其次部分固井基礎(chǔ)學(xué)問

第一章基本概念

1、什么叫固井？

固井是指向井內(nèi)下入肯定尺寸的套管串，并在其四周注以水泥漿，把

套管與井壁緊固起來的工作。

2、什么叫擠水泥？

是水泥漿在壓力作用下注入井中某一特定位置的施工方法。

3、固井后套管試壓的標(biāo)準(zhǔn)是什么？

5英寸、51/2英寸試壓15MPa,30分鐘降壓不超過0.5MPa,7英寸,

95/8英寸分別為lOMPa和8MPa,30分鐘不超過0.5MPa；103/4—133/8

英寸不超過6MPa,30分鐘壓降不超0.5MPa。

4、什么叫調(diào)整井？

為挽回死油區(qū)的儲量損失，改善斷層遮擋地區(qū)的注水開發(fā)效果以與調(diào)

整平面沖突嚴(yán)峻地段的開發(fā)效果所補(bǔ)鉆井叫調(diào)整井。

5、什么叫開發(fā)井？

亦屬于生產(chǎn)井的一種，是指在發(fā)覺的儲油構(gòu)造上第一批打的生產(chǎn)井。

6、什么叫探井?

在有儲油氣的構(gòu)造上為探明地下巖層生儲油氣的特征而打的井。

7、簡述大慶油田有多少種不同并別的井？

有探井、探氣井、資料井、檢查井、視察井、標(biāo)準(zhǔn)井、生產(chǎn)井、調(diào)整

井、更新井、定向井、泄壓井等。

8、什么叫表外儲層？

是指儲量公報(bào)表以外的儲層（即未計(jì)算儲量的油層）。包括：含油砂巖

和未劃含油砂巖的全部含沒產(chǎn)狀的儲層。

9、固井質(zhì)量耍求油氣層底界距人工井底不少于多少米？探井不少于多

少米？

固井質(zhì)量要求，調(diào)整井、開發(fā)井油、氣層底界距人工井底不少于25米

（探井不少于15米）。

10、調(diào)整井（小于等于1500米）按質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)井斜不大于多少度？探井

（小于等于3000米）按質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)井斜不大于多少度？

調(diào)整井按質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)井斜不大于3度。探井按質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)井斜不大于5度。

1K調(diào)整井（小于等于1500米）井底最大水平位移是多少？探井（小

于等于3000米）井底最大水平位移是多少？

調(diào)整井井底最大水平位移是40米。探井井底最大水平位移80米。

12、目前大慶油田常用的固井方法有哪幾種？

（1）常規(guī)固井（2）雙密度固井（變密度固井）（3）雙級注固井（4）

低密度固井（5）尾管固弁

13、目前大慶油田形成幾套固井工藝？

（1）多壓力層系調(diào)整井固井工藝技術(shù)。

（2）水平井固井工藝技術(shù)。

（3）斜直井固井工藝技術(shù)。

（4）小井眼固井工藝技術(shù)。

（5）深井與長封井固井工藝技術(shù)。

（6）欠平衡固井工藝技術(shù)。

14、水源頭是用來完成注水源作業(yè)的專業(yè)工具，常用的有哪幾種？

（1）簡易水泥頭；（2）單塞水泥頭；（3）雙塞水泥頭；（4）尾管固井水泥

頭。

15、51/2〃水泥頭銷子直徑為多少毫米？

51/2〃水泥頭銷子直徑為24mm。

16、常用的套管有哪些規(guī)格？

5"、51/2"、7〃、75/8"、85/8"、95/8”、103/4"、123/4〃、

133/8"、20"等。

17、簡述技術(shù)套管與油層套管的作用？

技術(shù)套管是封隔困難地層，保證固井順當(dāng)進(jìn)行，安裝井口裝置，支承

油層套管重量，必要時(shí)可當(dāng)油層套管運(yùn)用。

油層套管是封隔油、氣、水層與其它不同壓力的地層，如因愛護(hù)套管

形成油氣通道，滿意開采和增產(chǎn)措施的須要。

18、常用扶正器的規(guī)格有哪些？

5X51/4,51/2X71/2,51/2X81/2,51/2X93/4,95/8X12

1/4,133/8X173/4o

19、上膠塞的作用是什么？

（1）在管內(nèi)隔開水泥漿和泥漿或清水；

（2）刮掉管內(nèi)壁上的泥漿和水泥漿混合物。

（3）傳遞替泥漿終止信號。

（4）進(jìn)行油層套管試壓。

20、實(shí)際施工時(shí)間和稠化時(shí)間的關(guān)系？稠化時(shí)間所規(guī)定的稠度值一般

取多少BC?

實(shí)際施工時(shí)間再加1個(gè)小時(shí)或1個(gè)半小時(shí)即稠化時(shí)間，稠化時(shí)間所規(guī)

