7 固井与完井
《固井与完井作业》1
组合回压凡尔可起双保险作用，应用 广泛；
五、扶正器
1．定义 装在套管体外面，起扶正、居中套管作用的装置称为套管扶正器。 2．作用 a、用来扶正套管，保持套管在井眼中居中，为驱替洗井液提供均匀畅通 的流道，保证套管柱与井壁环形空间的水泥浆分布均匀，提高水泥环 质量。 b、防止套管在高渗透地层段粘卡，减少套管磨损，保证套管顺利下井。 c、还可刮掉井壁上的疏松泥饼，提高水泥与地层的胶结质量。 3．安放原则 要使扶正器能起到扶正作用，必须合理设计扶正器的安放位置、数量及 相邻两个扶正器之间的距离。 一般原则是：安放在油气层部位、井径和井斜方位变化较大的井段。
三、固井胶塞
胶塞结构：
由内心、胶皮碗和帘布层组成。心体用生
铁、铸铝、玻璃钢或硬质橡胶等制成，然后将
其硫化在内心体上即成胶塞。现在大多内心用 硬橡胶，在底部加铝板制成。 上胶塞的作用：当全部水泥浆注完后，压 上胶塞，它顶着水泥浆下行，用来刮净粘附在
套管内壁上的水泥浆，并防止驱替钻井液与水
泥浆混合，避免尾部水泥浆污染，保证底部水 泥胶结质量。当到达阻流板时，显示碰压，则
3．作用
(1)下套管过程中，进行中途循环 洗井。
(2)下套管结束后，进行循环洗 井。
一、循环接头
4．结构
(1)大小头式循环接头一端为套 管外螺纹，另一端为钻杆内螺纹 式的大小头。 (2)活接头式循环接头一端为套
管外螺纹，另一端顶部(或侧面)焊
一活接头短节的两通接头。
二、固井水泥头
1．定义
水泥头是联接联顶节和固井管汇之 间的完成注水泥作业的井口装置。 2．作用 (1)联接套管串和各种管汇，通过它 来完成循环、注隔离液、注水泥浆、释 放胶塞、替浆等施工工序。它是固井作 业地面管汇井口总枢纽。 (2)承受高压，适应各种工艺固井。 (3)如果回压阀失灵，可实现憋压， 控制水泥浆倒流。 (4)通过它实现活动套管操作。
固井与完井
比较△Prn和△P（压差允值，正常压力地层用△PN，异常压 力地层用△Pa）。 当△Prn＜△P时，则不易发生压差卡钻，Hm即为该层套管 下入深度。 当△Prn＞△P时，则可能发生压差卡钻，这时，该层套管下 深Hn应浅于初选点Hni。Hn的计算如下： 令△Prn=△P，则允许的最大地层孔隙压力ρpper为：
2、套管和井眼尺寸的选择和确定方法
1）、确定井身结构尺寸一般由内向外依次进行，首先确定生产 套管尺寸，再确定下入生产套管的井眼尺寸，然后确定中层套管尺 寸等，依此类推，直到表层套管的井眼尺寸，最后确定导管尺寸。
2）、生产套管根据采油方面要求来定。勘探井则按照勘探方面 要求来定。 3）、套管与井眼之间有一定间隙，间隙过大则不经济，过小会 导致下套管困难及注水泥后水泥过早脱水形成水泥桥。间隙值 一般最小在9.5～12.7mm（3/8～1/2in）范围，最好为19mm （3/4in）。
考虑到井壁的稳定，还需要补充另一个与时间关系有关的不等 式，即： Gm（t）≥Gs（t） （3）
式中 Gs（t）——某截面岩石的坍塌压力梯度，MPa/m，即岩层不发生坍塌，缩径 等情况的最小井内压力梯度。
以上条件的存在是钻进工艺中所必须的，是在施工中所 要遵守的，否则会导致钻井事故，以致钻井失败及破坏油藏。 当这些压力体系能共存于一个井段时，即在一系列截面上能 满足以上条件时，则这些截面间不需套管分隔，否则就需要 用套管去分隔开这些不能共存的压力体系。井身结构中，相 邻套管深度间隔的井段应满足以上要求并依此来确定。只有 充分掌握上述压力体系的分布规律才能做出合理的井身结构 设计。
Pf≥Pm≥Pp
（1）
式中 Pf——地层的破裂压力，MPa； Pm——钻井液的液柱压力，MPa； Pp——地层孔隙压力，MPa。
固井完井精简版
