固井施工流程大全11篇

固井施工流程篇（1）

井队固井的稳定性与效率性直接影响到钻井的效率与钻井工人的安全问题，以现在的科技能力而言，以前固井的一些需要工人们亲力亲为的工作现在都可以用机械设备来代替，但是还是需要工人们的监督与操作。由于现在的工作都讲究效率与安全并存，所以如何提高固井效率问题以及工人们的安全问题是当前井队的首要问题。

固井工作并不很简单，由于需要很细致的对待固井工作的态度，并且要有很实际并且很扎实的工作技术。在固井工作中时常遇到一些不常见的情况与难题，只有在有相应的工作经验以及技术后才能发现问题，及时解决发现的问题。

在固井开始之前，要严格勘察固井周围的工作环境与工作地带，预先模拟出工作时会出现的问题，并且找到解决方案。严格按照工作实施细则来执行工作过程，保持好工作状态，按照相应的工作进度进行工作，不要急于完成，要在保证质量的前提下尽快完成固井所需要的工作。

现在的一部分井队都是在施工过程中基本没有出现过中停等事故并且在地面施工过程中没有很明显的异常以及不正常情况发生，每一个施工环节都有条不紊的进行，但是领导以及技师在检测结果中却显示了我们的工作不合格的状况，本人分析可能是有几部分导致。

一、在固井之前井队对于泥浆的处理不适当，导致在井管内壁有一部分滞留的泥浆，从而影响固井时注入的水泥浆密度偏小并且水泥胶结的质量差也会影响固井的工作质量。固井车中的流量系统传感器误差偏大或者是便携式流量计误差较大，引起流量不准，造成注入的水泥浆与实际应该使用的水泥浆偏小，可能会造成低返的情况。也有一部分施工队在施工过程中车体流量与流量计的数据不一致，并且出现较大的误差，导致水泥面低返，这种情况可能是由于井眼大小不同从而导致数据不同造成低返。

二、水泥浆的闸门不牢靠并且密封效果不好，在固井重注入水泥工程结束后，在压塞替量的工作过程中，残留在井管内壁的废水泥浆回流到井管，可能导致并且引起塞高。而且由于误差的原因导致在施工过程中没有发觉，最后在施工工作结束后提交工作影响到工作质量，引发返工的问题。

三、针对以上三个主要问题、经过个人的深刻研究与反思，在今后的工作过程中我们应该注意几个方面并且加强现场施工中对工作细节的注意，加强监督力度，进一步保证工作质量和效率的稳步提高，，加大固井工作的质量安全监督，在开展新的固井工作之前，严格检查本次的固井工作状况，及时上报有关部门。

在以后的工作中，技术人员以及工人们在施工之前要认真做好准备工作以及检查各个施工设备与施工条件，例如水量、水质、灰量等一系列工作设备。并且工作人员要充分的了解井下情况并且获得固井全部数据，并且与相关固井工作人员、监督人员等开一次必要的工作技术例会、确定下工作时间、方案等部分需要。并且坚决执行古井工作开始之前拟定的工作方案与工作计划。

一、在固井工作过程中古井技术人员以及固井工作人员要时刻站在自己的岗位上，注意施工细节，全程的把握好施工中可能发生的异常情况以及不正常状态、及时做出适当调整与方案，必要时可以重新拟定工作方案，坚持以计划为主的工作进程。

二、固井车辆要勤检勤查勤保养。发现有问题车辆及时维修与解决。一定要严格禁止有问题的车辆参加到固井工作中。以免发生不必要的意外，在固井的工作过程中每一口井的水泥头以及闸门都要做到必须的一次保养，这样做可以有效地减少或者杜绝由于机器工作事故而引发的质量问题，并且提高在固井工作中由于固井所需车辆的问题而延误正常的工作时间。

三、严格的按照制定的计划于方案施行工作进度。严格控制好所需要的水泥浆密度。杜绝不在计划之中的水泥浆下井，主要注意的就是在换灰罐时，一定关闭住闸门，防止水泥浆回流到井内并且施工之前将水泥浆混合到符合计划要求时在进行注入水泥浆作业。时刻注意水泥浆的密度与水泥浆的注入情况，保持计划中拟定的水泥浆密度与注入程度。可以更好地保持固井工作的顺利展开与进行，有效地提高工作质量。

固井施工流程篇（2）

一、影响固井质量的因素

影响固井质量的因素可以分为主观因素和客观因素两类。主观因素即人为因素，包括：固井设计不合理、井眼处理不够、现场施工未达到设计要求等；客观因素主要是由地层特性引起的，包括：油气水侵蚀严重、地层漏失严重、高渗透性地层水泥浆失水严重等。

⑴、影响固井质量的主观因素

1、固井设计不合理，未能根据地质状况、油藏特点和井眼条件进行科学设计，设计不具有针对性。如：水泥浆性能设计不合理，无法保证固井质量；水泥浆流变性能和注替设计不合理，造成水泥浆顶替效率差；

2、井眼条件差或井眼处理不够，造成“大肚子”井段，注水泥或替浆时，水泥浆在“大肚子”井段上返速度变慢，钻井液易存留在该井段，导致水泥浆胶结不好，形成窜槽；

3、现场施工时，未按照设计要求进行施工，造成现场施工不达标。如：水泥浆密度不均匀，注替排量不符合设计要求，现场未按设计量施工，都会影响固井质量；

4、固井施工设备状况不达标，无法满足施工要求。注水泥作业时间性特别强，贵在紧凑性和连续性。施工中一旦设备出现故障，势必引发质量事故。如果设备混浆能力不够，流量计发生故障导致计量不准确都会影响到固井质量；

5、对固井施工工具和附件质量把关不严，质量不过关，影响固井质量；浮箍浮鞋质量差，不能有效阻止水泥浆倒流，造成水泥塞过高，环空返高不够；例如：芦坪23井施工过程中，由于套管脱扣，替浆过程中无法碰压，导致固井失败。

⑵、影响固井质量的客观因素

1、复杂的井身轨迹和不规则的井眼条件，受扶正器数量和质量的限制，套管居中度难以保证，部分井段间隙小或套管紧贴井壁，导致水泥石强度差；

2、地层状况恶劣，油气水层对水泥环侵蚀严重，形成窜槽，影响水泥浆胶结质量；

3、固井施工过程中发生井漏，大部分情况将导致固井失败或影响固井质量；

4、在高渗透性地层水泥浆失水严重，导致水泥浆体积减小，影响固井质量，

严重时还会使水泥浆“闪凝”，造成“灌香肠”事故；例如：8589-1井在替浆时，由于水泥浆在高渗透性地层失水发生“闪凝”，造成了“灌香肠”事故；

二、提高固井质量的措施

⑴、主观因素影响的解决措施

1、进行科学合理的固井设计，优选水泥浆体系；

固井施工具有施工时间短、风险性大的特点，因此必须精心设计、精心施工，并根据不同的区域，不同的地层选用特定的水泥浆体系。如：在易漏地层选用低密度水泥浆体系，在易失水地层选用降失水水泥浆体系等；

2、好的井身质量及优良的钻井液是固好井的前提；

①井身质量指标：对井身质量的要求（见表1）；

表1 井身质量指标

a、井眼深度与井眼情况应符合下套管与注水泥要求。套管鞋所处位置应避免选在坍塌层、大井径和过于松软的底层部位，要留够下套管与注水泥的沉砂口袋；

b、在测完井后，应下钻通井划眼，以防井眼状况变化。下套管前必须充分划眼，清除井壁上附着的泥饼，使井壁尽可能规则。同时大排量循环钻井液，将清除掉的泥饼等携出井筒；

c、对有漏失层的井，固井前需要先进行堵漏；

②钻井液性能要求如下：

钻井液的性能要符合固井设计要求。其密度应确保压稳油气层，保证在水泥浆终凝前油、气不上窜。同时，在满足安全顺利下套管、注水泥施工、钻井和地质要求的前提下，尽可能降低钻井液的密度、粘度和切力，这对提高固井质量有很大帮助；

