固井水泥用计算的研究
固井水泥浆技术体系探讨
一
大， 能抵 挡 住 气 体 的窜 人 ； 抗 冲击 的韧 性 泥浆 的评 价 好， 冲击 功 要 比平 常 的水 泥 石提 高 百 分之 根 据 国 内一 些 深 层 气 油 井 对 水 泥 浆 ２ ０以 上 。 的性 能 的要 求 ， 在 室 内进行 了非 常多 的配 （ ２ ） 高温防气体窜外加剂的选择 方 的筛选 ＿ Ｔ作 ， 最终 确 定 了适 用 于深 层 气 根 据 国 内 国外 已经 有 的外 加 剂 的性 油井 的水 泥 浆 的最 佳配 方 ， 通 过 大量 的试 能、 使用 状 况 以及 深层 气 井 的钻 井 以及 完 验证 明筛选 的高温防气窜增 加韧性的水 井的特点、 环 空 气 窜 的 特征 ， 经 过 了大 量 泥浆 能有 效 的 防止 环空 气 窜 ， 能 够很 好 的 的 室 内试验 和 大量 的 分析 对 比 ， 考 虑采 用 保 证 气层 的封 闭质 量 。 丁 苯 胶乳 来 作 为 防气 窜 水 泥 浆 的 外 加 剂 ３深气 井 固井 的工艺 技术 是 比较合 适 的。这个 物质 是 由无数 的微 小 双极 注水 泥这 种 技 术 可 以 一 次性 的 的橡 胶粒 子 组成 的 ， 随 着水 泥 水 化 时温 度 长 封 固井 划 分 为 两 段 比较短 的封 固段 固 的 升高 ， 橡 胶 分 子 与水 分 子 、 水 泥 中 的 化 井 作业 ，比较 适用 于深 井 的封 固井 作 业 ， 学 物 质形 成 氢键 、 氧桥 、 以及 和硫 桥 ， 形 成 能 够 有 效 的 减 少 一 次 注水 泥 固井 的施 工 了 网架状 的 结构 ， 聚 集 了 比其 他类 型 水 泥 的难 度 ， 能 减低 环 空 液 柱 的压 力 ， 能够 有 外 加 剂更 高 的能 量 ， 抗 高温 这 个 性能 得 到 效 的减 少 固井 中发生 漏失 的可 能性 。 双极 了提 高 。橡 胶 分 子充 填 于水 泥 颗 粒之 间 ， 注 水 泥 的 方 法 可 以分 为 淹 没 试 的连 续 双 在 合 适 的压 差 作 用 下 汇 聚形 成 了 比较 致 极 注入 一剂 间 隔式 的双极 注水 泥 。 淹 没式 密 的硬橡胶块 ， 阻止 了水泥浆失水 ， 大大 连 续 双 极 注水 泥注 一 级 与 二 级 之 间是 没 降低了水泥石的渗透率 ， 增加了气体进入 有 隔膜 的 ， 这是 为 了避 免 二 级井 眼 钻井 液 水 泥石 时 的阻力 。 丁苯胶 乳 在水 泥水 化 的 的腐 蚀 ， 淹 没式 双 击注 入 水 泥在 固井是 一 时 候 会 产 生 絮状 的凝 结 物 在 水 泥 基 质 当 级水 泥 浆 的量 要尽 量 的少 附加 ， 同时一 定 中汇 聚在一 起 形成 了抑 制渗 透 的胶 乳 膜 ， 要 注入 定量 的缓 凝 前 导水 泥 浆 ， 用 来方 便 能够有效的防止气体侵入水泥浆柱 。 丁苯 打 开 双 极 箍 以后 水 泥 浆 能 够 顺 利 的返 出 胶 乳 水 泥 在 配置 之后 一 直 保 持 着 低 胶 凝 导地 面 ； 在 一级 冲 洗液 中加 入 一 定 量 的稀 的 强度 状态 ， 能够 充分 的传 递水 泥 浆 的液 释 剂 ，能 够 有 效 的 控 制 水 泥 浆 的污 染 程 柱压 力 ， 并 且能 随 着 时间 的 推移 以及 温度 度 ； 同 时还 配套 应用 了 内置 的隔 离 液 以及 的不断升高 ， 充 分 的 形 成 直 角胶 凝 ， 充 分 压胶 塞液 。 