定的稠度值一般取50—70BCo

21、大慶長垣由北向南包括幾個(gè)三級構(gòu)造？

自北向南依次為依次為：喇嘛甸、薩爾圖、杏樹崗、高臺子、太平屯、

葡萄花、敖包塔等七個(gè)構(gòu)造。

22、大慶油田中部含油組合的油層組有哪些？

大慶油田共有10個(gè)油層組，依次是薩零組、薩一組、薩二組、薩三組、

葡一組、葡二組、高一組、高二組、高三組、高四組。

23、大慶油田的標(biāo)準(zhǔn)層是指哪一段，巖性是什么？

標(biāo)準(zhǔn)層是指嫩二段底部的一層劣質(zhì)油頁巖。

24、大慶油田的斷層屬于哪一類型？

主要屬于斷距不大，延長不太長的正斷層。

25、扶正器作用是什么？目前運(yùn)用類型有幾種？

套管能下至預(yù)定井深并促使套管位于井眼中心。

目前運(yùn)用的扶正器類型有弓形扶正器，彈性限位扶正器，剛性扶正器,

旋流扶正器。

26、A級水泥運(yùn)用深度與溫度是多少？

A級水泥運(yùn)用深度范圍0—1828.8井深，溫度至76.7℃。

27、G級水泥運(yùn)用深度與溫度是多少？

G級水泥運(yùn)用深度范圍0—2440米井深，溫度至93℃。

28、固井后，出現(xiàn)水泥塞的可能緣由有哪些？

（1）鉆井液性能不好，石粉沉淀，出現(xiàn)假塞現(xiàn)象；

（2）套管長度與實(shí)際長度不符；

（3）浮箍、浮鞋失靈，敞壓時(shí)管內(nèi)回流水泥漿；

（4）替泥漿時(shí)，泥漿中混有水泥漿。

29、什么叫水泥漿“失重”現(xiàn)象？

固井后，水泥漿在凝固過程中由于膠凝和橋堵緣由，其液柱壓力降低

的現(xiàn)象稱為水泥漿“失重”。

30、什么叫多級注水泥固井？

依據(jù)井下條件，需利用雙級箍實(shí)現(xiàn)兩次或多次注水泥的特別工藝固井

方法。

31、運(yùn)用封隔器的作用是什么？

（1）密封技術(shù)套管，防止下部靈敏地層受泥漿和水泥漿污染。

（2）防止高壓層間的相互溝通。

（3）可隔離循環(huán)漏失層，減輕水泥對地層的壓力。

（4）雙級注水泥時(shí)，不必等待一級凝固時(shí)即可注入其次級水泥。

32、尾管固井有哪些特點(diǎn)？

（1）水泥漿稠化時(shí)間的確定：從混配水泥漿起至多余水泥漿完全循環(huán)

出井口為止。考慮肯定平安系數(shù)。

（2）對尾管懸掛器與短方鉆桿等工具，耍講行仔細(xì)全面檢杳。

（3）下井鉆桿要仔細(xì)通內(nèi)徑。

（4）對下井套管內(nèi)徑要用通徑規(guī)檢查。

（5）尾管與套管重疊段選150-300米，對尾管掛進(jìn)行懸掛實(shí)力校核。

（6）對鉆具長度，鉆桿收縮距，要仔細(xì)計(jì)算。

（7）要進(jìn)行流變學(xué)設(shè)計(jì)。

（8）在注水泥施工結(jié)束時(shí)，要保持回壓、以防管外水泥漿倒返。

33.U型管效應(yīng)是怎樣形成的？

答：所謂U型管效應(yīng)即固井時(shí)套管內(nèi)出現(xiàn)的真空現(xiàn)象，一般這種狀況

是由于水泥漿密度大于泥漿密度，由于密度不同在注水泥時(shí)造成管內(nèi)外的

靜壓差，當(dāng)管內(nèi)外的靜壓差大到肯定值，使這個(gè)值足夠克服整個(gè)流體的沿

程阻力之和時(shí)，管內(nèi)流體便會產(chǎn)生自由落體運(yùn)動。隨著自由落體運(yùn)動速度

的增大，泵入的流體不能填滿管內(nèi)便形成一真空段，即發(fā)生了U型管效應(yīng)。

34.生位到井底是如何規(guī)定的？為什么？

答：生位到井底這段距離一般約為每1000米井深為10米，這主要是

為了替泥漿時(shí)膠塞刮掉套管內(nèi)壁泥餅存于此而定的，一般認(rèn)為1000米的管

內(nèi)泥餅約需10米的套管內(nèi)容積。

35.高壓異樣地層（憋壓層）會給固井質(zhì)量造成肯定的影響，目前常

見的憋壓層類型有哪些？

答：常見的憋壓層類型有：（1）透鏡體型（2）砂巖層尖滅型（3）滲

透率改變型（4）斷層遮擋型（5）套斷型（6）復(fù)合型（7）堵水型。

36.易漏井有哪幾種施工工藝技術(shù)？

答：主要是應(yīng)用雙級注注水泥工藝技術(shù)、雙密度注水泥工藝技術(shù)，施

工時(shí)主要是限制水泥密度和泵壓、泵速。

37.固有高壓層的井，主要有何種措施？

答：主要是考慮運(yùn)用套管外封隔器，運(yùn)用抗竄的特種水泥和外加劑，

隔離液要適當(dāng)削減，水泥漿密度限制好。

38.流淌阻力主要受哪幾種因素影響？

答：影響流淌阻力的主要因素有：流體的流速、密度和流度參數(shù)，以

與流體通過的當(dāng)量直徑等。

39.隔離液的設(shè)計(jì)應(yīng)留意哪些？

答：隔離液的設(shè)計(jì)首先?？紤]充分隔離開水源漿和鉆井液另外還耍考

慮隔離液的運(yùn)用，因其一般密度較低，會對環(huán)空液柱壓力造成肯定影響，

影響壓穩(wěn)。

40.有碰壓顯示，試不住壓怎么辦？

答：即有碰壓顯示，說明已碰壓，在解除假碰壓可能的狀況下，檢查

地面管匯和泵車管匯，看是否有短路部分，假如有整改后重新試壓，確保

地面無問題，可判定為套管串有短路部分，應(yīng)停止試壓活動。

第四章固井設(shè)計(jì)學(xué)問

固井設(shè)計(jì)包括套管柱設(shè)計(jì)和注水泥施工設(shè)計(jì)

一、套管柱設(shè)計(jì)

套管柱設(shè)計(jì)的目的在于保證套管平安下入，使套管柱滿意注水泥作業(yè)