固井完井工程（精简版）一名词解释1.完井：在不同的储层特征和采油工程技术要求下，建立油气井筒与油气层合理的连接方式的工程.2.油气层损害室内评价：借助各种仪器设备，测定油气层的岩心与外来流体作用前后渗透率的变化，来认识和评价油气层损害的一种手段3.速敏：当流体在油气层中流动时，引起油气层中微粒运移并堵塞喉道造成油气层渗透率下降的现象4.完井液：钻开油气层，具有保护储层，使钻井完全钻进的钻井液5.固井：钻井后向井内下入套管，将套管与井壁间的环空注水泥封固的工程。
6.稠化时间：在一定温度和压力下，水与水泥混合后稠度达到100Bc所需要的时间7.水灰比：配置水泥浆时，配浆水的重量与干水泥的重量之比8.水泥浆失水：水泥浆中的自由水通过井壁相地层渗入的现象9.水泥浆流变性：水泥浆在外剪切应力下流动变形的特征10.水泥石的抗压强度：水泥是在压力作用下破坏前单位面积上所能承受得力11.挤水泥：补救注水泥或修井作业方式，是利用液体压力挤压水泥浆，使之进入底层缝隙或环形空间的一种方法12.失重：由于一定的原因，水泥浆在凝结过程中对其下部或底层所作用的压力逐渐降低就好像失掉啦一部分重量。
13.射孔：利用射孔器，射穿套管，水泥环直至产层，沟通井筒与产层间流体通道的技术。
14.聚能效应：利用装药一端空穴以提高爆炸后局部破坏作用的效应。
15.压降曲线：对于试油后的探井或生产井，关井后达到稳定静止时，以某一稳定的产量开井生产，通过压力计测量不同开井时间的井底流压，将井底流压与开井时间在直角坐标系上作图所得到的曲线16.表皮系数：油田的每个作业都可能对储层造成伤害，在井底周围形成一个损害带，其渗透率不小于为损害带的渗透率，描述损害程度大小的量称为表皮系数17.压力恢复曲线：当一口井以某一产量生产一定时间后，将井关闭，通过压力计测出井底压力恢复值随关井时间的变化，二者之间的关系曲线18.储层岩心敏感性：储层岩心在外来流体或压力作用下渗透率下降的现象，渗透率下降越大，说明储层岩心对此流体和压力的敏感性越大19.水泥的凝结过程（硬化过程）：水泥与水混合后，迅速与水发生法反应，生成各种水化物，水泥浆也逐渐有液态转变为固态的过程20.屏蔽暂堵技术：把近井壁地带的地层堵死以防止外来物质进入以保护油气层的技术。
石油英语固井与完井术语
固井与完井术语15 固井与完井 well cementing and completion15.1 油井水泥 oil-well cement:适用于油气井或水井固井的水泥或水泥与其他材料的任何混合物。
15.1.1 硅酸盐水泥(波特兰水泥) portland cement:以硅酸钙为主要成分的水泥总称。
是指不加外掺料，只在熟料中加适量石膏共同磨细而成的一种强度较高的水泥。
15.1.1.1 API水泥 API cement:美国石油协会(API)把用于油井的水泥称API水泥。
且制定了标准。
15.1.1.2 API水泥分级 API cement classification:美国石油协会把油井水泥分为A，B，C，D，E，F，G，H，J九个等级。
15.1.1.3 基本水泥 basic cement:指API油井水泥系列中的G，H级水泥。
加入外加剂后使用更大的范围。
15.1.1.4 抗硫酸盐水泥 sulfate resistant cement:具有较高抗硫酸盐侵蚀性能的水泥，即C3A矿物受到限制的水泥。
按GB10238规定：C3A＜8%者为中抗硫酸盐型(MSR);C3A＜3%,C4AF+2C3A＜24%者为高抗硫酸盐型水泥(HSR)。
15.1.1.5 净水泥 neat cement:没有外加剂或外掺料的水泥。
15.1.1.6 水硬性水泥 hydraulic cement:在水环境中不被稀释而加速硬化或凝固的水泥。
15.1.2 火山灰水泥 pozzolanic cement:由火山灰、烧粘土、粉煤灰等硅质物质与石灰或奎酸盐水泥混合，具有抗高温、高强度、抗腐蚀的水泥。