弥 补 了 因为 水 泥 浆 失 重 从 而 产 生 的 压 力 结语 的降低， 达到防气窜的目的。 １防 气 窜 的 增 加 韧 性 的 泥 浆 的 失 水 （ ３ ） 增 加韧 性 的材 料 的选 择 量低 ， 稠 化 过 度 的 时 间 比较 短 ， 失 重 的 时 为了能够更好的满足深气油井的 固 候基 质 的渗 透率 是 比较 低 的 ， 内 部 的阻 力 井要求 ， 在 除 了丁苯 胶 乳作 为 防 气窜 的外 较大 ， 防窜 行 能很好 。 加 剂 的情 况 下 ，依 据 超 混 复 合 材 料 的 原 ２水 泥石 的可 塑性 比较 高 、脆性 小 ， 理， 同时还 选用 了 Ｄ Ｚ Ｆ 一 １ 来 作 为增加 韧性 具 有 比较 强 的 的抗 冲击 韧 性 ， 减小 了井 下 的材 料 ， 用 来 减 少 在 射孔 、 压 裂 等 等 工 作 工作 是对 水泥 环 的损 坏 。 ３在 采 用 防气 窜增 加韧 性 的水 泥 浆 是 产 生 的冲 击载 荷 的作 用 下 ， 水 泥石 当中 的原 始 的细 微 裂 缝 的 迅 速 的增 大 与 应 力 以及 配套 的 固井 方案 的技术 ， 能 够保 证 水 的集 中 ， 防止 形成 大 的 裂纹 和 裂缝 从 而造 泥浆 在失 重 的情 况下 对 气 层 的压稳 ， 防 止 成气体的窜槽。 Ｄ Ｚ Ｆ — Ｉ 这种材料是一种用 环空气窜的发生 ， 解决了气井气窜这个难 低弹的矿物纤维作为主体 同时又加入 大 题 ， 具有 十分 宽广 的应用 前景 。 参 考文 献 量的不 同成分的纤维混合物 ， 具有 比较高 的抗拉 性 ， 能够 对 水 泥石 中的缺 陷的 裂痕 ［ １ ］ 钻 井手 册 （ 甲方） 上册【 Ｍ ］ ． 北 京： 石 油 工 １ ９ ９
油气井固井注水泥顶替的理论模型及应用分析
如何提升固井质量是面临的难题。
固井的过程是水泥浆驱替套管外部环形空间钻井
液，水泥浆充满环形空间后，凝固形成水泥墙，实现对
井壁的封固。在这个过程中，要达到好的固井效果，必
须保证水泥浆具有好的顶替效率，如果水泥浆顶替不
彻底，在凝固的过程中，受残余钻井液影响，会在封固
井段形成钻井液槽，影响了固井质量，使得容易出现窜
2021 年第 4 期
57
西部探矿工程
油气井固井注水泥顶替的理论模型及应用分析
张雅秋*
（大庆钻探工程公司钻技一公司固井设备修保厂，
黑龙江 大庆 163000）
摘
要：固井在油气井建设过程中起到承上启下的作用，
固井质量的好坏不仅对后续的施工作业造成影
响，
还影响油气井使用寿命，
必须予以重视。固井过程中注水泥的顶替效率是影响固井质量的重要环
有害固相含量更为敏感，因此在现场施工过程中，应适
钻井液的表观粘度变化幅度很大，说明高密度钻井液
当提高高密度油基钻井液的化验频率并制定更为详细
对固相含量的敏感度更大。
的钻井液性能调整方案。
表6
不同有害固相加量对油基钻井常规性能的影响
表观粘度（mPa·s）
有害固相
3
（%）
1.6g/cm3
2.0g/cm3
管外壁与井壁的环空中不同位置的水泥浆流速及流态
离子能够与水泥浆中的氢氧化钙反应，生成悬浮状的
差异较大，最宽处流体流速能够达到最窄处流速的几
胶体化合物，填充在颗粒的间隙，强化了水泥浆的空间
十倍，并且在最宽处的流体流态为紊流，最窄处流体流
结构，提升了水泥浆的防水渗能力。因此，为提升水泥
态为层流。由于流速和流态的差异，在注水泥时，距离