和后期完井作業(yè)須要。因此要求入井套管必需有足夠的強(qiáng)度（但不奢侈），

合適的居中度。

（一）套管強(qiáng)度計(jì)算方法

套管柱強(qiáng)度包括：抗拉強(qiáng)度、抗擠強(qiáng)度、抗內(nèi)壓強(qiáng)度

中油集團(tuán)公司頒布的“固井技術(shù)規(guī)定”中要求，在設(shè)計(jì)套管柱時(shí)，抗

拉強(qiáng)度必需大于L6—1.8（技套、表層1.6以上）；抗擠強(qiáng)度大于1.125；

抗內(nèi)壓強(qiáng)度大于1.1。

1、套管的軸向拉力與拉抗強(qiáng)度

-3

Fo=SqlX10

F。一套管承受的軸向拉力，KN

q一套管單位長度的各義重力，N/m

1一套管段長，m

上式計(jì)算為井口處套管所承受的軸向拉力。

事實(shí)上在一口井上，井口套管承受的軸向力最大，在抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)中，

井口最為關(guān)鍵。

在實(shí)際下套管過程中，套管要受到鉆井液的浮力，因此套管上各處所

受的拉力要比在空氣中小，考慮浮力時(shí)，井口套管所受的拉力%,為

-3

Fm=Sql（l-Pd/ps）X10

式中：Pd-鉆井液密度，g/cm3

葭一鋼材（套管）密度（取7.8）g/cm3

我國在對套管設(shè)計(jì)時(shí)，一般不考慮浮力的減輕作用。通常用套管在空

氣中的重力來考慮軸向拉力，認(rèn)為浮力被套管柱與井壁之間摩擦抵銷。

在定向井與水平井中，套管彎曲會引起附加應(yīng)力。

當(dāng)注入水泥漿量較大，在水泥漿未返出套管底部時(shí)，管內(nèi)液體較重，

將對套管產(chǎn)生一個(gè)附加接應(yīng)力，F(xiàn)c

2

Fc=h(Pc-Pd/1000)?dcin?Ji/4

式中：艮一注水泥產(chǎn)生的附加力，KN；

h—管內(nèi)水泥漿高度，m

Pc、Pd-水泥漿、鉆井液密度，g/cm3

dm一套管內(nèi)徑。

當(dāng)注水泥過程中，流淌套管時(shí)，應(yīng)考慮該力。

其它附加力：下套管過程中的動載，如上提時(shí)附加力；注水泥時(shí)泵壓

改變等。這些附加力很難計(jì)算。

抗拉平安系數(shù)S,計(jì)算

SLF/F。

F為雙套管理論上能承受的最大拉伸力(接頭拉伸強(qiáng)度)，KN；

F。一計(jì)算點(diǎn)以下井段套管在空氣中重力。

2、套管承受的外擠力與抗擠強(qiáng)度

套管承受的外抗壓力，主要來自管外液柱壓力，地層中流體壓力，高

塑性巖石的側(cè)向力與其它作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的壓力。

一般狀況下，在常規(guī)套管設(shè)計(jì)中，外抗壓力按最危急的狀況考慮，即

按套管內(nèi)全部掏空；套管承受鉆井液柱壓力計(jì)算，其最在外擠壓力為：

P1IC=9.81XPdXDXU

P%一套管承受的外擠力。MPa

Pd—管外鉆井液密度

D一計(jì)算的井深

從式中可以看出，套管底角所受的外擠力最大，井口處最小。

套管的抗擠強(qiáng)度：指套管在外擠力作用下，失圓、擠扁時(shí)的最大外擠

壓力數(shù)值，一般從甲方手冊查閱。

在有軸向載荷時(shí)的抗擠強(qiáng)度

在軸向力作用下，套管能夠承受外擠或內(nèi)壓實(shí)力是會發(fā)生改變的，或

者說，是與地面做的抗擠或抗內(nèi)壓強(qiáng)度是不一樣的。

假定套管自重引起的軸各拉應(yīng)力為。刀由外擠或內(nèi)壓引起的圓周向應(yīng)

力為?！蛱坠転楸”诠埽?。.比。［小得多，可忽視不計(jì)，因此可只考慮

軸向拉應(yīng)力。2和周向應(yīng)力。,二維應(yīng)力，依據(jù)第四強(qiáng)度理論，套管發(fā)生破

壞的強(qiáng)度條件為：

222

0~z+。t-OzOt=0"s

。、為套管鋼材屈服強(qiáng)度，Mpa

22

（。Z/。s）-OzOt/0s+（ot/os）=1

即為橢圓方程：Oz/Os為橫軸，為縱軸，為畫出應(yīng)力圖軸為雙

軸應(yīng)力橢圓。

考慮軸向拉應(yīng)力時(shí)，套管的抗擠強(qiáng)度計(jì)算為近的采納下式：

Pcc=Pc（1.03-0.74F/K）

式中:1\一存在軸向拉力時(shí)的最大允許抗外擠強(qiáng)度，Mpa

P,：一原軸向力時(shí)的套管抗外擠強(qiáng)度（手冊P160-177）

%一軸向拉力，KN

理一套管管體屈服強(qiáng)度（手冊P160—177）

E式在0.1WF/RW0.5范圍內(nèi)計(jì)算誤差與理論計(jì)算值在2%以內(nèi)。

抗擠平安系數(shù)

Sc=Pc（或Pcc）/Poe

3、套管承受的內(nèi)壓力與抗內(nèi)壓強(qiáng)度

套管承受的內(nèi)壓力來源：①地層流體（油氣水）進(jìn)入套管產(chǎn)生的壓力;

②生產(chǎn)中特別作業(yè)（壓裂、酸化、注水）時(shí)的外來壓力。

當(dāng)井口放開時(shí)，套管內(nèi)壓力等于套管內(nèi)流體產(chǎn)生的壓力；

當(dāng)井口關(guān)閉時(shí)，內(nèi)壓力等于井口壓力與流體壓力之和。

通常井口內(nèi)壓力有三種確定方式：

（1）假定套管內(nèi)完全充溢自然氣，則井口處內(nèi)壓力近似表示為：

p_p1155X10-4GI.