3、解决人为因素的影响；

①加强职工的思想教育，使职工爱岗敬业，有强烈的责任感和主人翁意识；

②提高职工的专业技术水平和业务水平，经常性地组织职工进行专业技术方面的培训、学习；

③加强质量教育，提高质量意识，完善质量保证体系；

④制定完善的质量监督检查制度，督促施工人员严格执行施工工序规范和施工设计；

4、现场施工应严格按照施工作业工序规范进行施工；

在施工中要做好以下工作：

①注水泥前要充分洗井。下完套管后必须大排量洗井，充分循环，调整钻井液性能，保证符合设计要求后方可固井；

②施工前由固井指挥负责召开施工前的班前会，进行施工工艺交底、技术交底；

③注水泥前应先注入一定量的隔离液，提高水泥浆的顶替效率，防止水泥浆与钻井液的直接接触而产生污染。隔离液的高度一般为：调整井60-80m，开发井100-150m；

④按照设计要求注入足够的水泥量；

⑤采用紊流或塞流顶替；

⑥整个施工过程一定要保持连续性、紧凑性；

5、维护和保养好固井设备，使其处于良好的运行状态，确保固井施工顺利进行；

6、使用质量好的固井工具及附件；

⑵、客观因素影响的解决措施

1、使用质量符合标准的套管扶正器，科学合理地设计扶正器的数量和位置，保证套管的居中度（不小于67%），这样就能在一定程度上避免注水泥作业时由于环空间隙不均而造成的水泥环薄厚不均和水泥浆窜槽现象，保持水泥石强度；

2、在水泥中加入一定量的促凝剂，在保证安全施工并满足施工条件的情况下，尽量缩短水泥浆的稠化时间，以减少油气水层对水泥环的侵蚀；

3、对于漏失地层，应先进行堵漏，再进行固井施工，或在易漏失区域采用低密度水泥浆体系进行固井，减小液柱压力，提高固井质量；

4、在高渗透性地层固井时，应当加入一定比例的降失水剂。降失水水泥浆体系不仅能避免水泥浆体积的减小和水泥浆滤液对油气层的污染，而且能避免“灌香肠”事故的发生；

三、结论

1、影响固井质量的因素是多方面的，既有主观因素，又有客观因素，而且这些因素还相互影响；但这些因素都可以通过一定的解决措施进行控制，以有效提高固井质量；

2、固井工程是一项一次性工程，所以在施工前一定要对施工区域的地层特定进行细致研究，找出容易影响固井质量的各种因素，据此选择合适的水泥浆体系和进行科学的固井设计，避免固井事故的发生，提高固井质量，提升经济效益。

参考文献：

⑴郭小阳，杨远光等.提高复杂井固井质量的关键因素探讨.钻井液与完井液，2005，5

固井施工流程篇（3）

中图分类号：TE256 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）22-0316-01

引言：固井技术对于油田油井寿命和资源保护起至关重要的作用，是通过在井壁和套管中的环空部位注入水泥浆实际保护油井为目标的工程技术。随着钻井技术的进一步提高，为固井工程提出了新的要求，本文就油田深层固井和超稠油浅井固井工程技术的应用谈几点看法。

一、油田深层固井技术分析

1、深层固井的难度分析

地层压力和地质情况对油田深层固井技术的实际运用会产生较大的影响，归纳起来，油田深层固井技术需要攻克的难关具体表现为下述几个方面：相对较高的泵压影响固井的正常施工；异常复杂的地质环境也增加了地层垮塌的几率和防窜的难度；较低的水泥浆抗高温水平；过高的井下二氧化碳含量在气窜作用下腐蚀套管；自身结构的不足不仅增加了配套工作的困难程度，而且套管风险出现的几率也会显着提升，降低施工稳定性。

2、深层固井技术的运用建议

一是运用深层固井顶替工艺。一般而言，塞流与层流清除低边滞留的沉积钻屑与钻井液的实际效果要在一定程度上逊色于固井液在环空的紊流顶替作用，这主要是因为深层固井中套管居中度不佳。但这几乎不可能实现水泥浆的紊流顶替，因为施工过程中对于水泥浆稳定的指标要求使得水泥浆必然会比较稠；然而利用调节前置液性能的方式来实现前置液在环空的紊流作用是具有很高的可行性的，为了提升深层固井的顶替效率，有必要高效驱替水平段与斜井段低窄边钻屑。

二是严格控制水泥浆性能指标。应用于深层固井的水泥浆必须要具备抗高温、直角稠化、高早强、零析水、低失水等性能，而且，这些性能指标必须要同时具备，否则便会影响正常施工。析水性能是对深层固井水泥浆最为严格的要求，它要求水泥浆能够在高温环境下具有非常好的稳定性，坚决避免出现水泥浆在候凝过程中形成自由水带和油气水窜通道的问题。

三是运用塑性水泥浆。采用以改性纤维和活性微粒为主要材料的早强增塑剂，能提高塑性水泥体系石抗冲击能力，增强水泥石弹塑性，满足小间隙油层套管的后期作业要求。

四是运用深层固井气窜控制技术。气窜具有较大的危害性，可能导致井眼报废或形成严重的安全环保事故，应引起高度重视。深层固井与油层尾管固井中，要实现有效的防气窜，按照“压稳、居中、替净、封严”的要求，在水泥浆注替和凝结过程，必须保证浆柱当量压力与地层压力的平衡关系，做到水泥浆不漏，油气水不因水泥浆失重而造成窜流问题；清除和替净环空泥浆，提高水泥浆的顶替效率和水泥环的胶结质量；提高水泥石的密封质量，无局部水槽、横向水带和窜槽现象等。深层固井，应采用多凝水泥浆柱结构，确保候凝过程中能维持气层段的液柱压力；要求钻井液泥饼薄而韧；采取有效的套管扶正技术提高套管的居中度；采取水泥浆减阻剂改善水泥浆流变性 ，提高水泥浆顶替效率和水泥浆胶结质量。

二、超稠油浅井固井工艺技术

针对超稠油浅井固井难点问题，可以根据不同情况从水泥体系、水泥浆密度设计、环空浆柱压力设计，井眼准备，固井工艺等方面入手，进行固井技术配套。

1、 选用低失水、短过渡、微膨胀、沉降稳定性好的优质水泥浆体系

超稠油浅井固井首先急需解决低温防窜问题，因此必须设计低温早强短过渡沉降稳定性好的水泥浆体系。经多年研究，优选出低温降失水剂HN-100。HN-100是不渗透剂和早强性膨胀剂的混合物，在地层滤失中可形成不渗透膜，且具有一定的早强性和微膨胀性，水泥石体积不收缩，可以明显提高水泥浆的早期强度和缩短过渡时间，提高水泥浆的沉降稳定性，阻止地层流体窜入水泥浆，具有良好的防窜能力。

2、固井前对周边注、采井采取一定范围内的停采、停注方法

在总结经验教训基础上，建议根据实际采取在钻开油层前半朋至固完井三天后的时间内，新钻井周围二百米范围内的井必须停止注汽，若周围井处于焖井期，必须在排液一段时间，地层泄压后方能钻开油气层，防止钻井过程中发生井涌、井喷。

3、 固井施工中的防涌措施

由于长期注水开发，地下压力紊乱，在钻井过程中经常会发生井涌。从现场施工看：一些区块钻井液密度低于每立方米一点四二克压不住井、而钻井液密度高于每立方米一点四五克就可能发生井漏，压力窗口小于零点九。因此，在这些区块钻井和固井时，必须搞好防喷及其它安全措施，并严格控制环空液柱压力在压力窗口之内，确保压稳高压层。固井施工时实时取消了清水冲洗液，采用低密度水泥浆作冲洗液，通过平衡压力计算确定各种密度的水泥浆用量，进行合理的浆柱结构设计，确保冲洗液对封固段井壁的“冲刷”，同时，冲洗液进入环空后，仍能压稳高压地层而又不发生漏失。

4、固井施工中防漏措施

固井施工流程篇（4）

中图分类号：TD265.1 文献标识码：A

1 井身结构优化设计技术

1.1 套管、钻头系列

1.1.1 套管、钻头系列

针对常规井身结构存在的问题，结合目前的钻井工艺技术水平，对与套管、钻头尺寸的选择密切相关的几个方面问题进行了研究和探讨。在借鉴国内外一些成功经验的基础上，提出以下适应不同钻井条件的套管、钻头尺寸组合方案。表1列出了改进的套管、钻头系列，表2是强化的套管、钻头系列。

1.1.2 改进的钻头、套管系列应用情况

在滨南采油厂、东胜油公司等300余口井实施，钻井施工安全并取得了显著的经济效益。

自2001年已在车西、浅海4000m以深的潜山地层中得到广泛的应用，据渤海钻井公司统计，2001年7月以来在该地区共完成该类井19口，平均井深4336m，平均机械钻速7.11m/h，平均建井周期91天，平均钻井周期78天，钻井施工安全，钻井速度和质量比2000年均有大幅度提高，见表3。

改进的钻头、套管系列经实施，可满足油田部分井的施工要求，同时为强化的套管、钻头尺寸系列及现代井身结构的实施，提供了技术依据。

2 钻井液、油气层保护设计技术

2.1 钻井液设计技术

随着油田勘探、开发的不断深入深井、复杂井、特殊工艺井越来越多，对钻井液的性能提出了新的要求。因此针对不同的地区、不同的地层首先要分清楚存在的主要问题，在设计中有针对性地开展相关钻井液技术的研究，在满足解决主要问题的前提下，再研究制定解决其它问题的措施，只有细致地分析可能存在的各种问题，才能设计出合理的钻井液方案。