固井水泥浆性能对固井质量的影响分析
固井水泥浆性能对固井质量的影响分析摘要:为了研究水泥浆性能对固井质量的影响,利用现场水泥浆性能的相关资料并结合第一､第二界面固井质量的测井解释结果,定性地统计出水泥浆性能与固井质量间的关系｡经过对水泥浆性能的统计表明,水泥浆结构使用领浆和尾浆比用单一结构的固井质量要高,且当领尾浆的长度比大于1､领尾浆的稠化时间差为40~60min时,有利于提高固井质量｡水泥浆领浆和尾浆的稠化过渡时间小于20min 时,有利于提高固井质量｡如果用水泥浆性能系数SPN评价水泥浆的防气窜能力,则领浆的SPN值小于3及尾浆的SPN值小于6时,有利于保证固井质量｡｡关键词:固井;水泥浆;性能;固井质量1前言目前,随着对固井质量影响因素全面而深入的研究,水泥浆性能对固井质量的影响越来越受到固井工作人员和科研人员的高度重视｡研究表明,水泥浆的体系以及性能都会不同程度地对固井质量产生影响,但是关于水泥浆性能对固井质量影响的研究主要是室内实验研究｡利用统计现场数据的方法研究水泥浆性能对固井质量的影响还很少,只对水泥浆的少数性能进行统计,没有对水泥浆性能进行系统的统计｡2固井水泥原材料2.1水泥选择目前,我国常用普通硅酸盐水泥和G级油井水泥作为固井原材料｡针对钻采地热能时热能的流失和孔壁垮塌等问题,我国研究人员展开了一系列研究｡以硅酸盐水泥为原材料制备了固井导热水泥材料,以G级油井水泥为原材料与石墨混合制备导热水泥材料等｡普通硅酸盐水泥由硅酸盐水泥熟料,5%~20%的混合材料及适量的石膏混合而成｡G级油井水泥与普通硅酸盐水泥的根本区别在于:油井水泥具有严格的化学成分和矿物成分,由硅酸盐水泥熟料和适量的石膏混合而成｡针对这两种常用固井水泥的性能,国家相关学者研究分析出高温条件下,两种固井水泥的流动性与水灰比成正比关系;由于水分的蒸发,两种水泥的凝结时间都显著减少;高温下养护3d,两种固井水泥的抗压强度也受到很大影响,但是G级油井水泥下降幅度小,较为稳定｡除此之外,G级油井水泥还具有较好的抗硫酸盐腐蚀作用,于是选用较为稳定的G级油井水泥作为固井原材料,研究人员更容易筛选出高导热固井水泥材料｡2.2外加剂选择为了弥补固井水泥在高温条件下性能的减弱,于是研究者向固井水泥中混合了外加剂,从而来调整固井水泥的性能｡常用的外加剂分为降失水剂､缓凝剂､早强剂､减水剂､分散剂等等｡因此,选用合适的外加剂,对于提升固井水泥性能是非常重要的｡(1)降失水剂用于固井水泥中时,减少水泥浆滤失量,有效控制固井水泥的流动性和稠化时间,工程中使用最多的降失水剂主要是以AMPS和AM为主要单体的共聚物｡(2)油井水泥稳定剂是一种以多种氢氧化物为主辅以适量抗高温纤维组成的固体粉末,稳定剂的加入能防止水泥长期经受高温后抗压强度的衰退,但其加量越大水泥流动性就越差,因此需要控制加入稳定剂的用量｡(3)在地热钻采深度为1800m以上时,为了防止水泥浆凝结过快,需要向固井水泥中加入缓凝剂｡缓凝剂通常为羟基羧酸类､有机膦酸类以及木质素磺酸盐类,然而常用的聚合物缓凝剂在高温､强碱易发生降解,经研究如果通过聚合反应将含有多种官能团的单体聚合在一起,可以使缓凝剂具有更好的抗温性能｡3水泥浆性能对固井质量的影响3.1水泥浆初稠水泥浆初稠对顶替流态有很大的影响,可影响顶替效率和固井质量｡当水泥浆初稠较小时,则可能降低顶替效率;当水泥浆初稠较大时,流动度较低,导致部分环空返速达不到要求,从而影响固井质量的提高｡水泥浆的初稠在5~10BC时的固井质量较高｡因此,设计水泥浆初稠在一定的范围内可以提高固井质量｡