式中：Pi一井口內(nèi)壓力，Mpa

P〃一井底自然氣壓力，Mpa

L一井深，m

G—自然氣與空氣密度之比，一般取G=0.55

（2）以井口防噴器能承受的壓力作為井口內(nèi)壓力。

（3）以套管鞋處的地層裂開壓力值確定井口內(nèi)壓力0

Pi=L（G「+AG「）

G『一套管鞋處地層裂開壓力梯度，MPa/m

△Gf—附加系數(shù)，一般取0.0012MPa/m。

在上述三種方案中，一般采納套管內(nèi)完全充溢自然氣時(shí)的井口處內(nèi)壓

力米計(jì)算。即第一種狀況。

套管的抗內(nèi)壓強(qiáng)度指套管在內(nèi)壓力作用下發(fā)生爆列時(shí)的內(nèi)壓值。

套管的抗內(nèi)壓平安系數(shù)：

Si二P理/Pi

P理一套管最小屈服強(qiáng)度下的抗內(nèi)壓力，MPa；

Pi—計(jì)算點(diǎn)處實(shí)際承受的內(nèi)壓力。

（二）套管柱強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法

1、等平安系數(shù)法：基本思路是各危急載面上的最小平安系數(shù)等于或大

于給定的平安系數(shù)。

設(shè)計(jì)時(shí)，先考慮下部套管抗擠（通常水泥面以上磁管外應(yīng)考慮雙軸應(yīng)

力，再考慮上部套管應(yīng)滿意抗拉與抗內(nèi)壓要求）。

2、邊界載荷法（拉力余量法）：此法抗擠強(qiáng)度設(shè)計(jì)與等平安系數(shù)法相

同?？估瓘?qiáng)度采納：以抗拉設(shè)計(jì)的第一?段套管的可用強(qiáng)度二抗拉強(qiáng)度/平安

系數(shù)；邊界載荷（拉力余量）二抗拉強(qiáng)度-可用強(qiáng)度。

以抗拉設(shè)計(jì)的其次段套管的可用強(qiáng)度二抗拉強(qiáng)度-邊界載荷以各段均按

同一個(gè)邊界載荷來用可用強(qiáng)度。

優(yōu)點(diǎn)：套管各段邊界載荷相等，套管受拉時(shí)，各段拉伸余量相等，避

開奢侈。

3、最大載荷法：基本思路是將套管按表層、技套、油層分類，每一類

套管按其外載性質(zhì)大小進(jìn)行設(shè)計(jì)。其方法為：

先按內(nèi)壓力篩選套管，再按有效外擠力與拉應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計(jì)。

4、AMOCO法，獨(dú)特之處：抗擠考慮受拉影響（雙軸），計(jì)算外載時(shí)考慮

按掩處受力，計(jì)算內(nèi)壓時(shí)考慮抗應(yīng)力影響。

5、BEB法：圖解法，計(jì)算外擠內(nèi)壓時(shí)考慮拉力的影響，拉應(yīng)力按浮重

計(jì)算，并考慮浮力作用在套管鞋底部截面上使底部受壓應(yīng)力。

6、前蘇聯(lián)設(shè)計(jì)方法：該方法比較繁瑣，一般不常應(yīng)用，略。

目前，我國常采納等平安系統(tǒng)法和BEB法。

（三）套管伸長與回縮

1、套管在外力作用下伸長

AL=FL/AE

F一外力，N；

L—套管總長，m；

A一套管截面積，n?’；

E一套管鋼材的彈性模量，E=206X10GKpa=206X109Pa

2、套管在自重作用下的伸長

A>WL2/2AE

W一單位長度套管所產(chǎn)生的重力，N/m

3、套管在泥漿中（下入井后）的伸長一一閱歷公式

2-7

A1=7.854-pn/4XLX10

Pm一鉆井液密度，g/cm3

4、套管在熱應(yīng)力作用下，伸長（縮短）量

△lr=L??AT

C一為鋼材料的熱膨脹系數(shù)；C=12.1XlOWm?℃

△T一套管變形前后的溫差，℃

在井眼中，由于溫度改變作用，套管伸縮量

5、固井后套管回縮距計(jì)算

固井后，由于下部封固段水泥的凝固，使井口套管承受的自重明顯削

減，原來已拉伸的套管會由于受力的削減而回縮，因此要求從井口斜放套

管回縮的距離，以保證套管不致于被拉段。

套管回縮距計(jì)算，公式：

△L-L自/10E（L固P綱一L總P?i）

△L一套管回縮距，m；

L自一自由段套管長度，m；

L固一封固井段套管長度，（封固段長）m；

L總一套管總長，m；

P制一鋼的密度，g/cm3；

Pm—泥漿密度，g/cm3；

E一鋼的彈性模量，2.06X108KPao

鉆井測試手冊P350頁也供應(yīng)了一套閱歷公式：

-7

△L=7.854-pn/2LHlX10

Pm—泥漿密度，g/cm3；

L同一封固段套管長度，m；

1一自由套管長度，m

（四）定向井套管強(qiáng)度設(shè)計(jì)