对于特殊工艺井的钻井液设计，还应通过水平井偏心环空中钻井液螺旋流流场的研究、水平井钻井液携岩机理和流变参数研究、水平井钻井液完井液配方及性能研究，分析总结水平井钻井液的特殊性和不利因素，确定不同条件下钻井液的密度、钻井液流变参数及排量，解决水平井钻井中的岩屑携带、井眼稳定、性能和油层污染问题。

2.2 油气层保护设计技术

研究发现，在钻井液、完井液中加入纤维状油层保护剂可以形成较浅的污染带，从而有利于反排，形成最大的从油层到井眼的渗流通道。使用海水低固相不分散钻井液的保护油层钻井液完井液方案，在应用中见到了良好的油气显示，测试获得了上百吨的工业油流和数万方气，获得了良好的应用效果。

3 固井及完井设计技术

3.1 完井方式

完井方式可以概括为固井射孔完井、裸眼完井、衬管完井、砾石充填完井、水泥浆充填封隔器衬管完井等五大类。目前国内常用的是固井射孔完井方式，其次是筛管完井和裸眼完井方式。

3.2 固井设计

3.2.1 影响固井质量的因素分析

（1）油、气、水窜：由于部分油层孔渗好，产层连通性强，加之油气层保护工作的加强，使固井时井眼中油气非常活跃，此时固井后因水泥浆凝固产生的失重作用，将使油气极易进入套管环空，造成封固不好。（2）漏失：压力系数低于1.0的异常压力系统，如果地层的渗透性强，则固井时极易发生漏失。（3）异常高压地层：由于泥浆密度高、粘切高、流动性差，水泥浆密度只能接近泥浆密度，造成循环压耗高，注替泵压高，顶替效率低，使固井质量难以保证。（4）井眼质量差：钻井中使用钻井液密度都是尽可能低,钻井时井壁掉块严重，固井时井径非常不规则。在这种井眼条件下固井，顶替效率低，固井质量难以保证。（5）封固段长：为了提高勘探、开发效益，一口探井的勘探目的层近年来是越来越多。这使固井时封固段长越来越长，造成固井难度增加。

3.2.2 技术对策

（1）推广应用双级注水泥固井技术，双级注水泥技术可以减少一次注水泥封固段长，从而有利于提高固井质量。（2）流变学注水泥固井：应用流体水力学理论，进行注水泥顶替机理的研究。利用固井仿真系统软件进行注水泥模拟，优化现场流变学注水泥施工参数，提高注水泥顶替效率，达到提高固井质量的目的。（3）低密度水泥浆固井技术：低密度水泥浆固井的关键技术是实现浆体不分层离析，析水小或无析水，水泥石体积收缩小或不收缩，赋予浆体强的触变性，保证水泥浆不漏失，水泥返高达到设计要求。选择性能优良的外掺料和外加剂，配制出浆体固相颗粒分布合理，水泥石早期强度高，达到材料间的良好匹配，实现工程对水泥浆综合性能的要求。

4 特殊工艺井设计技术

4.1 水平井、侧钻水平井设计技术

主要内容：(1)井身轨迹和井身结构设计。具体作法是：在满足油藏特性和地质条件的前提下，根据工具造斜能力，提高造斜井段造斜率，大幅度缩短靶前位移和造斜井段长度，改善井眼摩阻、扭矩及清洗效果，简化套管程序。依据这一原则，建立了二维、三维、多段增斜轨道的设计方法。(2)钻具组合及钻井参数的设计。根据井身轨迹控制技术和井下专用工具研究取得的最新成果，规范了增斜井段和水平段钻具组合选择的方法，以最大限度减少更换钻具组合的次数、求得最佳钻井参数和水力参数为原则进行设计。(3)采用了井口磁场计算、子午线收敛角校正理论和钻柱摩擦阻力、扭矩、正压力计算理论，从理论上保证了设计精度和合理性，并尽量降低摩阻及扭矩。(4)侧钻水平井除满足一般水平井的设计内容，还应增加开窗方式的设计。

4.2 大位移井设计技术

4.2.1 大位移水平井轨道优化设计的原则及方法

（1）大位移井轨道优化设计的两项基本原则：一，具有工程可操作性，即有利于钻井施工、轨迹控制、井下安全和轨道的实现。二，摩阻和扭矩最小。（2）用计算机模拟技术，进行了多种轨道设计和摩阻、扭矩模拟计算及对比分析。进而优选造斜点、造斜率、稳斜角等轨道参数。

4.2.2 设计技术应用

在位移较大的定向井或水平井设计中，按照优化设计的两项原则对井身结构和井身轨道进行优化设计，采用悬链线轨道和优选的轨道参数有效地减少了摩阻和扭矩。在钻井实践中，不论是钻井施工过程还是下套管过程中，摩阻和扭矩都跟预计的相接近，效果十分明显，证明了工程设计的技术方法和优化设计原则是正确的。

5 结论及建议

随着钻井技术的进步，中原油田的钻井工程设计水平有了一定的提高。钻井工程设计是一项系统工程，需多方面的协同配合，要求决策者及设计人员具有较高的知识水平，因此在今后的工作中要加大理论研究成果的应用，不断完善钻井工程设计手段。钻井工程设计在推广应用成熟的工艺技术的同时，肩负着“超前研究、提前储备，使科技先导作用始终贯穿生产发展全过程”的任务。因此，我们必须加大科技攻关力度，扩大与国内外的技术合作。

参考文献

固井施工流程篇（5）

1 近几年采油六厂开发概况

长庆油田采油六厂产建开发已超过了十年，初期开发层系主要为浅层（延9、延10），由于开发时间长，地层特性情况的认知逐年加强，已形成了一套成熟的固井工艺技术。但随着油田的大规模开发，开发层位逐渐加深，地层情况复杂多变，特别是长7致密油藏的实验开发，水平井开发逐步成为主要开发模式。

由于开发层位多，开发层系复杂，区块部署分散，对新层系开发经验缺乏，油藏本身情况复杂，加之长期的注水开采工艺实施，使得地层裂缝发育，这些因素对固井施工均带来一定的技术难题。

2 目前固井工艺简介

2.1 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。

2.2 分级固井工艺

分级固井工艺是把可以通过地面控制打开和关闭的一种特殊工具串连于套管中的一定位置，在固井时使注水泥作业分两次（级）或多次（级）施工完成，该特殊工具称为分级注水泥器，简称为分级箍。

2.3 挤水泥补救工艺技术

对于固井期间出现事故和固井电测后发现固井质量较差的井，以及投产后发现油水层窜通的井，一般要进行注水泥补救，以满足后期作业的要求。

3 固井中存在的问题

（1）目前原油生产过程中普遍采用先注后采工艺开发，该工艺虽然可有效提高原油产量，但地层原始压力被破坏，各层压力出现异常；长期的注水使得微裂缝发育的地层裂缝开启，油气水相当活跃，打开油层后易出油出水，增大了油气水窜几率和固井难度，注水泥候凝过程中极易发生漏失，严重影响固井过程的水泥返高及油层段水泥浆的胶结质量。

（2）油井漏失井的漏层段长，上部是洛河渗漏层，下部延安及延长油层存在亏空性渗漏，在固井施工和候凝过程中，压差作用易发生漏失；

（3）地层结构复杂，砂层段长，易导致井眼不规则，出现大肚子，固井过程中替浆时受到影响，顶替效率降低；

（4）部分区域存在油水同层和油层底水，注水后油气水相当活跃，增大了油气水窜的几率和固井的难度；

（5）水平井由于水平段较长，固井替浆施工过程中，容易出现胶塞偏磨，导致胶塞座封不严，水泥倒返易形成水泥环。

4 固井取得的成果及认识

4.1 油井水平井固井

4.1.1油井水平井固井的技术难点

（1）油井水平井油层封固难度大，水平段内既有油层又有水层，互窜的可能性大，固井要求油层与水层完全分隔。

（2）井眼不规则，存在“糖葫芦”井眼，导致顶替效率低。

（3）套管下入困难，且不易居中，造成水泥环不均匀。

（4）长期注水开采，地层局部已经形成高压水层，固井过程及水泥浆凝固过程容易发生水窜（甚至有井漏、溢流发生）。

（5）受钻井队设备配置的影响，固井前泥浆处理难度大，特别是发生溢流的井，固井前泥浆往往存在粘度低，密度低，井口出水现象。

4.1.2油井水平井固井认识

（1）优选水泥配方

水平井填充封固段水泥浆的选择依据是：完钻泥浆密度、钻井施工情况及油层垂深、水平段长度、设计水泥返高、钻井过程是否存在漏失。

（2）施工技术措施改进

①下套管前钻井队换好5 1/2”套管封井器闸板芯子，保证闸板芯子密封，下套管过程中按要求及时灌浆，每次必须灌满。

②固井前技术人员必须仔细观察出口情况、循环泵压，测量进、出口钻井液密度，确保无溢流后再固井。

③应用CXY高效冲洗液，冲洗液注入量：清水4～8m3 + CXY（200Kg）。

④使用1-1.2m3压塞液，确保套管内壁冲洗干净，顶替过程中控制排量、保持排量均匀。

⑤碰压后，迅速冲洗干净封井器，立即关封井器候凝，在水泥浆凝固过程中，要求井队随时注意套压变化情况，如果套压升高，及时联系固井，积极配合采取措施处置。

⑥使用关井阀，开井候凝，有效减少因套管收缩形成间隙，引起油、水窜，影响固井质量。

4.2 油井常规井漏失固井

4.2.1技术难点

（1）采油六厂产建建产主力区块中，安边、杨井、新安边等地区在钻井、固井施工工程中均存在地层漏失现象，洛河组漏失尤为严重，严重影响固井施工水泥返高及油层段封固质量。