3.2水泥浆稠化过渡时间水泥浆的稠化过渡时间是水泥浆防窜系数的核心指标之一,稠化过渡时间越短,防窜效果越好｡这是因为稠化过渡时间缩短后,减少了地层流体窜入井内的时间,有效地防止窜流的发生,从而提高固井质量｡水泥浆领浆和尾浆稠化过渡时间的影响如表1所示｡由表1可知,水泥浆领浆和尾浆稠化过渡时间少于20min时,其第一､第二界面的固井优质率和总合格率都相对较高｡因此,应尽量使水泥浆的稠化过渡时间控制在20min以内｡表1水泥浆领浆和尾浆稠化过渡时间的影响3.3水泥浆领浆和尾浆稠化时间差值水泥浆领浆和尾浆的稠化时间差值主要影响着水泥浆的防窜效果,差值不宜过小也不宜过大｡当水泥浆领浆和尾浆的稠化时间差偏小时,使领浆的缓凝效果减弱,地层流体有可能在领浆开始失重并且尾浆胶凝强度未达到240Pa时进入井内,导致窜流发生;当水泥浆领浆和尾浆的稠化时间差偏大时,领浆的过度缓凝可能会影响尾浆的凝固效果,导致窜流发生,从而使得固井质量降低｡水泥浆领浆和尾浆稠化时间差的影响如表2所示｡由表2可知,水泥浆领浆和尾浆的稠化时间差值介于40~60min时,其第一､第二界面的固井优质率和总合格率都相对较高｡因此,应该使水泥浆领浆和尾浆的稠化时间差控制在40~60min以内｡表2水泥浆领浆和尾浆稠化时间差的影响3.4水泥浆性能系数SPN值PN值是水泥浆防窜系数的指标之一,SPN值小于3时,表示防窜效果好;SPN介于3~6之间时,表示防窜效果中等;SPN大于6时,表示水泥浆防窜效果差｡水泥浆领浆的SPN值的影响如表3所示｡由表3可知,水泥浆领浆的SPN值小于3时,固井质量优质率较高;水泥浆尾浆的SPN值小于6时,固井质量优质率较高｡因此,在用SPN设计水泥浆的防窜性能时,注意分别考虑领尾浆的防窜特性｡表3水泥浆领浆的SPN值的影响4结论水泥浆结构使用领浆和尾浆比用单一结构的固井质量要高,且当领尾浆的长度比大于1.5和领尾浆的稠化时间差为40~60min时,有利于提高固井质量｡水泥浆领浆和尾浆的稠化过渡时间少于20min时,有利于提高固井质量｡如果用水泥浆性能系数SPN评价水泥浆的防气窜能力,则领浆的SPN值小于3及尾浆的SPN值小于6时,有利于保证固井质量｡参考文献:[1]刁胜贤,张丽哲,任知维,等.粉煤灰水泥浆体系研究与应用[J].石油钻探技术,2002,30(5):39-41.[2]叶志富.固井质量影响因素及对策[J].天然气技术,2008(3):27-29,79.[3]曾庆真.海拉尔盆地苏德尔构造带固井质量的影响因素及对策[J].内蒙古石油化工,2005(7):121.。
分级固井注水泥工艺技术及运用实践研究
分级固井注水泥工艺技术及运用实践研究摘要：随着我国固井工程技术的发展速度不断加快，分级固井技术发展也得到快速提升。
在石油气井固井工程施工过程当中，分级固井水泥施工工艺得到了广泛的运用，特别是在解决井漏现象以及地层压力系数较低的工程项目当中发挥出了非常重要的作用。
关键词：分级固井；注水泥；工艺技术引言：钻井工程技术快速发展的过程中广泛应用了分级固井注水泥施工，尤其是当前我国双级注水泥施工技术逐步完善的背景下，其在我国钻井工程中发挥相当重要的作用。
使用分级箍显著提升了固井成功率及其固井工程的合格率，在使用多种外加剂的过程中固井质量得到进一步提高。
1.分级箍在石油气固井工程中的应用1.1 分级箍结构在分级注水泥工艺施工过程当中，通常分为两种施工方法：第一种是非连续性的双重注水泥施工模式；第二种是连续性双击注水施工方法。