在彎曲井段，套管彎曲應(yīng)力對套管抗拉抗內(nèi)壓強(qiáng)度影響較大。

1、定向井中套管管體允許的彎曲半徑，舉薦運(yùn)用下式：

R=ED/200YPK,K2

式中：R一允許的套管彎曲半徑，cm

E—鋼材彈性模量，206X106Kpa

D一套管外徑，cm

YL鋼材的屈服極限，KK,甲方手冊P206表3-18

K一抗彎平安系數(shù)，取1.8

心一螺紋聯(lián)接處的平安系數(shù)，K=3

井眼曲率K與井眼軌跡半徑R。關(guān)系

Ro=5730/K

R。一井眼軌跡半徑

K一曲率(°/lOO.m)

要想使套管平安入井，必需滿意：R<Ro

2、套管彎曲應(yīng)力

。r5=DE/2OORo=DEK/1146000

。彎一定向井套管產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力

K一井眼曲率(全角改變率)，°/100m

3、定向井內(nèi)允許的套管軸向當(dāng)量載荷

Q=W+。彎A

Q一套管柱上的軸向當(dāng)量載荷，KN；

W一彎曲套管以下全部套管重點(diǎn)，KN；

J

A一套管壁截面積，cmo

4、定向井眼上提套管時(shí)的摩擦阻力

F二fWiSina

F一摩擦阻力，KN；

K一套管段重，KN；

f—摩擦系數(shù)，裸眼取0.6,套內(nèi)取0.3

a一段井斜角

5、上提套管平安系數(shù)

S二套管抗拉強(qiáng)度/合成提力+累計(jì)摩擦力

二、注水泥設(shè)計(jì)

（一）壓穩(wěn)

壓穩(wěn)設(shè)計(jì)的目的在于固井時(shí)和固井后水泥漿侯凝過程中，環(huán)空液柱壓

力大于地層壓力，小于地層孔隙壓力，保證既能壓穩(wěn)地層（尤指高壓層），

防止發(fā)生油氣水竄入水泥環(huán)；又能有效地杜絕壓漏地層。

1、壓穩(wěn)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的因素

（1）環(huán)空鉆井液密度與鉆井液柱壓力；

（2）前置液、密度、隔離段長與液柱壓力。

（3）水泥漿柱的分段密度、段長，液柱壓力。

（4）流淌阻力；

（5）地層孔隙壓力（高壓層）；

（6）地層裂開壓力。

2、壓穩(wěn)設(shè)計(jì)滿意條件

（1）高壓層井段

環(huán)空液柱壓力,地層孔隙壓力

（2）欠壓易漏井與

環(huán)空液柱壓力〈地層裂開壓力

在高壓層與漏失層在一口井同時(shí)存在的狀況下，固井設(shè)計(jì)必需以壓穩(wěn)

為前提條件。

（二）流體方案設(shè)計(jì)

1、水泥漿方案

（1）水泥漿密度。水泥漿密度必需滿意地層防漏要求和封固井段的特

點(diǎn)耍求。

（2）水泥漿配方。水泥漿配方的選擇以確定的水泥漿密度、井深、井

溫柔地層水、氣特點(diǎn)來選擇。一般來說，依據(jù)井深和地層水特點(diǎn)來選擇油

井水泥級別（A級運(yùn)用于0—1828m,G級適用于0—2440m）,依據(jù)井底溫度

選擇抗高溫外加劑，包摻料，依據(jù)地層壓力、滲透性確定水泥漿的防竄、

防滲性能。目前，在大慶地區(qū)，一般調(diào)整井、開發(fā)井均采納A級水泥，井

深大于1800m的探井，采納G級油井水泥，深井（3000m以上）全部采納G

級混石英砂抗高溫水泥漿體系。

（3）水泥漿主要性能要求

稠化時(shí)間：滿意施工要求，一般狀況下要求不低于施工時(shí)間加1小時(shí)

30分鐘。

流淌度：要求2220mm。

失水：依據(jù)油藏特點(diǎn)不同而不同，一般低滲油敏對油層愛護(hù)要求較高

時(shí).，采納低失水水泥漿，失水量限制在300ml以下，有特別要求的按要求

調(diào)整水泥漿失水量。

初始稠度：耍求水泥漿必需有較低的初始稠度（W15Bc）。

抗壓強(qiáng)度：為滿意完井期間射孔、酸化壓裂等作業(yè)要求，水泥石必需

有足夠的抗壓強(qiáng)度。對常規(guī)水泥漿，要求水泥石的抗壓強(qiáng)度：24小時(shí)18MPa,

48小時(shí)20MPa；對低密度水泥漿，24h抗壓強(qiáng)度應(yīng)大于12MPa,48h抗壓強(qiáng)

度大于MMPao

2、前置液方案

運(yùn)用前置液的目的在于有效沖洗附著在井壁和管壁上的殘余鉆井液，

隔離鉆井液和水泥漿，并適應(yīng)調(diào)整環(huán)空液柱壓力，為替凈和壓穩(wěn)創(chuàng)建條件。

前置液包括沖洗液和隔離液。

（1）前置液方案選配依據(jù)

選配前置液方案主要依據(jù)鉆井液類型，關(guān)鍵時(shí)確定沖洗液。一般來說,

運(yùn)用油基鉆井完井，附著在井壁與管壁上的油膜難以沖洗，要求沖洗液必

需對油膜有較強(qiáng)的乳化沖洗效果。而一般的水包油鉆井液體系則易于沖洗,

因而對沖洗液選擇條件較為寬松。

（2）前置液的性能要求

與鉆井液和水泥漿具有良好的相容性；

沖洗液密度滿意壓穩(wěn)要求。

3、頂替液

頂替液設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于平衡施工過程中管內(nèi)外壓差，降低施工壓力，