（2）油层封固段长，水泥返高要求高，注水井封固段最长在2900多米。

4.2.2常规井漏失固井认识

（1）水泥浆体系的改进

①安边、新安边、樊学（元196区块）等易漏失区域，常规低密度水泥浆难以满足施工要求，使用了纤维低密度水泥浆体系，该体系是在低密度水泥浆体系当中掺入一种高强度合成纤维，利用不同尺寸纤维的三维分布和在地层裂缝边缘的搭桥作用，提高易漏地层的承压能力，实现防漏和堵漏效果。

②现场施工工艺上对于漏失不十分严重的井，在水泥浆不返至地面的情况下，采用先注入一定量的低密度、低粘度、低切力前置液，然后再注入水泥浆的方法，使得在固井施工过程中不增加或增加很少的环空液柱压力，从而有效地防止井漏。前置液其本身流动性较好，加之后边的水泥浆与之密度差较大，这样也有助于提高顶替效率和固井质量。

（2）工艺技术改进

①洛河段漏失的井采用1.35-1.55-1.90 g/ cm3的三级阶梯式密度体系组合，以减小漏层以上的静液柱压力，保证填充段固井质量。

②针对陕北油田的地质特点，通常固井所使用的为G级常规密度水泥浆，面对漏失区块、地层，固井极易发生漏失，使用现有的普通低密度水泥浆固井而又难以保证封固质量。

为保证固井施工过程中的封固质量，所以对于长封固段井在固井工艺上采用双级注水泥工艺（免钻双级箍加管外封隔器）。双级注水泥多用于长封易漏井固井和长封固段高压油气井固井，防止井漏或油气窜槽，提高固井质量。

5 结论与建议

（1）目前固井施工所使用固井附件（环型钢板、胶塞、浮箍、浮鞋、扶正器等）种类不一，市场提供种类较多。严格依照公司文件要求指定厂家，加大对施工队伍附件采购的核实（固井附件为乙供）；

（2）对漏失情况严重的井，推广使用免钻双级箍加管外封隔器固井工艺，从而提高漏失井固井质量；

（3）引进新工艺、新技术，结合2012年水平井固井过程中使用的关井阀在胶塞座封过程中降低水泥环形成的功效，推广使用该新工艺，确保水平井固井质量。

参考文献

固井施工流程篇（6）

1 影响ⅹⅹ油田固井质量主要原因分析

顶替不完全，造成大段的混浆带；如果水泥浆的流变性能优于泥浆，顶替时又达不到紊流，就可能造成水泥浆在泥浆中窜槽；钻井液性能的优劣，除保证钻井中的快速安全外，在井壁形成的泥饼对固井质量有着致密重要的因素，特别是冲洗液或隔离液在没有足够的冲洗时间时，势必在井壁上留下大量的虚泥饼，后期与水泥浆接触后可能造成对水泥浆的污染，形成靠近井壁的水泥浆不凝结，或者是水泥浆侯凝时泥饼干缩而出现微环隙；井眼条件对固井质量的影响；油层漏失对固井质量的影响。

2 提高水泥浆顶替效率的研究与应用

为了保证环形空间的密封质量，首先需要可虑的是如何使环空充满水泥浆。充满的过程，实际上是水泥浆驱替或钻井液的过程。水泥浆与钻井液的顶替质量应满足以下基本要求：①注水泥浆井段的环空空间，钻井液应全部被水泥浆顶替干净，无窜槽现象存在；② 水泥浆返高和套管内水泥塞的高度应符合设计要求。有效地驱替钻井液，提高注水泥的顶替效率是清除钻井液窜槽、保证水泥胶结质量和水泥环密封效果的基本前提。通过国内外专家的研究发现影响注水泥顶替效率主要有如下六种因素：套管在井内的居中度；液体在环空间的流动状态；紊流时液体流过封隔层位所接触的时间；钻井液的触变性；钻井液与水泥浆的流变性能；水泥浆与钻井液的密度差。

3 确定合理顶替流速范围的原则

一个合理的顶替流速范围，应考虑该井如下几方面的情况：①井眼的稳定性，是否有易漏、易塌等薄弱地层，这些层位对环空返速的限制情况，这些数据可根据邻井或区块的资料获得；②正常钻井过程中的环空返速情况；③裸眼井径变化情况及对返速的限制，如当裸眼井径变化较大，存在所谓的“大肚子”时，一般要求返速不能太大，以免进一步冲蚀井壁。同时在“大肚子”段一般是很难达到紊流的；④套管居中度情况，当套管居中度不好时，环空返速不易太低；⑤井斜情况，当在大斜度或水平井套管注水泥时，环空返速不易太低；⑥泥浆泵与注水泥设备的工作能力。综合考虑上面这些因素，便可得出一个保证该井钻井正常的返速范围，由此再考虑进注入的前置液与水泥浆的性能与泥浆的差异，便可选定本次注水泥时，所应保持的环空返速范围的大小。

4　水泥浆流变性能设计

如前所述，影响注水泥顶替效率主要有六种因素，到底哪一个或哪一些因素对顶替效率产生决定性影响呢？尽管人们在顶替机理的研究上做了大量的工作，但至今仍未对注水泥顶替优化设计方法形成统一的认识。这是因为注水泥顶替机理是一个很复杂的问题，人们对它的研究和认识尚不十分深入。实验上主要表现在：不能满足动力学相似原理进行偏心环空内重力场研究，理论上还未能建立一套准确描述任意井斜条件下、偏心环空中、一种非牛顿液体顶替另一种非牛顿液体的动态模型，并进行定量分析。而实际应用方面的主要问题则是现场施工参数很难同实验室测量参数吻合。我们认为：在井下条件确定的情况下，决定性的因素是环空流动的壁面剪应力。

关于环空流动的壁面剪应力，可以使用以下公式计算：

τw=0.00025（D-d）Δp/L

(1)

其中，τw——环空流动的壁面剪应力，pa

D——井眼直径，mm

d——套管直径，mm

Δp——水泥浆流动的摩擦阻力，pa

L——水泥浆封固段长度，m

理论上讲，当τw大于钻井液的胶凝强度时，就可以有效清除胶凝钻井液。

从公式（1）中，也不难得出以下几点重要理论：Δp在井眼几何条件一定得情况下，是一个与流动速度和流变参数有关的量；降低钻井液粘切对于提高顶替效率非常重要；当τw与钻井液胶凝强度接近时，接触时间对清除泥饼至关重要；用低粘切钻井液和前置液稀释井筒内原钻井液，对提高顶替效率非常有益。

把流动的壁面剪应力作为影响顶替效率的主要因素，是基于以下原因：①只有流动才能产生直接作用于井壁并清除胶凝钻井液的动力：流动的壁面剪应力。②紊流流动时，由于摩擦阻力近似与流动速度的平方成正比，所以，流动的壁面剪应力在一般情况下大于其它流态。但是，从流动计算的相关公式可以知道，同样大小的壁面剪应力也可以通过增加流体的塑性粘度和屈服值获得。对于塞流顶替，主要要求水泥浆要高粘切，以产生相对高的壁面剪应力。从以上分析也可以看出，紊流顶替的水泥浆粘度不能任意小，否则除了可能产生流体不稳定外，其摩擦也会小于层流或塞流流动状态。③在固井技术的发展过程中，产生了各种不同的顶替技术，例如塞流顶替和紊流顶替以及介于二者之间的低速顶替技术，每项技术都可以找到很多成功的实例。壁面剪应力设计的观点也与这些技术结论非常吻合。④从力学的角度来看，要清除附着在井壁上的胶凝钻井液，必须要有一定的力，从受力分析来看，这个力主要是壁面剪应力。