除此之外，分级箍的类型也有很多种类型，常用的尺寸包括三种：φ139.7mm、φ177.8mm、φ244.5mm。
当前我国在石油勘测企业当中相继研发和制造了分级箍模型，但是在实际的施工和下井操作当中，和国外一些比较先进的发达国家相比还有着一定的差距。
在我国某大型油田钻井企业当中，依照具体的施工需求，自行设置了相应的滑套式分级箍设置方法，一共分为了四个不同类型的型号，四种型号当中滑套式的分级箍在对油田开采施工过程当中的使用范围相对比较广泛，在油田的开发领域当中，慢慢发展成为了一套比较系统化的施工产品。
其中主要的工作原理和工作特点为：通过一级注水泥施工结束之后，再投入到第一级水泥将作为顶部施工程[1]。
1.2 工作原理和工作特点我国某大型油田钻井企业根据施工要求，自行设计了滑套式分级箍，一共设计了四个型号，即φ139.7mm、φ177.8mm、φ244.5mm 与φ339.7mm。
这四种型号的滑套式分级箍在对油田的开采过程中使用的范围很广，在油田开采领域中成为成功的系列产品。
其工作机理及工作特点为：第一级注水泥施工结束后，投入硬压塞顶替第一级泥浆，当顶替第一级泥浆完毕后进行固井碰压，接着在水泥车上或者泵房内实施放压，并且在此过程中时刻注意浮箍浮鞋的工作情况，如果其运行正常，那么投入重力塞，以保证加压开孔的顺利实施，随后，通过水泥车继续替入泥浆，以使分级箍的开孔压力控制在 4~5 MPa 范围，滑套下落时注意控制速度，不得快于每分钟60米，接着迅速将循环孔打开，循环出分级箍以上的水泥浆。
页岩气水平井固井技术研究进展
页岩气水平井固井技术研究进展页岩气水平井固井技术研究进展随着能源需求的日益增长，页岩气逐渐成为了替代传统石油天然气的重要资源。
水平井作为主要的生产工具，其固井技术成为了页岩气开发中的重要问题。
近年来，国内外学者针对页岩气水平井固井技术进行了研究，本文就其研究进展进行了综述。
一、水泥固井技术水泥固井是目前水平井固井技术的主流方案，其通过注入水泥浆将套管与井壁固定，防止井壁侵蚀和漏失油气。
然而，页岩气水平井中存在的大量细小裂缝会导致水泥浆的染浸，影响其固结力，并产生裂缝，从而使油气渗漏。
因此，国内外学者在水泥固井领域的研究主要围绕水泥改性与水泥浆稳定性。
其中，P. L. Dürig等(2015)提出了一种纳米级碳酸钙在水泥胶凝体中的应用，该技术能够形成更致密、更均匀的水泥固结体，并使固井力度提高60%以上。
另外，A. C. Boivie等(2018)研究了不同温度下水泥胶凝体的强度和耐久性，发现在较高温度下固井效果更佳。
同时，X. Chen等(2019)通过添加聚丙烯酰胺( PAA)改善了水泥浆体的流动性，并提高了固井效果。
二、环氧树脂固井技术除了传统的水泥的固井技术，针对页岩气开发中水泥固井存在的问题，环氧树脂固井技术被提出。
与水泥固井相比，环氧树脂具有更高的渗透性和粘附性，可以更好地填补井壁的裂缝和孔隙。
因此，为了提高环氧树脂固井的效果，国内外学者进行了一系列相关研究。
其中，B. Li等(2016)研究了环氧树脂固井的最佳浓度、固化时间和接触时间，提高了固井效果并减少了漏失。
同时，Q. Zeng等(2018)通过与水泥固井技术的组合应用，有效地提高了固井的完整性和耐久性。
三、石墨烯增强固井技术石墨烯具有极高的强度和导电性，其与水泥等材料的复合可以有效地加强其力学性能。
因此，石墨烯增强固井技术被提出，并取得了一定的研究进展。
例如，L. Huang等(2019)研究了石墨烯在水泥浆体中的添加量，发现当石墨烯/水泥比例为0.25%时，固井力度可提高71.6%，漏失率降低至0.8%以下。