保證施工平安。在地面設(shè)備許可的條件下，應(yīng)盡可能采納較低密底的鉆井

液或者采納清水做頂替液，以削減或避開固井后鉆井液中固相沉淀而出現(xiàn)

的假水泥塞。

（三）注水泥施工參數(shù)設(shè)計(jì)

1、井眼容積

V.=En△H./4

式中V,為封固段井段容積；AH-分別為第I井段段長與對應(yīng)的井

徑。

2、套管外容積

即封固段內(nèi)由套管外所圍的圓柱所占的體積。

2

Vc=nDiH/4

式中「為套管外容積，必為套管外徑，H為封固段長度。

3、環(huán)形容積

井壁和套管之間環(huán)空所占的體積。

V產(chǎn)Vw-Vc

4、水泥塞體積

指碰壓座（浮箍、承托環(huán)、阻流板等）到井底之間的一段套管內(nèi)容積,

固井后，這里充溢水泥。

V=n（九-2t＞（L-Ls）/4

式中k為水泥塞體積，t為套管壁厚，L為井深，L為碰壓座下深。

5、設(shè)計(jì)水泥體積

VCOT=Va+Vs+Vf

式中，明為水泥漿附加量，附加系數(shù)依據(jù)地區(qū)注水泥閱歷系數(shù)而定。

6、干水泥用量

M二％/q

式中M為干水泥用量，q為單位水泥造漿體積。

造漿量q因水泥漿配方、性能要求不同而不同。一般常規(guī)水泥漿（A、

G級原漿)每袋水泥造漿量可用下式表示：

q=15.873+(50-15.873PC)/(Pc-l)

式中P.為設(shè)計(jì)水泥漿密度。

7、替鉆井液量

V^Evili

w、L分別表示生位以上不同壁厚管柱的每米內(nèi)容積和段長。

8、用水量計(jì)算

總用水量二注隔離液用水+注水泥漿用水+頂替用水+洗車用水

9、施工泵壓計(jì)算

Pp=(PHA-PHC)+AP

式中Pp表示施工最高壓力；PHA表示環(huán)空液柱最高壓力，PM表示管內(nèi)液

柱壓力，AP為流淌阻力，可用下式表示為：

△P=0.2LV2fP/D

L一套管長度，m；

P一流體密度，g/cmS

V—流速，m/s；

D一套管直徑，cm；

f一流體范圍摩抗系數(shù)，f=0.00454+0.644R/73

當(dāng)&二2100時(shí).,f=0.00758

△P也可以用以下閱歷公式表示：

△P=0.00098L+(3-4)MPa。

式中L為井深。

10、井底循環(huán)溫度計(jì)算

T=To+108L/168

式中，T為井底循環(huán)溫度（℃）,T。為循環(huán)出口溫度（C）,L為井

深。

第五章常見固井事故應(yīng)急預(yù)案

循環(huán)洗井階段

1、循環(huán)洗井壓力過高怎么辦？

理論上講，循環(huán)壓力只應(yīng)是沿程阻力作用的結(jié)果。假如由于①洗井不

充分，泥漿中固相含量過高；②泥漿粘度以與切力過高；③井壁坍塌脫落

造成環(huán)空不暢等緣由，應(yīng)加大洗井排量或處理泥漿性能后使壓力降至正常

值以后方可施工。

假如是由于環(huán)空間隙過小，導(dǎo)致環(huán)空流速過快，應(yīng)適當(dāng)降低洗井排量,

以防止沖垮井壁或坍塌。

2、在洗井過程中發(fā)覺泥漿中有油氣顯不應(yīng)如何處理？

首先應(yīng)推斷是否是油氣侵造成的，如長時(shí)間大量的油氣顯示，則應(yīng)提

高泥漿比重，延長循環(huán)時(shí)間，適當(dāng)提高洗井排量，直至油氣消逝。

3、在洗井過程中如發(fā)覺水浸造成泥漿密度有明顯降低，應(yīng)怎么辦？

答:應(yīng)提高泥漿比重。

4、循環(huán)洗井時(shí)如發(fā)覺微漏應(yīng)加何處理？

答：應(yīng)接著加大排量循環(huán)，如漏失加重，應(yīng)進(jìn)行堵漏處理，如循環(huán)一

段時(shí)間以后，形成泥餅，微漏停止，方可固井。

5、鉆進(jìn)井漏處理以后假如在循環(huán)洗井時(shí)泥漿多返，應(yīng)如何處理以待固井？

答：應(yīng)延長洗井時(shí)間，適當(dāng)增大洗井排量，提高泥漿比重。

6、井口出砂的緣由有幾種？

答：一是井底鉆屑沒有完全清洗出來。假如是由于泥漿性能問題，應(yīng)

調(diào)整泥漿性能，使其便于攜屑，縮短洗井時(shí)間，假如因?yàn)橄淳怀浞?，?yīng)

