固井设计
固井技术(油气井钻井工程中的环节)
固井技术（油气井钻井工程中的环节）引言：一、固井前的准备工作1.确定井口注入液体的类型：根据不同的井口情况和需要达到的效果，选择合适的固井液体类型。
一般来说，常用的固井液体有水泥浆、聚合物浆料等。
2.准备固井液体：按照井口注入液体的类型，准备相应的固井液体。
这其中包括水泥、添加剂等。
二、固井工艺的选择与设计1.固井方式的选择：根据井眼的地质情况、井深、钻井环境等因素，选择适合的固井方式。
常见的固井方式有单胶囊固井、双胶囊固井以及二级固井等。
2.固井设计：根据地层情况、井口注入液体类型以及固井目的，设计固井方案。
固井设计需要考虑井深、井眼直径、地层特征等因素。
三、固井液体的注入与硬化1.液体注入：将准备好的固井液体注入井口，注入过程需要通过压力控制保证注入效果。
2.硬化过程：固井液体在注入井口后，会发生硬化过程。
这个过程将使固井液体逐渐变硬，形成固体胶体，从而形成固定的井壁。
四、固井质量的控制与评估1.固井质量的控制：通过监测井口注入液体的压力、流量等指标，控制固井的质量。
一般来说，压力和流量的变化可以体现固井质量的好坏。
2.固井质量的评估：固井完成后，通过各种方法对固井质量进行评估。
例如，可以使用超声波传感器对固井质量进行检测，判断是否存在裂缝、空洞等问题。
五、固井后的后续工作1.固井封堵：对已经固化的固井液体进行封堵处理，以保证井壁的密封性。
这个过程中需要根据固井质量评估的结果，采取相应的措施。
2.固井记录与分析：对固井过程进行记录和分析，以便今后类似井口的固井作业有所借鉴。
总结：固井技术在油气井钻井工程中起着至关重要的作用。
固井工作需要进行充分的准备工作，选择合适的固井工艺，并在液体注入与硬化过程中进行控制与评估。
固井工作完成后，需要进行后续的封堵和分析工作。
通过合理的固井技术，能够保证井壁的稳定性，防止地层流体泄漏，从而提高油气采收率，并保护地下水资源的安全。
固井设计
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
高温高压井固井设计原则
高温高压概念
塔里木油田油气井一般比较深， 塔里木油田油气井一般比较深，地层压 力较高，温度梯度较低。结合油田实际， 力较高，温度梯度较低。结合油田实际， 认定地层孔隙压力＞ (10000psi)， 认定地层孔隙压力＞69MPa (10000psi)， 或地层孔隙压力系数＞1.80， 或地层孔隙压力系数＞1.80，井底温度 ＞130℃（BHCT＞110℃）都为高温高压 130℃（BHCT＞110℃） 井。
水泥、 水泥、外加剂品种多
12 1/4″ 9 5/8″ 8 1/2″ 7″ 5 7/8″ 5″
3.95mm
11.1mm
气窜的潜在性
一 高温高压深井固井设计基本原则
1 高温高压深井固井设计的基本原则包含对如下问题的考虑 1）高温高压深井固井的难点分析 井底循环温度（BHCT） 2）井底循环温度（BHCT）的准确计算 3）高密度水泥浆的稳定性设计 4）提高技术套管固井质量问题 大段、 5) 大段、多套岩盐层复合盐层固井关键技术的应用 6）提高深井固井成功率的有效措施 窄压力窗口（易喷易漏） 7）窄压力窗口（易喷易漏）井固井要求 8）深井尾管长水泥段温差过大如何固井的问题
高温高压深井固井设计基本原则
稠花时间=泵送时间+1小时的安全余量。 +1小时的安全余量 5. 稠花时间=泵送时间+1小时的安全余量。 6. 对尾管固井都根据尾管顶部的BHST和压力做水泥浆强度试验从而规 对尾管固井都根据尾管顶部的BHST和压力做水泥浆强度试验从而规 BHST 定最短的候凝时间。顶部强度不得低于500psi/24hr 3.5MPa/24hr）。 500psi/24hr（ 定最短的候凝时间。顶部强度不得低于500psi/24hr（3.5MPa/24hr）。 控制水泥浆失水量。用于层间的封隔， 7. 控制水泥浆失水量。用于层间的封隔，不管是技术套管还是生产套管规定 水泥浆失水量在100mL以下；尾管固井30mL以下。 100mL以下 30mL以下 水泥浆失水量在100mL以下；尾管固井30mL以下。 尾管顶部按国外的先进方法留60~152m的水泥塞。 60~152m的水泥塞 8. 尾管顶部按国外的先进方法留60~152m的水泥塞。 顶替速度应小于1.5m/min 1.5m/min。 符合国外专家提出的低替速技术, 9. 顶替速度应小于1.5m/min。 符合国外专家提出的低替速技术,他们已经验 证过,如果泵速在0.79~1.29m /min,可能破坏井眼 激动压力压漏地层。 可能破坏井眼, 证过,如果泵速在0.79~1.29m3/min,可能破坏井眼,激动压力压漏地层。 隔离液密度低于水泥浆而高于钻井液至少0.12g/cm 10. 隔离液密度低于水泥浆而高于钻井液至少0.12g/cm3，隔离液长度占环形空 230m接触时间不少于10min。 接触时间不少于10min 间230m接触时间不少于10min。 处理泥浆按国外的最佳要求：泥浆塑性粘度≦5.7帕 泥浆屈服值≦ 11. 处理泥浆按国外的最佳要求：泥浆塑性粘度≦5.7帕；泥浆屈服值≦2.39 泥浆失水量≦5mL。 帕；泥浆失水量≦5mL。 如果地层含有H 12. 如果地层含有H2S和CO2应按复杂井处理 13. 如果是大套盐膏层或长尾管长水泥浆段固井应使用新的固井方法
高温高压井固井设计原则
高温高压概念
哈里巴顿提出
