3四川深井、超深井固井地面施工工艺
深井超深井钻井技术1
在这个阶段中，除完成170口深井外，还完成了10口超深井，其中包括井深
超过7000M的2口超深井（四川关基井，7175M；新疆固2井，7002M），这 是我国深井超深井钻井的初步发展阶段。
在深井钻井工艺技术方面，发展了优选参数钻井和近平衡钻井技术；钻井
液体系由细分散发展到粗分散，开发了三磺和聚合物等钻井液体系；钻井 液化学处理剂和水泥外加品种增多，逐步形成系列。但是，在处理深井井
具钻深井方面处于世界领先地位，电磁波MWD、井眼轨迹控制及纠斜 技术先进。
欧洲北海是世界上深井超深井集中地区，平均井深超过5000m，属高温
高压深井，目前北海地区测量井深8000m左右的大位移井钻井周期一般
只有90d左右。
德国1990年完成的KTB大陆科探井井深9101m，在钻井应用了高新技术，
（1）套管层数少且系列单一，不能应付复杂地质条件下深井、超深井钻井
遇到的各种复杂情况，这种5层套管柱的井身结构应变能力差。 难以满足封 隔多套复杂地层的要求。
（2）下部井眼尺寸小（4 ” 、4 5/8 ”），钻具组合单一，没有配套打捞工具，
不利于快速、优质、安全钻井。 （3）小井眼钻进受水力参数限制，在高密度条件下，其钻达的深度是有限 的，满足地质加深的要求难度非常大。
美加利福尼亚934-29R井914.4+660.4+508+406.4+273.1+196.9( 尾管)+127(尾管)
沙特阿拉伯Khuff井914.4+762+609.6+473.1+339.7+244.5+177.8( 尾管)+114.3(尾管) 美得克萨斯NPI960-L1井1219.2+914.4+660.4+473.1+355.6+273.1( 尾管)+228.6裸眼完钻 美怀俄明洲Bighorn1-5井762+508+406.4+301.6+250.8( 尾管)+196.9(尾管)+139.7(尾管) 美阿克拉何马州DanvilleA#1井762+609.6+406.4+301.6(尾管)+244.5(尾管) 德国KTB超深井622.3+406.4+339.7+244.5( 尾管)+193.7(尾管) 拉丁美洲及墨西哥海湾地区762+609.6+508+406.4+346.1( 尾管)+295.3(尾管)+244.5(尾 管)+193.7(尾管)
固井施工工艺流程培训(新来学生培训教材)
第一课油井水泥油井水泥是固井的基本材料，它能够与水按一定的比例混合成水泥浆，并在井下慢慢硬化成具有一定抗压强度和渗透率的水泥石。
油井水泥能够与外加剂和（或）外掺料有广阔的适应性和相容性，广泛地用于油田钻井、完井、修井及油井报废等作业中。
由于井下环境比地面条件恶劣得多，所以对其化学组成和物理性质方面的要求比建筑水泥严格得多，况且，由于施工方法不同，特别是对密度、稠度、稠化时间和抗压强度等具有更高的要求。
1、油井水泥的级别和类型由于注水泥作业的井下条件与建筑工程的地面环境完全不同，所以，我国标准或API规范都根据化学成分和矿物组成规定了专门的分级和分类，以适应不同的井深和井下条件。
目前，API规范和我国标准把油井水泥分为A、B、C、D、E、F、G和H八个级别，每种水泥都适用于不同的井深、温度和压力。
同一级别的油井水泥，又根据C3A（铝酸三钙）含量分为：普通型（O）：C3A＜15%；中抗硫酸盐型（MSR）：C3A≤8%；高抗硫酸盐型（HSR）：C3A≤3%。
2、油井水泥的定义及化学和物理性能要求：（1）、定义标准或规范所概括的A、B、C、D、E和F级油井水泥：是由水硬性的硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料，通常加入适量的石膏和助磨剂经磨细制成的产品。