根据水泥浆流动的壁面剪应力大于15pa就可以基本保证顶替的原则，水泥浆塑性粘度一般设计为40-60mpa.s，屈服值一般设计为20-40pa，这样配置的水泥浆初始稠度在15-30Bc之间。

5 现场施工条件分析及措施

5.1 油气层固井井眼特点 ①所钻井集中在窟窿山已探明的油气富集带，进入油气层后，油气显示十分活跃；②完钻井中有3口开发井在钻井及完井作业中下沟组下段均有漏失现象，Q2-19井下套管前用水泥浆进行了2次堵漏作业并作了承压实验，但仍在套管入井后，循环时井口失返，经打堵漏浆等措施处理才建立循环。③在定向井中，在造斜段的井径均较大，其平均井径为527.98mm，井径扩大率144.55％。封固段平均井径317.78mm，井径扩大率47.19％。钻井周期较长是造斜段井径扩大的一个重要原因之一。目前所实施的定向井，设计及实际井斜在30度左右，套管居中较困难，从固井角度来讲对于实现良好的顶替效率有一定的困难。

5.2 管串结构及封固要求 ①油层套管（延长油田也称为技术套管）采用139.7mm套管，不采用复合套管，其特点是套管与井壁环空间隙下大上小，对于固井而言其优点是增加了水泥环的厚度，增强了水泥环的强度，而其缺点也比较明显，对原始井眼的质量和下完套管的环空净化要求更高，否则极易在替浆过程中环空堵塞，造成固井失败。②油层封固段较长，井身结构的井其长度在600-800米之间。延长组油田西浅东深，油气藏埋藏浅，延长组西区水泥浆返至地面，东部返深200米以上，延安组就不同了，属于深井，壁面剪应力较大，是一个不可忽视的环节。

固井施工流程篇（7）

中图分类号：TU99 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）41-0109-01

最近几年来，由于石油天然气勘探开发工作不断深入发展，特殊井不断增加，固井工程日益复杂，因此对固井施工设计与分析提出了更高要求；随着固井工程技术的飞速发展，国家和行业近年来对固井设计与分析的相关标准进行了更新，以便推动固井技术的发展。我们应基于最新行业标准和理论研究成果，系统的总结固井施工经验，开发出一套设计与分析内容丰富、功能齐全、适用广泛的固井设计与分析系统，能够更好满足固井现场施工需要，设计与分析水平，改善固井质量，促进固井技术的发展。

1.固井作业中的技术难题

1.1 水泥返高不够，不能按设计要求封隔地层

造成环空流速下降，影响顶替效率胶结质量差。下套管过程井漏可能造成卡套管事故，套管下不到设计深度。水泥环质量差层间油层、气层、水层互窜。水泥浆漏失到产层，污染产层，油气井失控。固井工程中发生井下漏失，大部分情况将导致固井失败或影响固井质量。在老油田开发后期，老油区发生固井漏失主要是因为人为产生地层裂缝。

1.2 水泥浆应用效率不高

在固井工程中，水泥浆的应用效率不高，可以主要分析为以下几种原因：

1）井身结构不合理，给套管居中处理带来难度。2）对于表面较为松软的地层来说，在钻井时会受到高压砂层或者浅“一气”完流动的影响，影响井身结构，成流体的摩擦阻力加大，紊流顶替作用不易于实现。3）在深底层，大多数是没有胶结的松软状态，再加上破压力与地层孔隙压力之间出现狭窄的“窗口”现象，难以实现紊流替或者分级梯度顶替。4）因为套管结构比较复杂，所以在表层套管和井眼间的空隙较大，井下位置的空隙反而减小。

2.油田深层固井技术有效运用的建议

2.1 提高水泥浆顶替效率的研究与应用

为了使环形空间的密封质量得到保证，首先需要考虑的是怎样使环空充满水泥浆。充满的过程，其实就是水泥浆驱替或钻井液的过程。水泥浆与钻井液的顶替质量应满足以下基本要求：①注水泥浆井段的环空空间，钻井液应全部被水顶替干净，无窜槽现象存在；②水泥浆返高和套管内水泥塞的高度应符合设计要求。有效地驱替钻井液，提高注水泥的顶替效率是清除钻井液窜槽、保证水泥胶结质量和水泥环密封效果的基本前提。经过国内外专家的研究发现影响注水泥顶替效率主要有如下几种因素：套管在井内的居中度；液体在环空间的流动状态；紊流时液体流过封隔层位所接触的时间；钻井液的触变性；钻井液与水泥浆的流变性能；水泥浆与钻井液的密度差。

2.2 确定合理顶替流速范围的原则

一个合理的顶替流速范围，应考虑该井如下几方况：①井眼的稳定性，是否有易漏、易塌等薄弱地层，这些层位对环空返速的限制情况，这些数据可根据邻井或区块的资料获得；②正常钻井过程中的环空返速情况；③裸眼井径变化情况及对返速的限制，如当裸眼井径变化较大，存在所谓的“大肚子”时，一般要求返速不能太大，以免进一步冲蚀井壁。同时“大肚子”段一般是很难达到紊流的；④套管居中度情况，当套管居中度太差时，环空返速不易太低；⑤井斜情况，当在大斜度或水平井套管注水泥时，环空返速不易太低；⑥泥浆泵与注水泥设备的工作能力。综合考虑上这些因素，就可以得到一个保证该井钻井正常的返速范围，由此再考虑进注入的前置液与水泥浆的性能与泥浆的差异，便能选定本次注水泥时，所应保持的环空返速范围的大小

2.3 有效运用深层固井气窜控制技术

气窜具有很大的危害性，应该对它高度重视，因为它可能导致井眼报废或形成严重的安全环保事故。深层固井与油层尾管固井中，要实现有效的防气窜，按照“压稳、居中、替净、封严”的要求，在水泥浆注替和凝结过程，必须保证液柱压力与地层压力的平衡关系，做到水泥浆不漏，油气水不会因为水泥浆失重而造成窜流；清除和替净环空泥浆，使水泥浆的顶替效率和水泥环的胶结质量得到提高；提高水泥石的密封质量，无局部水槽、横向水带和窜槽现象等。深层固井，应采用多凝水泥浆柱结构，确保候凝过程中能维持气层段的液柱压力；深井超深井尾管作业中，因为悬挂器以上为钻井液，水泥浆柱短，上部钻井液能在水泥浆的候凝过程中维持向下传递压力。要求钻井液泥饼薄而韧；采取有效的套管扶正技术提高套管的居中度；采取水泥浆减阻剂改善水泥浆流变性，进行水泥浆流变学优化设计，提高水泥浆顶替效率和水泥浆胶结质量。

2.4 优化水泥浆性能

为了让固井的作业环境得到改善，避免温度低、层流浅、全窗口窄等对工程造成的影响，必须选用低温早强、密度理的水泥浆体系。因此，有关固井工程中的水泥浆计，应满足以下特点：

1）控制水泥浆密度。由于地层的破裂力相对较低，在作业环境下，为了达到固井目标，让固井作业中发生的各种问题，应采取密度较低的水泥浆体系。

2）提高稳定性。关于水泥浆稳定性的影响因素，主要是自由水以及沉稳定性。如果出现自由水过多或者沉降稳定性较差的现象，则可能造成地层流体的窜流，不利于水泥的胶接强度，影响封固量。

3）减少过渡时间。如果过渡的时间长，将会增加窜流可能性，因此，应尽量减少过渡时间，以避免地层流体的侵入。

4）抗压强度大。在低温环境下，水泥石的强度变化将随着密度的降低而有所缓慢。因为固井工程的成本费用非常贵，如果一直延长作业时间，一定会增加造价压力。因此，泥石必须时间内符合抗压强度。

3.关于固井技术未来发展方向的认识

为了提高固井质量及降低固井成本，作者认为还需要对固井工程信息技术加强针对性的研究，重点在以下方面做好固井软件的完善工作：

1）针对水平井、大位移井、小井眼井及深井超深井井固井工程理论与技术开展系入的研究，优化与完善特殊井固井设计与分析技术，以满足现场特殊井井下设计与分析的需求。

2）对注水泥过程动态模拟与仿真技术研究进行加强，以便现场固井施工人员全面、直观地了解固井施工。

3）进一步开展固井参数采集技术、传输技术及控制技术研究，开发融固井并施工参数实时采集、实时与实时控制等功能于一体的固井施工实时监测与控制系统。

4）建立固井施工分析评价专家系统，以便加强固井施工分析评价技术研究，达到专家知识与经验共享的效果，为固井施工设计与施工提供有力保障。

参考文献

[1] 王情华；莫健；王玲；基于层次分析法的固井质量评价方法研究[J]；安防科技；2006年01期.

