《固井与完井作业》3

法，部分或全部掏空井内液体，并关井一段
时间，观察井内变化。
项目一：固井质量评价方法 3、声波幅度测井（CBL）技术
只记录声波波列中的首波幅度，因而只能
提供水泥环与套管之间（第一界面）的封固 情况。若水泥环与地层之间（第二界面）封
固不好，而形成窜槽，用声波幅度测井资料
就不能判断。CBL/VDL测井解决了这一问题。 4、声波变密度测井仪（CBL/VDL） 除记录首波外，还记录到后继波，不仅可 以评价第一界面的水泥胶结质量，还能较好
井井筒之间的合理连通渠道，也就是完井。在井底建立的油气层与
油气井井筒之间的连通渠道不同，也就构成了不同的完井方法。
一、完井作业概论：
（二）常规完井方式分类 1、射孔完井方式：套管射孔完井、尾管射孔完井。 2、裸眼完井方式：裸眼完井、后期裸眼完井。 3、割缝衬管完井方式 4、砾石充填完井方式：裸眼砾石充填完井、套管砾石充填完井、 预充填砾石饶丝筛管。
（五）管外封隔器工艺技术 1、封隔器概述 按 封 隔 件 工 作 原 理 分 类
* 自封式Z：靠封隔件外径与套管内径的过盈和工
作压差实现密封。 * 压缩式Y：靠轴向力压缩封隔器，使封隔器件外 径变大实现密封。 * 扩张式K ：靠经向力作用于封隔器内腔，使封 隔器件外径扩大实现密封。 * 组合式：由自封式、压缩式、扩张式任意组合
（一）射孔完井作业概论
2、分类： （1）套管射孔完井：套管射孔完井是用同一尺寸的钻头钻穿油层 直至设计井深，然后下油层套管至油层底部并注水泥固井，最 后射孔，射孔弹射穿油层套管、水泥环并穿透油层一定深度， 从而建立起油（气）流的通道。 （2）尾管射孔完井：在钻头钻至油层顶界后，下技术套管注水泥 固井，然后用小一级的钻头钻穿油层至设计井深，用钻具将尾 管送下并悬挂在技术套管上。尾管和技术套管的重合段一般不 小于50m。再对尾管注水泥固井，然后射孔。
（六）管内注水泥工艺技术 2、内管注水泥工具
浮箍式内管注水泥装置
浮鞋式内管注水泥装置 钻杆插头
3、内管注水泥工艺流程 1、下套管，安装内管固井浮鞋、浮箍和套管扶正器。 2、下钻杆，内管扶正器。 3、末端钻杆连接方钻杆或顶驱后，再入井。 4、下放内管，插入头接近插座，小排量开泵，缓慢下放 使插入头进入插座，加压至预定值。 5、顶通并循环，逐渐将排量提至设计施工排量，循环不 少于两周，观察钻井液是否外返，内管是否上移。 6、按设计注水泥浆和顶替液。 7、起出内管。 8、安装井口，候凝。
《固井与完井作业》
郏志刚 渤海石油职业学院石油工程系钻井专业室
4、尾管悬挂器结构原理： （2）机械式尾管悬挂器原理（以液压坐挂悬挂为例）：
①利用钻具，将尾管封隔悬挂器及尾管下入到井内设计深度。
②投球并到达球座后憋压，压力传到液缸内，推动活塞上行，剪断 液缸剪钉，再推动推杆支撑套，并带动卡瓦上行并沿锥面涨开， 楔入环状间隙里，钻具下放时，尾管重量支撑在上层套管上。 ③继续打压，憋通球座，建立正常循环。 ④固井作业完成后倒扣，缓慢上提送入工具，当涨封挡块提出回接 筒后，涨封挡块在弹簧作用下涨开，下放钻具，涨封挡块压在回 接筒上面。 ⑤继续下放钻具，钻具重量传至回接筒，再传至锁紧滑套，剪断销 钉后挤压封隔器胶筒，封隔器胶筒在外力下挤压变形，将封隔器 本体与套管之间的环状间隙封隔住，锁紧滑套自锁。 ⑥将送入工具和密封芯子提离悬挂器并循环出多余水泥浆，起钻， 候凝。
（六）管内注水泥工艺技术 3、管内注水泥工艺流程图
下钻杆 注水泥浆
注水泥浆 结束
上提钻杆 顶替
起出钻杆 侯凝
（七）管外注水泥工艺技术 1、管外注水泥工艺概述 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。
一是用于导管或表层套管使水泥返到地面的一种方法；二是对
于一次固井出现漏失的情况，管外水泥未到达预定液面，所采取的 管外水泥环补注办法；
项目二：影响固井质量的因素
旋转套管提高顶替效率示意图
a、套管不动
b、套管开始转动
c、钻井液将被替完
项目二：影响固井质量的因素