G和H级油井水泥也是由水硬性硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料，加入适量的石膏或石膏和水，研磨制成的产品，但在粉磨与混合的过程中，不允许掺加任何其它外加剂。
目前辽河油区所使用的水泥是G级油井水泥。
该产品是一种基本油井水泥，有中抗硫酸盐（MSR）和高抗硫酸盐（HSR）两种类型。
以下所介绍的均为G级油井水泥。
（2）、化学和物理性能要求2.2、物理性能要求G级油井水泥物理性能要求见表二。
表二：物理性能要求说明：G级油井水泥的稠化时间要求较为严格。
要求在52℃，35.6MPa 条件下的稠化时间为90~120min，15-30min的最大稠度必须在30Bc内（确保G级水泥具有良好的流动性能），这些要求为注水泥作业的顺利创造条件。
川东北地区深井固井技术综述
造成 井漏 ；井 口和井底 温差大 ，往 往造成 井 口的水泥 浆 不能正 常凝 固。 同时 ，由于封 固段 有大 量气层 段存 在 ，压 稳和 防漏 矛盾突 出。于是， 川东北 使用 了双级 固 井 工艺 。在分级 固井作业 时必须做好 “ 四要 ” ：要合理
孑 ，防止 由于套 管重量 大悬挂 器打 滑 ，浮 鞋进入 领 眼 Ｌ 造 成 固井失 败 。 回接 固井 时要调 整好 回接管 串长度 ，以利 于井 口 顺利 坐挂 ，并 保证 回接插 头处 的密封 质量 ；要安装 套 管刮泥器 ， 使套管下人 过程 中刮削黏附在套 管壁上 的污 物 ；要 设计好 冲洗 液和前 置液浆 体系结 构 ；要 在 注水 泥和替 浆全过 程 中不 断地 上下往 复活动 套管柱 ，活动
质量 。
漏失层 的井 ，可 以进行先期堵漏 ；有高压气 层的井 ，采
用双 凝或多凝 水 泥浆体 系 ：采 用憋压候 凝措 施 以避免 失重 引起 的窜槽 ；采用合 理 的施 工排 量 ，固井设计 要 根据 实际井 眼情况 ，用 固井 软件模 拟 出合理 的施工 排
量 ，防止 井漏 的发 生 。 ５） 反挤水 泥 固井工 艺
范 围控制在 ２ ｍ以内 ；冲洗完后进行 回插改 为碰压 后先
将插头 插人两 道密封 圈后再 冲洗 （ 插头 一共三 道密 封 圈） ，等 冲洗完 后再 将最 后一 道密 封 圈插入 。
４ ） 衡 压 力 固 井 工 艺 平
就这 一地 区的地质情 况而 言 ，如果 固井前井 眼达
不到 固井 设计要 求 的承 压能力 ，必 须通 过堵漏提 高地
变 性能 调节 范围宽 、沉 降稳定性 好 等特点 。具体用 量
固井工艺技术
固井工艺技术常规固井工艺内管法固井工艺尾管固井工艺尾管回接固井工艺分级固井工艺选择式注水泥固井工艺筛管（裸眼）顶部注水泥固井工艺封隔器完井及水泥充填封隔器固井工艺注水泥塞工艺预应力固井工艺挤水泥补救工艺技术漏失井固井技术高压井固井技术大斜度井固井技术深井及超深井固井技术长封固段井固井技术小间隙井固井技术糖葫芦井眼固井技术气井固井技术（一）常规固井工艺常规固井工艺是指在井身质量较好,且井下无特殊复杂情况,封固段较短的封固要求下,将配制好的水泥浆，通过前置液、下胶塞（隔离塞）与钻井液隔离后，一次性地通过高压管汇、水泥头、套管串注入井内，从管串底部进入环空，到达设计位置，以达到设计井段的套管与井壁间的有效封固。
套管串结构：引鞋+旋流短节+2根套管+浮箍+套管串。
施工流程：注前置液→注水泥浆→压碰压塞（上胶塞）→替钻井液→碰压→候凝。
保证施工安全和固井质量的基本条件：（1）井眼畅通。
（2）井底干净。
（3）井径规则，井径扩大率小于15%。
（4）固井前井下不漏失。
（5）钻井液中无严重油气侵，油气上窜速度小于10m/h。
（6）套管居中，居中度不小于75%。
（7）套管与井壁环形间隙大于20mm。
（8）钻井液性能在不影响井壁稳定、保证井下压稳的情况下，应保证低粘度、低切力、低密度，具有良好的流动性能。
（9）水泥浆稠化时间、流动度等物理性能应满足施工要求。