固井水泥设计理念分析
降滤(有机土，高分子聚合物，纤维素衍生物，有机聚合物)
密度调节，堵漏，增强(普通无机矿物)
消泡(有机脂、醚、酸等) 特种(复合有机、有机化合物)
示踪(放射性元素、有机化学物)
油井水泥外加剂及其应用
减阻剂及其作用机理
功 能：提高流动能力、降低摩阻，减少用水量 副作用：起泡、降强(促强)、沉淀、缓凝、降滤、提切 作用机理简述：
吸附—分散理论 湿润—润滑作用 减摩—助滑作用
改变颗粒级配，表面电化学特性，增大比 表，极性结合，引力变斥力，电位差
油井水泥外加剂及其应用
减阻剂及其作用机理
典型产品： 奈及聚奈系：FDN，NF，UNF(芳香族化合物) M 系：木钙，木钠，FCLS(阴离予型) 酮醛缩聚型：SXY，SAF，USZ 替 换 物：SMC，SMK，SMT，SMP 使用注意：
，反而严格限定）、配套性、系列性
流动性及悬浮稳定性，早强影响程度
耐温能力及范围
油井水泥外加剂及其应用
降失水剂及其作用机理
外加剂使用难点： 早强剂、缓凝剂、降滤失剂多为数种化学物质的复合 物或改性物，化学成分复杂，各种成分对应用环境因素 响应特性不同，一种主剂难于调整全部工程性能，故对
各外加剂中有机及高分子材料与水泥浆性能的协调稳定
加量： 0.l—0.5 ％，为常规范围， W/C=0.44—0.5 ，加惰性外掺料，可提高用 量 适用温度范围：＞ 90℃， SXY ， FCLS ， SMT 等，上一温度段降至下一温度段 ，均可起缓凝作用 析水控 稠化曲线规整度 强度无损
油井水泥外加剂及其应用
缓凝剂及其作用机理
功 用：延长可泵时间，确保施工安全 副 作 用：水质敏感性，降强，非单调性，加量指数变化，流 变、降滤协调性与选择性 作用机理：抑制水泥矿物组分水化速度，延缓结晶过程
固井环空水泥浆顶替流动机理研究
固井环空水泥浆顶替流动机理研究作者：孟祥龙郑智冬来源：《价值工程》2013年第20期摘要：顶替效率是影响固井质量的重要因素，顶替过程中能否将残余泥浆完全顶替对固井质量有重要的影响，为了更好地了解和掌握水泥浆顶替效率降低而引起地下窜槽对粘砂套管固井质量的影响，从粗糙表面套管井的水泥浆的顶替效率角度出发，开展了粘砂套管顶替效率的理论与实验研究，以验证粘砂套管影响固井质量程度。
Abstract： Substitution efficiency is an important factor of cementing quality. Whether can replace the residual mud completely has an important influence on the cementing quality during the process of substitution. For a better understand and master of the influence of adhesion sand casing cementing quality when decreasing the substitution efficiency of cement paste due to underground channeling， we develop the theoretical and experimental research of the adhesion sand casing substitution efficiency to prove the effect degree of cementing quality by the adhesion sand casing from the point of substitution efficiency of rough surface casing wells sement paste.