提高洗井排量延長洗井時(shí)間。

二是井眼坍塌或井壁脫落。應(yīng)加大洗井排量，調(diào)整泥漿性能，提高攜

屑實(shí)力，直至井眼暢通，固相含量降低到正常范圍。

7、停泵后套管懸重增加預(yù)示著什么？

答：懸重增加一般發(fā)生于定向井或事故井，是由于井眼不暢造成套管受卡

或定向井的鍵槽造成套管受卡。應(yīng)先行處理，待解卡后方可固井。

8、停泵后套管懸重變輕應(yīng)如何處理？

答：假如套管懸重變輕，應(yīng)先核算在去除泥漿浮力影響并校正指重表。

解除此因素外，應(yīng)是套管斷或絲扣開，應(yīng)拔套管并對扣打撈。

二、停泵后至注隔離液階段

1、注隔離液期間，發(fā)覺井口返出量削減，應(yīng)如何處理？

答：停注隔離液，接著循環(huán)泥漿，若注入量與返出量差較大，說明并

漏嚴(yán)峻，應(yīng)進(jìn)行堵漏處理到循環(huán)正常后，停泵固井。

2、假如水泥頭接上有困難應(yīng)如何處理？

答：水泥頭接上困難，有三種可能，一是水泥頭絲扣壞，應(yīng)與時(shí)更新

保養(yǎng)水泥頭，現(xiàn)場有條件應(yīng)與時(shí)更換；二是水泥頭或聯(lián)頂節(jié)圓度有偏差，

應(yīng)更換聯(lián)頂節(jié)或水泥頭；三是高寒因素，造成結(jié)冰影響施工，應(yīng)與時(shí)供應(yīng)

蒸氣，增加人手盡快縮短接頭時(shí)間。

3、假如卸下循環(huán)接頭發(fā)覺套管返吐應(yīng)如何處理？

答：假如返吐嚴(yán)峻，說明環(huán)空內(nèi)有憋壓，并且浮箍、浮鞋效果不好，

應(yīng)拔套管處理，重新下套管后應(yīng)留意環(huán)空暢通。

4、假如卸下循環(huán)接頭發(fā)覺套管內(nèi)液壓下降應(yīng)如何處理？

答：說明井漏。應(yīng)接上重新循環(huán)進(jìn)行堵漏處理。

5、假如注隔離液車中途壞，不能施工，應(yīng)如何處理？

答：應(yīng)馬上更換備用泵車，并與時(shí)修復(fù)。

三、注水泥階段

1、在一口調(diào)整井注水泥初期，經(jīng)過調(diào)整的水泥漿密度仍未達(dá)到設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，

應(yīng)如何處理？

答：一是更換水泥車，利用另一臺水泥車進(jìn)行注水泥作業(yè)；二是若第

一種方法無法實(shí)現(xiàn)，實(shí)行把水泥漿全部循環(huán)出，洗井、拔套管，重新進(jìn)行

下套管固井。

2、注灰漿期間若灰罐發(fā)生故障，停止下灰，若無備用罐車，但注入量沒有

達(dá)到設(shè)計(jì)量，應(yīng)如何處理？

答：一是看是否能確保封固油頂，如是可壓膠塞進(jìn)行頂替作業(yè)。

二是若不能確保封固油頂，應(yīng)將水泥漿循環(huán)出地面，洗井拔套管重新

固井。

3、注水泥期間，水泥車因性能故障無法接著注水泥，應(yīng)實(shí)行什么措施？

答：一是更換注水泥設(shè)備，完成注水泥作業(yè)；二是若全部設(shè)備均不能

作業(yè)，應(yīng)看注入量是否能封固油頂，若封固得上，可進(jìn)行下一步作業(yè)；否

則應(yīng)盡快水泥將水泥漿循環(huán)出來，進(jìn)行洗井拔套管進(jìn)行二次固井。

4、注水泥期間壓力激增，有幾種可能，應(yīng)如何分別處理？

答：（1）種可能是留水泥塞過長或灌香腸，使施工無法接著進(jìn)行，其緣

由可能為

a.施工排量過大，造成井壁坍塌、堵塞，形成憋泵。

b.泥漿性能不好，井下固相含量過多，在井眼較小處形成橋堵。

C.由于水泥中外摻料混配不均，造成環(huán)空中外摻料的沉降形成堵塞。

d.水泥漿性能改變，如稠化時(shí)間縮短，級別不符，水質(zhì)影響等。

e.存在某高滲透性地層造成水泥漿大量失水形成橋堵。

f,外加劑運(yùn)用不當(dāng)或失誤，造成水泥閃凝。

（2）其次種可能是膠塞提前下井，應(yīng)停止施工，檢查予以確認(rèn)。如提

前入井，應(yīng)拔套管處理。

（3）井下異物。如在下套管時(shí)的井下落物或環(huán)空落物，堵塞在浮箍上

造成憋壓或環(huán)空堵塞。

（4）機(jī)械故障造成注水泥停頓，水泥漿靜止時(shí)間長，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)快