2、套管居中 通常用套管居中度或偏心度来表示，这是提高顶替效率的最关 键因素。在相同注替条件下，居中度越高，或是偏心度越低，顶替 效率越高。要得到较高的顶替效率，通常要求居中度必须达到67％ 以上。
（ 2 ）封隔器坐封：封隔器在给定的 方法和载荷作用下产生动作，使封隔件 始终处于工作状态。 （ 3 ）封隔器解封：需要起出封隔器 时，按给定的方法和载荷解除封隔件的 工作状态。
（五）管外封隔器工艺技术 3、套管封隔器
作用：
（1）形成永久性桥堵，可以提高水
泥强度。 （ 2 ）可减小水泥液注对油层的压 力，提高采收率。 （3）防止对油层的污染。 （4）防止高压油气串扰形成的油气 水的互窜。 分类：压缩式、膨胀式。
水泥充填程度的测定。水泥凝固产生的热量
将使其在正常温度基础上升高几度。利用井 温测井可以确定水泥面位置及检查水泥窜槽。
项目一：固井质量评价方法 2、水力测试 水力测试可以检测邻近层的油、水或气、 水窜槽位置及检查射孔井段的封堵效果。目
前最常用的方法是耐压试验和排液试验。
（ 1 ）耐压试验：耐压试验就是在井口加 一定的压力，观察压力下降的情况，以检查 套管柱的密封性或挤水泥质量。 （ 2 ）排空试验：就是用气举或提捞等方
实现密封。
（四）尾管固井注水泥施工 4、尾管悬挂器结构原理： （1）机械式尾管悬挂器结构：
（四）尾管固井注水泥施工 4、尾管悬挂器结构原理： （1）机械式尾管悬挂器结构：
（四）尾管固井注水泥施工 5、尾管固井作业程序图解：
（五）管外封隔器工艺技术 2、油管封隔器
（ 1 ）封隔器是把不同的油层、水层 分隔开并承受一定压差的井下工具。需 要时下到井筒预定位置，实现定点封 隔，具有耐久性。结束时可顺利起出。
二、射孔完井作业
（一）射孔完井作业概论
1、定义：
射孔是利用高能炸药爆炸形成射流束射 穿油气井的套管、水泥环和部分地层，建立 油气层和井筒之间的油气流通道的工艺。 射孔是完井工艺的重要组成部分，它对 油气井的完井方式、产能、寿命和开发生产 成本等都有重大的影响。射孔完井是国内外 使用最为广泛的一种完井方法，在直井、定 向井、水平井中都可采用。
项目二：影响固井质量的因素
8、钻井液性能：
（1）高稠度钻井液和过厚的泥饼，是固井的大敌；
①不利下套管，形成推活塞，易漏； ②开泵压力高，易漏； ③难以驱替，易成混浆、水泥石质量差； ④水泥环界面胶结质量差，易窜槽 ； （2）须进行适当的调整，达到固井要求，才有利于提高顶替效率， 保证固井质量。 （3）固井对钻井液性能的要求为：
工作原理：视频链接
（六）管内注水泥工艺技术 1、内管注水泥工艺概述 （1）应用： 对于大直径套管注水泥，由于容 积较大，排量受限，在套管内就发生串槽 混浆，不能保证固井质量。 （2）原理：套管底部连接一个内管注水泥装 置，用底部连接插头的钻杆，插入内管注 水泥装置的插座，水泥浆经钻杆进入环形 空间完成注水泥作业。 （3）特点：提高顶替效率；防止混浆，提高 固井质量；节约水泥，降低成本；缩短施 工时间。 （4）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。
项目二：影响固井质量的因素
5、环空间隙： B—大环空间隙，给固井质量带来的影响：
（1）环空返速低，易混浆、不利于驱替；
（2）增加泵送设备负担； （3）射孔效果降低； （4）不经济； 合理环空间隙： 3/4～5/2英寸
项目二：影响固井质量的因素
6、井眼质量： （1）井眼轨迹好坏、狗腿度大小；
（2）井径扩大率、糖葫芦井段多少；
（ 3 ）水平井射孔完井：一般是技术套管下过直井段注水泥固井 后，在水平井段内下入完井尾管、注水泥固井。完井尾管和技 术套管宜重合100m左右。最后在水平井段射孔。
低失水、强抑制能力，低粘度、切力，高悬浮、高携砂能力， 优质泥饼、优良流变性、细分散（反絮凝）。
单井固井质量的因素分析图
学习情境六：完井作业
一、完井作业概论：
（一）定义：
根据油气层的地质特性和开发开采的技术要求，在井底建立 油气层与油wk.baidu.com井井筒之间的合理连通渠道或连通方式。