（10）水泥浆和钻井液要有一定密度差，一般要大于0.2。
（11）下灰设备、供水设备、注水泥设备、替泥浆设备及高低压管汇等，性能满足施工要求。
（二）内管法固井工艺内管法固井工艺是用下部连接有浮箍插头的小直径钻杆插入套管的插座式浮箍（或插座式浮鞋），与环空建立循环，用水泥车通过钻杆向套管外环空注水泥。
采用该工艺注水泥能减少水泥浆在套管内与钻井液的掺混，缩短顶替钻井液时间。
用该工艺进行表层时，水泥浆可提前返出，从而减少因附加水泥量过大而造成的浪费和环境污染。
该工艺一般用于大直径套管固井。
深井施工工法
深井施工工法深井施工工法是一种常用于地下工程的施工技术，它主要用于深度较大的井施工，如水井、油井、气井等。
该工法以稳定和高效完成井内工程为目标，通过一系列的施工步骤和工具，确保工程的质量和安全。
一、工程准备阶段在深井施工工法中，工程准备阶段是非常关键的一步。
首先需要进行地质调查，了解井区的地层情况和水文地质特征。
同时，还需评估施工地点的地质风险，确定施工的可行性。
在完成地质调查后，需要进行井身设计。
这一步骤主要涉及到井的直径、深度和壁厚的确定。
根据地层的性质和使用要求，选择合适的井身材料，如钢管、混凝土或塑料。
此外，还需要进行设备的选型和采购，确保能够满足施工的需求。
一些常见的设备包括钻机、井下泵浦和动力设备等。
二、井施工阶段井施工阶段是深井施工工法的核心部分。
它主要包括以下几个步骤：1. 钻井钻井是深井施工的第一步，它通过旋转钻杆和钻头，在地下将井筒逐渐钻进。
钻井的方式有多种，包括旋转钻进、冲洗钻进和冲击钻进等。
钻井时需要不断注入冷却液和泥浆，以冷却钻头并将钻屑带出井口。
2. 安装套管在钻完井后，需要安装套管来加固井筒。
套管是一种管状结构，其主要作用是支撑井筒和防止其坍塌。
套管的选取要根据地层特性和井的深度来确定。
3. 水泥固井水泥固井是为了加固井筒、防止地下水和地层岩层的交叉污染。
该步骤需要将水泥浆注入井筒，填充套管与岩层之间的空隙，并形成坚固的固体结构。
这样可以确保井筒的稳定性和完整性。
4. 安装井下设备井下设备的安装是深井施工的最后一步。
根据实际使用需求，安装泵浦、传感器、管道等设备，为之后的生产、利用或测试做好准备。
三、施工安全与质量控制在深井施工工法中，安全和质量是至关重要的。
施工过程中应严格按照设计要求进行操作，并保持施工现场的整洁和秩序。
确保工人具备相关的技能和经验，并提供必要的安全培训。
质量控制方面，需要对施工材料进行质量检验，以保证其符合相关标准。
在井施工过程中，对钻进速度、水泥浆配比、套管安装质量等进行监测和记录。
固井设计规范
应符合平衡压力固井原则；
六、水泥浆返高常规设计
•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
•注：水泥浆的附加量可根据实钻情况适当调整。
八、顶替水泥浆设计
九、前置液设计
•注：考虑防漏窜，地层孔隙压力＜前置液液柱压力＜地层破裂压力 ；
4. 据上措施，参照cemSAIDS模拟实际井眼轨迹的结果，再作适 当的调整。
5. 具体情况根据油层位置和地质情况，现场进行适当调整。
2、直井油气层套管和尾管
应根据主要封固井段的地层岩性、井眼条件、钻井 液性能以况每2根套管宜安装1只 符合要求的弹性扶正器或/和刚性扶正器：
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。
固井设计规范
第五讲内容
一、固井设计规范
一、固井工艺设计依据
主要依据
1. 设计的井深结构或实际的井深结构、套管规范、下入深度 及固井水泥的返高要求；
2. 实钻地层岩性和地质分层数据； 3. 油、气、水层或其他要求封固地层的孔隙压力梯度和温度
梯度； 4. 要求封固地层的最小破裂压力梯度； 5. 井径、井斜及方位等井眼基本数据； 6. 实钻井眼的钻井液性能数据和钻井工程概况； 7. 地质和钻井工程或生产开发工程对固井提出的其他特殊要