固井施工流程篇（8）

关键词: 宁东油田;漏失;气窜;固井工艺

Key words: Nindong oil field;leakage;gas breakthrough;the technology of cementing

中图分类号:TE3文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)25-0239-02

0引言

宁东油田位于鄂尔多斯盆地西缘复杂冲断带马家滩断褶带和天环凹陷连接处,属于低压、低渗透油田,其主要开发特点:①滚动开发,即先打探井,后打开发井,边打边研究布井方案。②油层特点是低渗透油藏,油层存在油水同层和油层底水现象,部分井原油伴生气严重。③地层存在裂缝,钻井过程中漏失严重,经过堵漏后,部分井在固井前仍存在渗漏现象。固井封长和质量受漏失的影响比较严重。这些都给固井工作带来了较多的困难。

1固井主要技术难点

地层、地质结构复杂,断层较多,易发生漏失;

部分井含有原油伴生气,水泥浆在候凝过程中易发生气窜;

地层岩性不稳定,井眼条件差,受钻井液冲蚀严重,部分为丛式斜井,井眼不规则,套管居中度差,顶替效率低;

一次固井作业水泥浆封固段较长 ,施工压力高,不宜达到紊流顶替排量;

油层段多,埋藏深度深,主力油层分布在700多米长井段,受温度和压力的影响大,同一种水泥浆很难满足各层的封固要求。

2固井主要工艺研究

2.1 防漏工艺技术

2.1.1 降低井底静液柱压力宁东油田地质、地层结构复杂,断层较多,在钻井过程中漏失情况较多,通过实践分析对比,对现场施工情况及设计进行反推,确定此区块最大承压能力当量密度为1.45 g/cm3,工程设计中水泥浆返高要求达到封固住洛河水层以上。因此,降低井底静液柱压力只能降低水泥浆比重着手,通过大量室内试验和现场实践确定尾浆采用比重为1.75的水泥浆能够保证封固的质量和水泥石强度。

2.1.2 降低环空流体摩阻通过对固井替浆过程的分析,在尾浆出套管前,环空静液柱压力由泥浆、隔离液和低密度水泥浆静液压力组成,远远低于破裂压力,此前尽可能采用大排量替浆,保证隔离液通过目的层时达到紊流,提高冲刷井壁上的虚泥皮的效果;而在尾浆出套管时降低排量,根据尾浆稠化时间尽可能降低替浆排量(5-10l/s),以此降低环空流动摩阻,同时尾浆出套管后以塞流的流型顶替到位。

通过调整水泥浆的流变性降低水泥浆的流动阻力。

2.2 环空窜流及控制技术油气井注水泥后,环空窜流在两种情况下可能产生。①由于地层环空液柱压力与地层压力不平衡关系的变化,使地层中的流体进入环形空间,产生纵向流动而发生环空窜流;②由于顶替效率低,环空中存有泥浆带而产生流体通道,从而发生环空窜流。地层中最活跃的是气体,气体的粘度比地层水的粘度低80-100倍,发生窜流的可能性最大,宁东油田就属这类情况。

2.3 固井顶替效率有效的驱替泥浆,提高注水泥的顶替效率是防止钻井液窜槽,保证水泥胶结质量和水泥封固效果的前提。顶替效率是固井施工过程中较难控制的因素,通过国内外研究发现影响注水泥顶替效率因素主要有如下六种因素:套管在井内的居中度;液体在环空间的流动状态;紊流时液体流过;隔层位所接触的时间;钻井液的触变性;钻井液与水泥浆的流变性能;水泥浆与钻井液的密度差。

2.3.1 套管在井内的居中度套管偏心引起环形空间间隙的不对称变化,液体的流速,流量,及流态在不同间隙中将发生变化,从而影响顶替质量,宽间隙范围内的水泥浆达到了紊流,而窄间隙范围内的水泥浆却有可能做层流流动,液体流动的不均匀性,给注水泥作业带来以下问题:

在现场,一般用扶正器来减少套管的偏心程度,提高顶替效率。如果扶正器失效和加放位置不当,都不能保证套管居中。斜井中套管在自重作用下贴在下井壁形成许多切点,在切点处易滞留泥浆。如何保证套管居中,从两个方面考虑。

首先是扶正器的强度,扶位力要大于套管侧压力。其次扶正器的加放位置要正确有效,这两点对套管居中相当重要。现场上一般在油层段每3根套管加放一只扶正器,油层段上部每10根加一只,井口加2只刚性扶正器,保证套管居中。

2.3.2 液体在环空间的流动状态液体的紊流状态和均匀的流速剖面,能保证水泥浆均匀顶替钻井液的效果。水泥浆的紊流程度越高,这种作用越明显。

2.3.3 紊流时液体流过封隔层位所接触的时间紊流时液体流过封隔层位所接触的时间越长,对封隔层井壁和套管外壁冲刷效果越好,顶替效率就越高。

2.3.4 钻井液的阻力和水泥浆的动力是决定两相液体顶替效果的基本因素阻力:钻井液的流动性能,环形空间的几何尺寸,特征以及近壁层的厚度。近壁层厚度愈大,滞留在边壁的钻井液会多,钻井液的窜槽愈严重。动力:水泥浆与钻井液流动的压力梯度,水泥浆与钻井液交界面上速度差引起的牵引力以及密度差引起的浮力。

增大水泥浆动力,减少钻井液阻力,是保证两相液体流动的基本措施,而实现两相液体界面的均匀顶替则是提高水泥浆顶替效率所要解决的主要问题。

2.3.5 钻井液与水泥浆的流变性只有流动才能产生直接作用于井壁并清除胶凝泥浆,从力学的角度来看,要清除附着在井壁上的胶凝泥浆,必须要有一定的力,这个力主要是水泥浆的剪应力,即水泥浆顶替过程中的动力。所以水泥浆的剪应力要大于钻井液的胶凝强度,才能有效清除胶凝泥浆,降低泥浆粘切对于提高顶替效率非常重要;当水泥浆的剪应力与泥浆胶凝强度接近时,接触时间对清除泥饼至关重要;用前置液稀释泥浆,对提高顶替效率非常有益。

根据宁东油田的实际情况,在井下条件确定的情况下,影响顶替效率的决定性因素是钻井液与水泥浆的流变性能,水泥浆有效驱替钻井液的根本在于其在流动过程中产生的剪切应力的大小。从流动计算的相关公式可以知道,液体在紊流时产生的剪切应力最大,但同样大小的剪切应力也可以通过增加流体的塑性粘度和屈服值获得。而从现场固井的实际出发,紊流顶替技术的应用是有一定的局限性,只有从提高水泥浆的塑性粘度及屈服值来达到更好的顶替效率。

2.4 固井水泥浆流变性的设计在宁东油田的实际施工中,达到紊流顶替的可能性较小。①由于固井要求封固段长,在现场施工过程中压力大,紊流顶替容易引起压力激荡,固井过程中易发生井漏、蹩泵,造成固井施工的失败,所以,现场顶替速率低,达不到水泥浆紊流所要求的临界速度;②注水泥设备满足不了快速注水泥的要求;综合上述两方面的原因,在室内设计水泥浆的流变性时,是基于水泥浆在固井中以层流顶替为主。对现场所使用的钻井液体系进行定性分析,主要是测定了塑性粘度及屈服值。数据见表1。

从现场钻井液取样分析可以看出,现场所使用的钻井液体系其屈服值基本在5-9Pa之间,塑性粘度在10-18之间。所以依据钻井液性能及现场固井设备情况,设计固井水泥浆体系顶替以层流顶替为主。固井用水泥浆塑性粘度一般设计为140―200cp,屈服值一般设计为12―30Pa,其水泥浆体系在室内配制出来的初始稠度应达到15―20Bc。

宁东油田常规井井身结构(见表2):

根据宁东油田井深及井身结构,对水泥浆体系进行了现场施工摩擦阻力及壁面剪切应力计算,表3为几口井的计算结果:

从上述数据中,壁面剪切应力远大于钻井液屈服值,虽然难以确定实际的钻井液胶凝强度,但可以初步判断,在固井前充分循环钻井液以及采用相应的技术措施,钻井液胶凝强度应介于屈服值和壁面剪切应力之间。所以,在顶替过程中,水泥浆进行层流顶替,完全可以清除泥浆。

2.5 目的层段水泥浆体系针对宁东油田固井的具体情况和特殊要求,优选了能够控制水泥浆稠化时间、过渡时间、滤失量、稳定性、流变性、胶结强度、防窜能力等性能的多功能复合GSJ+GCA防窜低失水水泥浆体系。