关键词：固井质量；顶替效率；水泥浆；流体流动Key words： cementing quality；substitution efficiency；cement paste；fluid-flow中图分类号：TE256 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）20-0070-020 引言固井质量的好坏直接影响到完成后续工艺的效果，影响油井原油采收率。
固井水泥石力学性能研究现状浅析
西部 探矿工 程
２１ ００年第 ４ 期
固井水 泥石 力 学性 能研 究现 状浅 析
汪汉花 ， 高莉莉
（ 大庆钻探 工程公 司钻 井工程技术研 究 院完井技术研 究所 ， 黑龙 江 大庆 １３１） ６４３ 摘 要： 由于井下工况和后 期生产作 业等使水 泥环受力状 态发生 改变 ， 水泥石 除抗压外其 它力学性能
直法 接
持拉伸试验
翥
抗 拉强 度， ａ ＭＰ 采用 圆柱体实 践 ， 沿 施加集中载荷 抗 剪 切 强 度 抗 冲 击 韧 件 利用 测 定 水 泥 试 件 在抗 折 试 验 机 上 连 抗 折 强 ａ
间接法劈裂 强
度
Ｇ导 法 单 ’ 着 圆柱 体 直 径 方 向 Ｂ西１ 轴 力’ ／０ 一 Ｔ０ 压 机 ５ ０’
压强度 会有较大增 加 ；５其 他条件 相 同， 泥石与地层 （） 水 岩石 弹性模 量较 大 时 ， 泥 环 和 岩石 能 更 好 地 保 护套 水
管。
直接法
戥 月 日 试 七 Ｌ 续均 匀 加 载 条 件 下 度， Ｅ Ｊ
断裂时的荷载
按试 验 设 定 条 件 制 备试 件， 过垂 向千 通 Ⅺ 一１型携带 斤 顶 加 预 定 的 法 向 抗剪切强 应变公 式剪切仪 应力 ， 然后 通过水平 度 ， ａ 式计算 或万能试验机 千斤 顶 分 级 施 加 剪
中 图分类 号 ： Ｅ 文献标 识码 ： 文章 编号 ：Ｏ ４ ５１ （０ ０Ｏ一 Ｏ７一 Ｏ Ｔ ２ Ａ １ ０— ７６２ １）４ Ｏ０ ５
１ 概述
在 固井施工 中 ， 固井水泥浆被 注人套管 与地层之 间
的环空 ， 水泥浆要经受井下环境而最终凝固形成具有一
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固井水泥用量计算的研究
顾军
摘要水泥用量是固井作业的重要参数。
以往的计算公式均以电测井径为依据，误差较大。
本文根据实际固井资料提出了计算水泥用量的新公式，它消除了电测井径不准产生的不确定问题，为准确计算固井水泥用量开辟了一条新途径。
主题词固井水泥计算方法
固井水泥用量的淮确计算可以节约固井费用，避免固井漏失，提高固井质量。
常用计算方法有两种，即传统的方法和文献[1]推荐的方法。
1、传统的方法
计算固井水泥用量的传统方法是电测井径环空容积再附加一个百分数。
其计算公式为
N=n(1+e)
式中：N——固井水泥用量，袋， n——按电测井径计算的水泥量，e——附加系数，％。
2．文献[1]推荐的方法
经验公式为：
N=n十0.1(1500－h)－c
式中：h——封固段长度，m； c——修正系数，袋。