度g/cm3
ρm----------一级固井前钻井液密度g/cm3 H------------漏失地层垂直深度m
深井超深井钻井技术3
西南石油大学油气井工程研究所
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提 纲
一、深井超深井钻井技术发展现状 二、深井超深井井身结构 三、深井超深井提速钻井技术 四、深井超深井井斜控制技术 五、深井超深井压力控制技术 六、深井超深井钻井复杂事故预防技术 七、深井超深井固井技术
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四、深井超深井井斜控制技术
单稳定器小钟摆钻具组合计算分析
oo 井斜角 22 钻头侧向力 随 钻 压变化 井斜角 钻头侧向力 随 钻 压变化
-300 -250
钻头侧向力(N)
-200 -150 -100 -50 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220
Φ215.9mm钻头 Φ159mm钻铤18m Φ214mm稳定器
单稳定器小钟摆钻具组合
Φ215.9mm钻头 Φ159mm钻铤27m Φ214mm稳定器
单稳定器大钟摆钻具组合
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四、深井超深井井斜控制技术
四、深井超深井井斜控制技术
0.6 0.5 钻头转角(o) 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 20
双稳钟摆钻具组合I
40
60
双稳钟摆钻具组合II
80 钻压 (kN)
100
120
140
160
双稳钟摆钻具组合III
三套双稳定器钟摆钻具组合钻头转角都为正，随钻压的增加而增大， 且第一稳定器与第二稳定器之间钻铤刚度越小，得到的钻头转角越 大，而钻头转角导致井斜的作用就越强。
固井基础讲解
3、固井工程的特殊性 ➢是一次性工程,如果质量不好,一般情况下难以补救; ➢ 是隐蔽性工程,主要流程在井下,施工时不能直接观察, 质量控制往往决定于设计的准确性和准备工作的好坏, 受多种因素的综合影响;
➢ 影响后续工程的进行; ➢ 是一项花钱多的工程; ➢ 施工时间短,工序内容多,作业量大,是技术强的工程。
• 地面高压管汇 • 地面低压管线
• 井下分隔器
➢ 水泥承留器 ➢ RTTS分隔器 ➢ 桥塞
• 常用固井附件包括： 浮箍、浮鞋、扶正器、胶塞
刚性
弹性
固井材料 ➢ 水泥 ➢ 添加剂
水泥
目前国内外使用的油井水泥主要是硅酸盐水泥， 主要成分为水硬性硅酸钙。
根据不同井况的需要，API水泥分A至H八个级别。 此外还根据水泥抗硫酸盐能力进行分类，分为普通 型(O)、中抗硫型(MSR)和高抗硫型(HSR) 水泥分类：
固井基础知识介绍
固井工程基础介绍
固井工程基础介绍
➢固井概述 ➢固井工艺 ➢固井设备及工具 ➢固井材料
一、概述
1. 固井概念及常规作业程序 2. 固井的目的 3. 固井工程的特殊性 4. 固井质量评价
1、固井概念
狭义：向井内下入套管，并向井 眼和套管之间的环形空间注入 水泥的施工作业称之为固井。
• 固井泵车（撬）
• 批混车
• 灰罐车
固井工具
• 水泥头 • 循环头 • 地面高压管汇 • 地面低压管线 • 井下分隔器 • 固井附件
• 水泥头
套管水泥头（双塞）示意图 1－顶盖；2－密封圈；3－本体；4－释 放挡销；5－释放指示销；6－套管联接 短节
• 循环头
当套/尾管下入中途或下入套/尾管过 程中遇阻时，将循环头下端的套管扣或 分体短节连接于套管顶部，循环头上端 的接头连接于钻台至泥浆泵的管线上， 建立泥浆循环。