添加剂对水泥浆性能控制能力受其加量、试验条件、水泥品牌、配浆水质等因素影响。通过调研,采用GSJ+GCA固井水泥添加剂进行细致的室内化验和多次现场应用基本克服了水泥品种、配浆水质的影响,并且在加量在一定范围内水泥浆体系的稠化时间、抗压强度、流变性对试验条件的影响并不敏感,保证了其实用性和现场的适应能力,便于现场操作和应用。

3结论

①合理的施工参数及技术措施,是固井质量的保证,固井质量的好坏,是技术措施、施工质量以及水泥浆配方的综合表现,应首先保证施工质量,才能保证固井质量。②采用有效的防漏措施是保证宁东油田固井质量的基础。③通过防窜机理研究,对提高宁东油田的固井质量起到了指导性的作用。

固井施工流程篇（9）

中图分类号：TE25 文献标识码：A

吴起采油厂所在的陕北吴起地区属于鄂尔多斯盆地陕北斜坡构造，属于低压低渗透油藏，而且上部泥岩和砂岩层易塌易漏。通过对采油厂的开况进行分析，在钻井过程中经常发生井漏现象，对固井稳压作业、水泥浆返高造成了比较大的困难。加之，当地洛河层的承压能力比较低，使用常规的水泥浆技术很难保证水泥浆可以返出井口。因此，提高低密度固井质量就成为采油厂需要解决的重要难题。

1固井施工难点

与常规井相比，低压、易漏的长裸眼井往往会遇到更多的技术难题，一般主要有以下几个问题。

（1）井漏问题。在施工作业中，就气井而言，因为注水造成的地层压力异常和气层流体会使水泥发生侵害，水泥浆要返高至地面，封固段会比较长，上下温差比较大，当环空水泥浆液柱压力大于地层承压能力时，就会发生漏失现象。

（2）低密度水泥问题。在固井作业中，采取低密度水泥浆固井可以有效降低环空液柱压力，但是，对于充填型低密度水泥浆或者是漂珠低密度水泥浆，其抗压能力相对较低，很容易因为使用不当而无法满足油气层改造的要求。尤其是在一些地层压力很低的探井中，在钻进时会经常伴随着井漏，而在固井时也会不可避免地发生井漏，因此，解决固井作业中水泥浆漏失下返高不够以及失重问题，成为保证固井质量的重要难题。

（3）长裸眼问题。如果裸眼段比较长，就会导致在封固井段时需要投入大量的水泥，延长固井施工时间；同时，在低压易漏层的影响下，很难做到大排量注替水泥浆，使施工的风险和难度加大。如果使用常规的水泥浆体系，施工压力会大大增加固井的风险，增大的环空液柱压力可能会使地层发生压漏，使水泥将返高受到影响。如果采用低密度水泥浆，则对低密度水泥浆密度和工艺会提出更高的要求。

（4）顶替效率问题。水泥浆的稳定性和流变性是成反比的，即，如果水泥浆的流变性比较好，顶替效率高，那么其稳定性则会降低。在长裸眼井段，因为多个地层和多套压力体系的存在，使井径呈现不规则变化，井眼呈“大肚子”状，在钻井液滞留区域，水泥浆的顶替效果不会很彻底；同时，由于低压易漏层的原因，导致施工排量不能太大，难以形成紊流顶替。

2提高低密度固井质量的措施

2.1平衡压力固井技术

平衡压力固井技术的目的是为了实现高效顶替，使整体压力得到平衡。即在注、替水泥浆的过程中，在保证高效顶替的情况下，通过一定的技术使井下固井流体所形成的环空动液柱压力低于地层的破裂压力，而且，当水泥浆已经置替到相应的环空井段，在水泥浆失重和凝固的情况下，环空液柱压力依旧要大于储层压力，从而对地层的油、气、水窜现象进行控制。

在进行平衡压力固井设计时，需要对地层孔隙和破裂压力进行确定，因此，地层压力剖面就显得非常重要，必须要保证其精确可靠性。采用平衡压力固井技术，最重要的是保证水泥浆在注替过程中的环空动液柱压力处于漏失压力和孔隙压力之间，避免发生窜漏现象。在进行水泥浆候凝失重时，需要结合水泥浆性能，采用一定的工艺来压稳气层，并通过在顶替过程中设计合理的流变参数，实现对环空钻井液的高效置换。

2.2井眼施工措施

（1）通井。通井的目的在于井壁扩划、破除台肩、消除井壁阻点，在作业时，要考虑摩阻变化，对摩阻和遇阻吨位进行区分，不要猛提猛放，防止出现阻卡现象。当在重点和复杂井段无法顺利通井时，可以进行划眼，并上下提放钻柱，消除井壁阻点。在设计通井钻具结构时要充分考虑到井眼轨迹和入井管柱的特殊性。

（2）钻井液性能。促使井壁形成致密和薄而韧的滤饼，是提高固井质量的重要保障。在固井前，需要对钻井液的性能进行优化调整，其黏度、触变性和初终切力是影响固井质量的重要因素。进行钻井液调整和优化时，在保证原钻井液的沉降稳定性和抑制性的同时，可以使用磺化系列处理剂调节，适当提高其PH值，使聚合物钻井液的黏切得到降低，使其胶凝结构发生破坏，避免在顶替过程中出现高压憋泵现象，提高顶替效率和界面的胶结质量。

2.3前置液的设计

研究证明，偏心环空内不同间隙处的流速和流态会因为套管偏心度的增加而发生变化，其中宽窄间隙的流苏差可以达到几十倍。这种情况下，当宽间隙内的液体已经达到紊流时，而窄间隙内的液体却很可能才到达作流层。因此，当水泥浆对钻井液进行顶替时，由于套管偏心度的影响，导致窄环空间隙的钻井液依旧停留在原来的位置，造成钻井液窜槽和环形空间的密封质量变差。所以，为了避免水泥浆界面与偏心环空钻井发生接触，应当使用足量的隔离液来对窄间隙环空的钻井液进行有效驱除。

2.4防窜技术

一般认为，固井后环空气窜的主要原因是由水泥浆候凝时的失重引起的。本文从水泥浆体系和工程工艺措施的角度来进行防窜技术研究。从压力平衡角度来分析，在水泥浆凝结时，只要保证水泥浆静液柱压力大于下部气层的压力，就可以防止环空气窜的形成，因此，可以采用多级固井和尾管悬挂固井技术，即通过减少水泥浆柱长度，对返高进行限制，从而使水泥浆柱压力损失得到降低。也可以采用环空加回压技术，即在完成注水泥作业后，对环控进行加压，使环空中的液柱压力大于气层的压力，避免发生气窜。此外，还可以通过增加水泥浆和钻井液的密度，在水泥浆在顶替到位后，使气层压力受到水泥浆和钻井液的液柱作用，避免气窜的发生，但是该措施只有在浆柱压力大于地层破裂压力且地层破裂压力较大时才可以使用。

结语

选择合适的固井工艺，是提高固井质量的关键，在提高低密度固井质量时，在平衡压力固井的同时，配备相应的固井工艺，提高顶替效率和候凝效果。

固井施工流程篇（10）

中图分类号：TE256 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）37-0231-01

固井质量对于封堵油气水层，防止环空油气水窜，延长油气井使用寿命及后期的酸化压裂开采尤为重要。为提高二界面胶结质量，在选择合适的水泥浆体系的同时，还需要利用扶正器来改善环空水利条件，提高水泥浆顶替效率，改善井眼条件，以提高水泥石胶结质量。本文重点围绕固井施工难点及可能出现的问题，从固井工具出发，优选树脂旋流扶正器来改善固井施工质量，以期为固井施工提供技术参考与借鉴。

1 树脂旋流扶正器结构与特征

1.1 结构

树脂旋流扶正器是一种由高分子树脂材料在模具中经过高温高压一次性一体化铸造而成的固工工具（如图1）。

树脂旋流扶正器由衬套和导叶两部分组成，导叶在衬套四周呈螺旋线排列，导叶之间形成螺旋流道，并且导叶型线为由衬套底部向上扩展的渐开线，其中1为，2为。

1.2 特征

（1）导叶内侧顶部与相邻导叶外侧底部之间的连线与衬套的中心轴线平行；

（2）导叶的导流角为20°至30°；

（3）导叶在衬套表面的高度一致，导叶的内侧面与外侧面的曲度一致；

（4）导叶是4片，呈90°夹角对称均匀分布在衬套周面上；

（5）导叶的两端设置有过渡圆角。

2 树脂旋流扶正器性能分析

树脂旋流扶正器做为刚性扶正器的替代产品，由于其优越的物理性能与化学性能，使其更广泛的应用于各种井型和井下情况中。

2.1 物理性能

在物理性能上，旋流扶正器与其他材质刚性扶正器相比（见表1），具有较高的抗冲击力和屈服强度，使其在使用中不易变形和损坏。同时，它密度低、重量轻，便于搬运和使用，并具有较高的抗高温能力，机械性能可在-40℃―245℃之间保持稳定，而且，其摩擦阻力小，扭矩小，在下套管作业中，可减小下套管阻力。