一口井钻成之后，主要的工作就是在井底建立油气层与油气
一、完井作业概论：
（三）合理的完井方法应该满足的要求
1、油、气层和井筒之间应保持最佳的连通条件，油、气层所受 的损害最小； 2、油、气层和井筒之间应具有尽可能大的渗流面积，油、气入 井的阻力最小； 3、应能有效地封隔油、气、水层，防止气窜或水窜，防止层间 的相互干扰污染； 4、应能有效地控制油层出砂，防止井壁垮塌，确保长期生产； 5、应具备进行分层注水、注气、分层压裂、酸化等分层处理措 施，便于人工举升和井下作业等条件； 6、对于稠油油藏，可实施热采（蒸汽吞吐和蒸汽驱）的要求； 7、油田开发后期具备侧钻定向井及水平井的条件 8、施工工艺尽可能简便，成本尽可能低。
(c) 起 出 钻 具 ， 侯 凝 。
（九）延迟凝固注水泥工艺技术 1、延迟固井工艺技术概述 延迟固井是在下套管前先把缓凝水
泥浆替入井中，再下套管到井底。方
法：用钻杆将下入井内，注定量缓凝 水泥浆，之后起出钻杆，下入套管至 井底（主要用于无油管完井）。 优点：形成的水泥环比较均匀。 缺点：施工时间长且受井深和温度 条件限制。
（3）泥浆清洁情况； （4）遇阻卡情况； （5）井壁稳定性： （6）产层的压稳情况；
项目二：影响固井质量的因素
7、地质情况：
影响井眼质量的关键因素；
（1）软泥岩、膏泥岩等塑性蠕变地层，易缩径；
（2）山前高陡构造地层，导致井斜、狗腿等；
（3）煤层、盐层等坍塌、水溶地层，易形成糖葫 芦井眼； （4）多套压力体系地层，存在井漏和压稳问题；
（九）延迟凝固注水泥工艺技术 2、延迟凝固注水泥工艺流程图
(a) 注水泥
(b)下套管
学习情境五：固井质量评价
固井质量分析
由固井作业的特点知道，固井作业是一项系统 工程，涉及“多学科、多工种、多部门，工序
繁、隐蔽性强、风险高”，因此有众多影响固井 质量的因素。
学习情境五：固井质量评价
项目一：固井质量评价方法 固井水泥胶结质量评价测井是油井完井过 程中一项重要的测井技术，是检查水泥与套 管之间(通常所称的第一界面)、水泥与地层 之间（第二界面）的胶结情况的测井方法。 1、井温测井 主要应用于确定管外水泥返高，也可作为
地评价第二界面的水泥结质量。
项目二：影响固井质量的因素
1、顶替效率 顶替效率是固井注入段水泥浆体积与该段环空容积的百分比。 是影响水泥段封固质量的最重要的因素。顶替效率越高、固井质量 越好。提高顶替效率的条件、措施有： （1）准备良好的井眼条件；
（2）良好的钻井液性能；
（3）合理加放扶正器，提高套管居中度； （4）选用性能优良的前置液； （5）采用正确的流态顶替； （6）活动套管等；
（七）管外注水泥工艺技术 2、管注水泥工艺流程图
下管 注水泥浆
注水泥浆 结束
起出管子 侯凝
（八）反循环注水泥工艺技术 反循环注水泥工艺概述 反循环注水泥是从套管与井眼环空注入，被顶替的泥浆从套管 返出。主要用于上部有高压层或浅气层，下部存在严重漏失的井。 必须严格控制替入量，防止管内返高。（改变浮箍、鞋结构） (a) 顶 开 浮 鞋 ， 注 水 泥 。 (b) 清 洗 井 眼 ， 关 闭 浮 箍 。
保证套管居中的条件：
（1）良好的井眼条件；
（2）正确选用扶正器；
（3）科学加放扶正器；
项目二：影响固井质量的因素
3、水泥浆环空返速、流态 （1）直接决定着顶替效率的高低；
（2）紊流顶替是注替水泥浆的首选流态；
（3）塞流顶替也可以得到较好的驱替效果； （4）施工中，如果不能实现紊流顶替和塞流 顶替，在安全（设备、井眼）的条件下，应 使用最大泵入排量，这样也可获得较高的驱 替效率。
项目二：影响固井质量的因素
4、其决定要素 （1）泥浆性能；（2）前置液性能；（3）水泥浆性能；
（4）井眼条件；（5）设备条件；
5、环空间隙：套管外壁与井眼、或上层套管内壁的单边间距。 A—窄环空间隙，给固井质量带来的影响： （1）不利于下套管，磨阻大、活塞效应大；
（2）不利于加放扶正器；
（3）不利于注替水泥浆施工，压力高； （4）水泥环薄；