温度：地层温度＞150℃（大于300℉）属于高 温度：地层温度＞150℃（大于300℉） 300℉ 温，地层温度＞180℃属于超高温； 地层温度＞180℃属于超高温； 属于超高温 压力：地层孔隙压力＞ 压力：地层孔隙压力＞69MPa(10000psi) 或地 层孔隙压力系数＞1.80为高压。 层孔隙压力系数＞1.80为高压。 为高压
水泥浆性能设计要求
失水实验。在失水实验中是在1000psi 7MPa)的压差进 1000psi（ 6. 失水实验。在失水实验中是在1000psi（7MPa)的压差进 行的。控制失水就是控制滤饼的渗透率。 行的。控制失水就是控制滤饼的渗透率。动态条件下的 失水量比静态的失水量高， 失水量比静态的失水量高，目前可在动态中测量失水 量。 在作业中控制失水的要求和程度是很关键的， 在作业中控制失水的要求和程度是很关键的，下面给出 了挤水泥失水量的具体要求， 了挤水泥失水量的具体要求，也适用于套管固井。
抗压强度实验。 5. 抗压强度实验。 恢复钻进、 恢复钻进、射孔等对于抗压强度的要求是非常重要 的。当井下循环温度大大地超过水泥柱顶部温度 水泥柱顶部强度的增长可能成问题。 时，水泥柱顶部强度的增长可能成问题。当固尾管 时常常发生这种现象。 时常常发生这种现象。在这种情况下还应该测量水 泥柱顶部抗压强度的增长。 泥柱顶部抗压强度的增长。
结合油田实际认定地层孔隙压力69mpa10000psi或地层孔隙压力系数180井底温度130bhct110都为高温高压地层孔隙压力破裂压力窗口窄钻井液密度安全窗口小井漏井身结构复杂小间隙固井工艺复杂水泥浆体系复杂水泥外加剂品种多气窜的潜在性121417121338395mm111mm高温高压深井固井设计的基本原则包含对如下问题的考虑1高温高压深井固井的难点分析2井底循环温度bhct的准确计算3高密度水泥浆的稳定性设计4提高技术套管固井质量问题大段多套岩盐层复合盐层固井关键技术的应用6提高深井固井成功率的有效措施7窄压力窗口易喷易漏井固井要求8深井尾管长水泥段温差过大如何固井的问题高温高压深井固井设计基本原则抗高温水泥浆设计注意配方性能水泥量
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。
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。
固井设计规范(T1).
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3、冲洗液、隔离液的使用 冲洗液、隔离液的性能和用量，参照本章节前述执 行。 4、固井胶塞的使用 单级固井应使用双塞，深井、大位移井、水平井应 使用三塞，分级固井的第一级固井应使用双塞。 5、U型管效应 技术套管或油气层套（尾）管固井，应考虑U型管 效应的作用，计算环空水泥浆上返最大排量与设计 排量之比值应小于1.25。
e max-----------套管在井眼的最大偏心
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二个弹性扶正器之间的套管最大偏心距：
ε max----------套管在井眼内的最大偏心距cm RB-------------- 井眼半径cm RP-------------- 套管外径 cm PV ----------套管在铅垂面法向力N PS ----------套管在平均井斜狗腿度平面法向力N C------------计算过度参数N/m
注：返高设计要参考浆柱动静态下的经验计算公式
七、水泥浆附加量设计
固井层次
隔水导管 表层套管 技术套管 油气层套管 尾管固井 裸眼水泥塞 挤水泥作业
无井径资料 150%～200%，250% 80%～150% 100% 150%～200% 50%～80% 50%～75% 75%～100% 30%～50% 20%～50%
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4、套管摩阻计算 套管扶正器安放间距计 算完成后，应进行下套 管摩阻计算。当计算摩 阻超过设计下套管允许 阻力时，可适当减少扶 正器的数量，但应满足 套管在主要油、气、水 层及它们的间隔层内的 偏心度小于30%。
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下套管载荷预测
井号 井 径 Aa5 9 5/8" 9 5/8" PH7 7" 4463 大于60 80 228 套管下深 套管扶正率 下放最小钩 上提最大钩 (M) (%) 载(Ton) 载(Ton) 3300 3800 大于60 大于60 94 116 284 266
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。
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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。
应用声幅测井曲线检测水泥环质量是通过相对幅度进行的（以环空内全为钻井液的自由套管段的声幅值为基准）。
×100%（7-1）
相对幅度=目的段声幅曲线幅度
自由套管段声幅曲线幅度
3、声幅变密度测井
声幅测井记录的是套管首波幅度。
声波变密度测井是用接收器将套管波、地层波等声波幅度按到达时间先后厕灵记录，再用一定方法显示，以评价水泥环质量的测井方法。
当进行变密度测井时，同时进行声幅测井。
变密度测井因为能够记录地层波，因此能够反映出水泥与地层的胶结情况。
将变密度测井结果与声幅测井结果对比分析，可以更全面地评价水泥环质量。