15.1.3 高铝水泥 high alumina cement:铝矾土与石灰石混合，经烧结，磨细而制成耐火度在1650度以上的一种铝酸盐水泥。
15.1.4 改性水泥 modified cement:通过外加剂改变化学或物理性能的水泥。
15.1.4.1 早强水泥 high early strength cement(high initial strength cement):提高水泥石早期强度的水泥。
第12章固井与完井
第十二章固井与完井为了安全钻进和采油的需要，在井眼中下入钢质套管，并在套管和井壁之间注入水泥浆的过程，称为固井。
固井是钻井工程中一个十分重要的环节，它可分为设计和施工两部分，设计部分包括：井身结构设计、套管柱设计和注水泥设计；施工部分包括：下套管和注水泥两部分。
如果固井质量出了问题将给钻井和采油带来许多麻烦（如套管断裂、套管变形、环空串槽），影响井的寿命，甚至使一口井报废。
因此，钻井工程技术人员对固井都是非常重视的，固井设计都是由钻井公司或钻井科进行的，并且由井队钻井技术员复查，尽量作到万无一失。
第一节井身结构井身结构是一口井下入套管的层次、套管尺和下入深度以及相应钻头尺寸的配合。
井身结构设计的依据是地层地质条件、地层孔隙压力和地层破裂压力。
一口井的套管可分为：表层套管（surfacecasing）、技术（中间）套管（protection casing、intermediate casing）和油层套管（production casing、oil string）。
１、表层套管封隔地表疏松层。
２、技术（中间）套管解决钻进过程中难以处理的各种漏、塌、喷等复杂地层问题。
３、油层套管为采油目的而下的套管。
除了要考虑到采油方面的要求外，在钻井方面还应根据地层压力、地层破裂压力以及其它特殊的地质因素来设计。
第二节固井目的1、封隔地下不同油、气、水层，防止串槽；2、为井的投产建立生产通道；3、封闭暂不开采的油、气层；4、为安装井口防喷装置创造条件；5、提供油、气井压力控制的基本条件；6、封闭复杂地层，保护井壁，防止坍塌、井漏等。
第三节固井工艺过程一、下套管套管柱结构casing string structur1、套管2、引鞋——引导套管入井；3、套管鞋——起钻防挂；4、回压阀——套管入井时增加浮力、控制水泥塞高度、防止回流；5、扶正器——扶正套管，提高顶替效率，提高固井质量；6、泥饼刷——提高固井质量；二、注水泥1、注水泥地面设备水泥车、储灰罐、水泥混合漏斗、压风机组、水泥浆管线、水管线、气管线。
固井、完井与试油
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聚能式射孔器
最常用，是利用炸药爆轰的聚能效应产生的高
温高压高速聚能射流来射穿套管、水泥环及地层，
完成射孔作业。
按结构分有枪身射孔器和无枪身射孔器两类，核
心组成部分是聚能射孔弹。
.
1）聚能射孔弹
根据火药爆燃时聚能效应原理制造的，不同形状火药
在爆燃时能量传递方式不同。主要由弹壳、主炸药、
油管下入到所要射孔井段上部，电缆输送小直径射孔器，穿过油
管下到射孔井段，在套管中定位射孔。
可采用有枪身射孔器和无枪身射孔器。
可以降低油管内液面，使之达到负压射孔，减少储层伤害
适合于生产井不停产补孔和射开新层位，减少压井和起下油管作
业
过油管射孔枪直径受油管内径限制，无法实现高孔密、深穿透。
.
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2-3 油管输送式射孔
地层和孔眼内爆炸残余物，畅通油流通道，同时避免井内液
体进入地层，防止油层内发生土锁和水锁。
•降低射孔损害、减少孔眼堵塞、提高产能有效方法
.