当c＜400m时，c＝80袋，当400m＜c＜2000m时，c＝0。
分析(1)、(2)式可知，两个计算公式的实质是相同的，即电测井径计算量再附加一个系数。
由于电测井径的淮确性和附加量的经验性，使得两式的计算误差较大，因此有必要对固井水泥用量的计算问题进行深入的研究。
本文用回归分析方法得出了新的计算公式，现场应用实例表明其计算精度较高。
新公式的建立
对某一地区相同井深和井眼尺寸的井而言，固井资料中的水泥封固段长度和实际水泥用量能真实地反映井径的变化，即环空容积的大小。
鄯善油田∮241.3mm井眼下∮177.8mm油层套管固井的有关数据列于表1。
由表1可看出，鄯善油田的水泥附加系数为－44.44—84.62％，波动幅度较大，因此用附加系数的方法计算固井水泥用量显然是
不科学的。
水泥用量主要与封固长度有关，为了找出两者间的关系，拟用最小二乘法，将数据分别代入线性回归、指数回归和乘幂回归这三种基本函数，并求出衡量回归程度好坏的标准差。
回归结果列于表2。
标淮差的表达式为
式中：n＝数据组数 y
=实际值 y=预测值。
i
表1 固井基本数据统计表
表2回归结果
由表2可以看出，指数回归的标准差最小，即其吻合程度最好，因此固井水泥浆用量计算选用指数回归模式。
水泥浆体积(Vc)除以固井所需水泥浆密度相对应的配浆量(Pc)，即为固井水泥用量。
式中：Pc一配浆量，m3／袋。
(5)式就是鄯善油田固井水泥用量计算的通用公式。
现场应用实例
例 S11—9井是一口注水井，基本参数如下
井深：3299m
井眼直径：∮241.3mm；
井径扩大率：14.52％；
平均环空容积：34.91／m；
套管直径：∮177.8mm；
套管下深：3272.31m；
水泥返深：1700m；
水泥浆密度：1.828g／cm3；
求：固井水泥用量？
A.采用新公式(5)进行计算
①计算封固段长度h。
h＝3299—1700＝1599(m)
②确定配浆量Pc 查水泥浆配方表知：Pr＝39.23 l／袋＝3.923×10-2m3／袋
②计算固井水泥量N 将上述数据代入(5)式则
B.按传统公式计算
①计算环空容积Vc
Vc＝34.9×1599＝55805 l
②计算n值
n=55805/39.23 =1423袋
②确定附加系数e 经验为e=15～25％
④计算固井水泥用量N
N＝n(1十e)
＝1423×1.2
＝1708(袋)
C.按文献[1]推荐的方法计算
因h＝1599m，取c＝0。
则
N＝n十0.1(1500－h)－c
＝1423十0.1(1500－1599)－0
＝1413(袋)
D.三种方法计算结果对比分析
例井实际水泥用量1600袋，平均水泥浆密度1.82g／cm3，水泥返深1740m。
三种方法的计算值与实际值的对比结果列于表3。
表3 误差对比表
从表3可以看出，用公式(5)计算相对误差小于1％，水泥返深误差仅2.35％。
而用公式(1)、(2)计算，前者会因水泥高返而导致固井漏失，后者则因低返漏封而达不到设计要求。
顺便指出一点，用公式(2)计算结果偏小的原因是当封固段长度(h)大于1500m 时，水泥附加量项[0.1(1500-h)]为负值。
若用公式(2)计算，尚需修正c值(与文献[1]作者商榷)。
结论
1.文献[1]推荐的公式(8)不能作为计算固井水泥用量的通用公式，尚需修正。
2.新公式使用方便、精度较高，建议现场采用。
3.新公式消除了以往公式产生的不确定问题，为准确计算固井水泥用量开辟了一条新途径。
4.新公式是经验数据回归所得，有局限性。
通用公式尚待进一步研究。