采取扶正器（外径φ220）进行通井作业，通井过程中比较顺利，无划眼情况。
10月31号23点进行下套管作业，下套管过程中按套管厂家规定扭矩上扣。
并顺利将Φ139.7mm套管一次性下至预定井深，完成下套管作业。
二、施工情况11月1号12点下完套管后，进行泥浆循环，排量1m3/min，2-3Mpa。
循环过程中无漏失或溢流现象。
16点50分接固井水泥头，17点05分开泵循环，排量1.2m3/min，压力1-2.5MPa。
循环正常。
设计水泥量45m3，顶替量19.9m3，碰压18MPa。
三、事故判断由于顶替量达到设计量时，压力一直为11MPa，与设计碰压相差很大，不碰压，判断在1650m以上套管中下部将会有很长一段没有水泥，会发生替空事故。
决定采用以下处理办法：先测声幅，在1460m处遇阻，扫水泥塞至1640m，再测声幅；然后重新进行钻井设计，打水泥塞，在1400m造斜，至1650m，下入套管，固井。
经过与采油厂及钻井队会商，具体实施步骤：1）、第一次测声幅11月2号进行声幅测井，测井仪器下放1460m遇阻，环空无水泥。
11月3号下钻头探水泥塞，在1460m遇阻，在扫水泥塞过程中，在上部出现固井附件胶塞，扫下至1640m都是水泥，无放空现象。
2）、第二次测声幅11月10号进行第二次测声幅，主要为检测1460m至井底的环空水泥质量。
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在双胶塞固井中，顶胶塞碰到底胶塞或在单胶塞固井时顶胶塞碰到阻流板时，压力突然升高，这一时刻即为碰压。
下套管后，固井最后程序“碰压，意味着水泥顶替到位。
碰压是固井最后一道工序，替水泥浆，当上塞碰到浮箍时，压力升高时,这就叫碰压,还有憋压表明套管没漏。
碰压就是固井的最后一个程序，替浆，当上胶塞坐在套管浮箍承托坐上，压力升高，表明替浆结束，固井完成。
在双胶塞固井中，顶胶塞碰到底胶塞或在单胶塞固井时顶胶塞碰到
阻流板时，注灰压力突然升高，这一时刻即为碰压。
憋压表明套管没漏在固井注水泥作业中，替钻井液后期，上胶塞与下胶塞相碰时，泵压显著升高，称为碰压。
它是顶替水泥浆完成的标志，应立即停止注入顶替液，结束注水泥作业。
固井时使用的下胶塞何时顶入套管内？用下胶塞比打隔离液有哪些优点？
答：下胶塞的位置是放在钻井液与水泥浆之间，起隔离作用。
因此，循环好钻井液在注水泥之前，先把它顶入套管内，然后注水泥。
主要优点：
1由于水泥浆的密度一般都会大于钻井液密度，注入套管后下行速度快，容易与隔离液或钻井液相混合。
使用下胶塞可以有效的防止钻井液与水泥浆在套管内相混；2可以清除套管壁上的一些脏物；3比配隔离液施工方便。
套管内的上胶塞起什么作用？固井施工中何时把它顶入套管内？
答：上胶塞的作用有三个：1把水泥浆与钻井液隔开；清除套管壁上的脏物；3“碰压预示水泥浆已全部替出套管。
因此，注完水泥后先把它顶入套管内，然后就开始替钻井液。
．固井中的碰压”一词是什么意思？
当套管内的上胶塞被钻井液顶至回压凡尔处（或与下胶塞相遇），此时泵压会迅速升高，因此叫做“碰压”碰压说明顶替结束，意味着将来井内的水泥塞会很少。
胶塞下行至阻流环时，压力突然升高的现象。
表明替浆到位。