3、尾管射孔完井方法
特点 除具有套管射孔完井方
法的优点外，还可以减少套
管用量和固井水泥的用量，
从而降低完井成本。
完井方法(Completiom)
oil
zone
大类。
先期裸眼完井：
钻至油气层顶部时，先下入油层套管固井，然后换小尺寸的
钻头，用符合打开油气层条件的优质钻井液打开油气层裸眼
完成的完井方法。
后期裸眼完井：
先打开储集层，后将油层套管下入油气层顶部固井。
先期裸眼完井方法
后期裸眼完井方法
产层全部钻穿后应继续钻进一段，留足口袋停钻。口袋长度一般在
固井、完井与试油
未来固井、完井与试油技术的发展将更加注重多学科交叉 融合，包括地质学、物理学、化学、材料科学等领域，为 解决技术难题提供更多思路和方法。
谢谢观看
利用数字化技术，实现远程控制和智能化操作，提高试油效率。
环保试油技术
在试油过程中，注重环境保护，减少对地层和周边环境的污染。
04
固井、完井与试油的关 系
三者之间的相互影响
01
固井对完井的影响
固井是完井的基础，固井质量的好坏直接影响到完井的顺利进行。固井
的目的是封隔地层，防止地层流体互相渗透，为完井提供良好的基础。
固井的工艺流程
下套管
将套管下入井眼，并固定在预 定深度。
候凝
等待水泥浆凝固，期间需进行 加压、循环等操作，以确保水 泥浆充分凝固。
钻井准备
在钻达设计深度后，进行通井、 洗井等作业，确保井眼畅通无 阻。
注水泥浆
将水泥浆注入套管和井壁之间 的环形空间，以固定套管并封 隔地层。
起出套管
待水泥浆完全凝固后，将套管 起出井眼。
试油前的准备
包括钻井、测井等 前期工作，确保井 筒干净、无阻。
诱流
通过加压等方式， 使油、气、水层中 的流体流入井筒。
封堵
对已测试的层位进 行封堵，确保其他 层位不受影响。
试油技术的发展趋势
高压、高温、高含硫化氢等复杂油气藏的试油技术
针对复杂油气藏，发展相应的试油技术，提高测试成功率。
数字试油技术
完井技术的发展趋势
智能化完井
环保型完井
利用物联网、大数据等技术手段，实现完 井过程的智能化监测与控制，提高生产效 率和安全性。
注重环境保护，采用低毒、环保的化学剂 和材料，降低对环境的污染和破坏。
固井完井
名词解释1完井工程的定义：完井工程是衔接钻井和采油工程而又相对独立的工程，是从钻开油层开始，到下套管注水泥固井、射孔、下生产管柱、排液，直至投产的一项系统工程。
2盐敏：当高于地层水矿化度的工作液进入油气层后，可能引起粘土的收缩，失稳，脱落，当低于地层水矿化度的工作液进入地层后，则引起的粘土的膨胀和分散，这些都将导致油气层孔隙空间的缩小及堵塞，引起渗透率的下降从而伤害油气层的现象。
3水敏：油气层中的粘土矿物在原始的地层条件下处于一定的矿化度环境中，当淡水进入地层时，某些粘土矿物发生膨胀，分散和运移，从而减小或堵塞地层孔隙和吼道，造成渗透率下降的现象4绿泥石构成：由两个硅氧四面体夹一个铝氧八面体形成晶层，两个晶层间又有Mg（OH）2晶层，如此重叠形成绿泥石5水泥石：硬化后的水泥浆体6水泥浆：水为分散介质（连续相），粘土为分散相7水灰比：水与干水泥重量之比，一般为0.58稠化时间：水与水泥混合后稠度达到100Bc所需要的时间9水泥浆的失水：水泥浆中自由水通过井壁向地层中渗入的现象10水泥浆的流变性：水泥浆在外加剪切应力作用下流动变形的特性11水泥浆的顶替效率：水泥浆在环行空间顶替泥浆的程度。
顶替效率越低，固井质量越差。
12提高顶替效率的主要措施：13加扶正器：是最有效的措施，特别在定向井中。
一般在封隔层段及附近30～50m内，每根套管加一个扶正器，其余井段3～5根套管加一个扶正器。
14活动套管：上下活动套管或旋转套管是提高顶替效率极有理的措施15水泥浆失重：水泥浆在凝结过程中，液柱压力降低的现象.16聚能效应：利用装药一端空穴以提高爆炸后的局部破坏作用的效应，称为聚能效应17正压射孔：是指射孔时的井底压力高于油藏压力。
18负压射孔：是指射孔时的井底压力低于油藏压力。
19射孔液：射孔时的一种液体，也称完井液，既有钻井液的功能也有完井液的功能20表层套管：封隔地表浅水层及疏松复杂地层，悬挂和支撑各级套管并安装井口21中间套管（技术套管）：在表层和油层套管间的，固技术需要的套管，一层，二层，多层22固井工程的定义：为了加固井壁，保证继续钻进，封隔油，气和水层，保证勘探期间的分层试油及整个开采中合理的油气生产，为此下入优质钢管，并在井筒与钢管环空充填好水泥的系统工程简答1完井工程的理论基础：1）通过对油气层的研究以及对油气层潜在损害的评价，要求从钻开油层开始到投产每一道工序都要保护油气层，以保证油气层发挥其最大产能2）通过节点分析，优化压力系统，根据油藏工程和油田开发全过程特点以及开发过程中所采取的各项措施，来选择完井方式及方法和选定套管直径。