2.2 化学性能

树脂旋流扶正器的化学性能成惰性，具有抗氧化性和抗腐蚀性且有绝缘性，经过氯化钠（10%）、烧碱（10%）、柴油、硫酸（36%）等腐蚀性液体浸泡，仍可保持良好的机械性能。同时，树脂旋流扶正器的主要材料为树脂，其造价低廉且在生产过程中，不会产生大量废渣、废气和氧化物，因此也更为环保。

3 树脂旋流扶正器作用原理

3.1 形成横向扰流

树脂旋流扶正器具有顺时针螺旋线流道，可改变单一的一维轴向流动顶替方式，形成横向扰流，有利于驱替环空窄间隙死泥浆及附着于井壁的油膜、虚泥饼，从而提高二界面的胶结质量[1]。

3.2 提高套管居中度

由于树脂旋流扶正器具有较高的抗冲击力和较高的屈服强度，承压能力高不易变形的特点，使其在套管串中能够起到刚性扶正的作用，尤其在大位移井中应用效果良好。同时，树脂旋流扶正器可提高套管的居中度，减少由于套管自重造成的偏心环空，减小窜流的发生，并有利于形成紊流顶替，从而提高二界面的胶结质量。

3.3 减少下套管阻力

树脂旋流扶正器较刚性扶正器而言，可减小下套管时套管串的刚性，并且其启动力低、摩擦系数小，从而有效降低下套管时的摩擦阻力，便于下套管作业，由于其导叶和轴线设计成20―30°夹角，在不规则井眼中，井壁可对导叶产生一定的横向分力，可明显减小套管串的遇阻冲击力。

4 树脂旋流扶正器应用

针对大位移井固井施工难点及问题，可以优选树脂旋流扶正器，充分利用其良好的结构性能，以及易形成横向扰流、利于提高套管居中度和有效减少下套管阻力的优势，以提高水泥浆顶替效率，提升固井质量。

4.1 确定施工难点及易发问题

为保证下套管作业及固井施工的顺利进行，考虑到井下情况，对下套管作业及固井过程中可能出现的问题要进行详细分析，针对井斜，考虑好套管下入磨阻大的难题；针对水泥封固段长，水泥浆易脱水稠化，造成憋泵；并且容易发生窜槽，造成钻井液污染水泥浆，影响封固质量；以及垂直封固段长，施工泵压高；水泥浆环空静液柱压力高，易压漏地层，水泥浆携砂能力强，在小井眼处，易造成憋泵等。

4.2 完善固井施工措施

在确定管串结构的基础上，明确扶正器选择与安放。为提高套管居中度，减少环空偏心，减小下套管摩擦阻力，提高水泥浆顶替效率及固井质量，对井下部油层段采用树脂旋流扶正器，上部使用弹性双弓扶正器。对水泥浆体系也要进行合理选择，为减小施工危险，保证施工顺利，还要进一步完善现场施工措施。如固井前大排量洗井，将井内岩屑携带出来；固井前降低钻井液粘切，提高水泥浆顶替效率；合理使用前置液，清洗井壁及套管壁；使用重泥浆顶替，减小固井施工泵压；控制注水泥排量及顶替排量，防止憋泵的发生。

最后通过声幅图及声波变密度测井，对采用树脂旋流扶正器的井段进行质量测定。

5 结束语

（1）树脂旋流扶正器一般使用在油层井段效果比较明显，可以通过声幅及变密度测井进行检测，以确定加树脂旋流扶正器的位置第1、第2界面固井质量。

（2）根据不同井型和井况，优选扶正器组合，在保证固井质量的同时，既能满足套管的顺利下入，又可降低生产成本。

（3）树脂旋流扶正器造价低且环保，可在一定程度上节约成本且不会造成环境污染。

参考文献

[1] 舒秋贵.在旋流扶正器作用下环空液体流动规律的实验研究.西部探矿工程.2005，17（10）：55 -57

固井施工流程篇（11）

中图分类号： TE256 文献标识码： A 文章编号： 1009-8631（2011）03-0039-02

永3断块为老区调整区块，是管理局重点产能建设项目。由于该断块为一多油层、中高渗透、常压低饱和、稀油的复杂断块油藏，使用常规水泥浆固井时层间窜槽严重，固井质量差，且水泥浆上返高度受限，上部套管腐蚀严重。

1 主要技术难点

（1）断层多、断块小、东西断层分带，南北断层分块。

整个断块存在断层30条，断距5-350m，断块数23个，断块面积0.06-0.5km2，断块多易造成固井施工漏失、窜槽情况出现。并且，Ⅲ类油藏油砂体多，含油井段从1930到2200米，跨度大，这些都为提高固井质量制造了困难。

（2）该区块为了保护套管，要求固井时水泥浆返至地面。

封固段较长（2000-2600米），造成环空液柱压力高，采用常规水泥浆体系固井时容易出现井漏，或上漏下窜的情况；长封固段还会造成水泥浆凝固过程中失重，导致下部高压层流体发生窜槽，影响固井质量。

（3）本区域井眼轨迹复杂。

本区域将实施绕锥多靶点水平井、跨层水平井等特殊工艺井，井眼轨迹复杂。井斜的加大和井眼轨迹的变化使得套管容易贴向井壁一边，导致套管居中度差，严重影响水泥浆的顶替效率。

（4）邻井生产对固井质量影响较大。

由于注水井不停注、生产井抽汲，造成地层流体压力总是动态变化，对井下干扰大，而且不好消除，对固井水泥浆凝固有较大的影响。该区块一部分井采取了分采分注、同井采注等工艺措施，对固井质量的要求进一步提高。

2 主要技术措施

（1）提前停注、停产、释放地层压力。

为提高固井质量，在二开之前与该井有关的所有注水井停注，在固井之前直到固井24小时之后停止相关层位的抽油井生产，消除动态油气水对水泥浆侯凝时的干扰，为水泥浆提供一个相对“安静”的侯凝环境。

（2）通过优选，采用“双凝、双密度”水泥浆体系。

“双凝、双密度”水泥浆体系就是把水泥浆分为上下两段。上部井段使用缓凝时间较长的低密度水泥浆体系，以降低环空液柱压力，防止压漏地层情况发生；下部井段使用缓凝时间相对较短的常规密度增韧膨胀水泥浆体系，以提高水泥浆自身的防漏性能，提高水泥石胶结强度和抗折强度，有效补偿水泥石的体积收缩，保证水泥石与地层的致密胶结，防止窜流发生，有利于提高固井质量。

上下两段水泥浆稠化时间相差1.5―2小时，水泥浆体系从井底自下而上凝结，当下部水泥在侯凝过程中发生失重现象时，上部水泥浆尚处在可流动状态，能够保持对下部水泥浆的有效压力，避免了因下部水泥浆失重造成的窜槽。

（3）在工艺技术方面，通过增加扶正器的入井数量，在主要油层加足套管扶正器（每根套管加一只），提高套管的居中度，提高水泥浆顶替效率。

（4）在主要油层段以上30-50米井段安放管外封隔器，阻断地层流体的上窜通道。

（5）下套管前必须通井，固井施工前调整好钻井液性能，在保证井下安全的情况下，尽量降低粘度和切力，并大排量洗井两周以上，井内无沉砂、井壁稳定、确保压稳油层。

（6）为平衡注水泥施工过程中的地层压力，部分井在固井之前先注入井内15-20m3密度高于钻井液密度0.20-0.25g/cm3的加重钻井液，实现“压稳”。

（7）保证固井施工的连续性，控制好施工参数，替泥浆排量尽量采用紊流顶替，以满足提高水泥浆顶替效率的需要。

（8）应用固井新技术，通过提前向泥浆中添加泥饼改性剂，固井时加入凝饼形成剂，实现二界面整体固化胶结，显著提高二界面固井质量。该区块共有5口井应用此项技术，一界面固井质量均为优质，二界面固井质量均为良好。

3 应用情况

在大量的资料研究、室内试验的基础上，该技术在实施以来永3断块应用该套固井施工方案进行现场施工共完成油层固井作业24口，固井施工顺利，合格率100%，优质率95.8%，固井质量比使用前有了显著的提高，使该区块的固井技术难题得到了很好的解决。

4 结论与建议

（1）“双凝、双密度”水泥浆体系可有效提高该区块固井质量，保护油层套管。