速稠化造成二次開泵困難。

（5）管線內(nèi)扒皮。

（6）水泥雜質(zhì)過多或結(jié)塊過多。

（7）用低級別水泥進(jìn)行深井施工。

5、冬季施工注水泥起先時(shí)開泵困難是何緣由？應(yīng)如何處理.？

答：冬季施工應(yīng)首要防凍，因此可能是泵車粘泵或管線內(nèi)存水結(jié)冰造

成無法施工，應(yīng)快速加熱或更換管線與車輛，接著施工。

6、在施工時(shí)發(fā)覺水泥漿提前從地面返出應(yīng)如何處理？

答：（1）此種事故系上部套管斷裂或有裂縫，應(yīng)馬上停止注灰，用清

水或泥漿頂替（不壓膠塞），直至井口不返泥漿后拔套管、洗井處理，打算

二次固井。

（2）假如是下入水泥面限制接頭的井，應(yīng)通過計(jì)算是否是提前打開。

如提前打開應(yīng)把水泥洗出后，拔套管打算二次固井。

7、假如施工車輛不足，使注灰達(dá)不到要求速度，應(yīng)如何處理？

答：應(yīng)盡快組織足夠的施工車輛到達(dá)預(yù)定位置。

8、假如注灰期間發(fā)生起泡應(yīng)如何處理？

答：首先應(yīng)馬上停止注灰，防止低密度水泥或清水入井，然后加入足

夠量的消泡劑，降低混配速度，提高灰漿比重，待無泡后方可接著施工。

9、注水泥漿后期，突然發(fā)生井漏，應(yīng)如何處理？

答：首先要推斷漏失層位，若可以判定漏失層位在封固段或油頂以上,

可接著注水泥作業(yè)。若判定漏失層在油頂以下，應(yīng)停止循環(huán)出水泥漿，打

算重新固井。

10、若在注灰時(shí)發(fā)覺水泥級別與設(shè)計(jì)不符，應(yīng)如何處理？

答：應(yīng)馬上停止施工，將水泥漿循環(huán)出來，重新洗井后，用正確級別

的水泥固井。

11、假如施工時(shí)外加液量不足，應(yīng)怎樣處理？

答：應(yīng)先盡可能多地注入水泥漿量，同時(shí)應(yīng)備好原漿水泥與用水，假

如是深井盡可能用高級別的水泥補(bǔ)足。或設(shè)計(jì)要求，將水泥漿全部洗出，

拔套管處理.，進(jìn)行重新固井。

12、假如注灰用水溫度不符合要求，應(yīng)如何處理？

答：把注灰用水換成符合要求的溫度范圍內(nèi)方可施工。

13、在雙級注水泥中，假如一級注灰結(jié)束后循環(huán)出大量水泥漿，應(yīng)如何處

理？

答：延長二次循環(huán)時(shí)間，直到泥漿中完全無水泥漿為止。

14、假如在注灰時(shí)發(fā)覺井微漏，但漏失層位不確定，應(yīng)如何處理？

答：如注灰量較少，應(yīng)將水泥漿循環(huán)出來，待堵漏后方可固井，如注

灰量較多，應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母郊樱瑴p速慢注，以限排量方法進(jìn)行頂替。

15、注水泥漿結(jié)束后，壓完膠塞后發(fā)覺并漏，應(yīng)如何處理？

答：起先頂替，留意限制排量以減輕井下壓力，測井之后再確定是否

進(jìn)行修井作業(yè)，留意不要打水泥帽。假如確定漏失層位位于油層，應(yīng)拔套

管，將水泥漿洗出處理后，重新固井。

四、替泥漿階段

1、假如頂替作業(yè)時(shí)中途發(fā)生井漏，該怎么辦？

答：應(yīng)減速接著頂替，直至碰壓為止。然后確定下步處理措施。

2、替泥漿過程中，壓力偏高，超過正常替壓，但仍可泵送，應(yīng)如何處理？

答：留意視察泵壓，在頂替泵能夠泵送的狀況下，仍以原來的速度頂

替，若壓力接著增加，使大泵或泵車高速工作困難，可適當(dāng)降低泵速，切

不行停泵，否則二次開泵將特別困難，直至碰壓。

3、替泥漿過程中，發(fā)生停電或泥漿量不夠，應(yīng)如何處理？

答：馬上改為用泵車供清水接著頂替，直至碰壓。

4、替泥漿過程中，頂替設(shè)備發(fā)朝氣械故障，無法接著施工，應(yīng)如何處理？

答：馬上更換可用設(shè)備，或是泵車與鉆井泵之間的互換，直至碰壓。

5、假如一口油井固井時(shí)在替泥漿過程中發(fā)覺水泥漿已返出地面，應(yīng)如何處

理？

答：應(yīng)接著頂替直至水泥漿全部返出地面，然后進(jìn)行工程事故處理。

6、替泥漿過程中，替壓低于正常壓力較多，應(yīng)如何處理？

答：在解除壓力表工作不正常與管線良好的因素并校正之以外，應(yīng)首

先檢查套管懸重，若懸重削減許多，說明套管已斷或脫扣，停止頂替，由

鉆井公司進(jìn)行事故處理。若懸重正常，可接著頂替。頂替過程中，仔細(xì)視

察壓力改變，推斷井口返山狀況，看是否套管有刺漏。若頂替達(dá)到設(shè)計(jì)量

仍未碰壓，應(yīng)在附加替量不大于0.5n?的范圍內(nèi)停止頂替。

7、在調(diào)整井施工中水泥漿已注入井內(nèi)，發(fā)覺油層套管程序不符合設(shè)計(jì)要求,

應(yīng)如何處理？

答：馬上停止施工，將水泥循環(huán)出地面，拔套管重新洗井后二次固井。

8、在固井施工中，假如頂替壓力突然上升，有何緣由應(yīng)如何處理？

答：（1）膠塞可能提前入井，造成提前碰壓，或試壓假如至20MPa井

口不返，應(yīng)停止施工，待聲幅結(jié)果出來后進(jìn)行事故處理。

（2）對于下入封隔器的井，有可能封隔器提前打開，看能否活動套管,

如不能，應(yīng)停止施工。

（3）水泥漿閃凝，造成灌香腸事故，應(yīng)快速拔套管處理。

（4）環(huán)空坍塌造成堵塞，應(yīng)謹(jǐn)慎活動套管，適當(dāng)加大頂替排量，使環(huán)

空暢通后接著施工。

（5）井下落物。如管線內(nèi)扒皮等。

（6）假水泥塞。假如泥漿性能不穩(wěn)定，在清水或壓膠塞液的作用下，

形成假塞。

（7）管串附件故障。如浮箍球體脫落。

（8）泥漿與水泥漿或隔離液與水泥漿成泥漿相溶性差，使水泥漿發(fā)生

促凝。

（9）套管異形，如受擠內(nèi)徑變小，管內(nèi)有落物，造成膠塞中途受卡等,

應(yīng)接著加大施工壓力看是否能接著施工，如若不能，則停止施工。

9、在探井或深井開發(fā)井施工中，假如頂替泵上水不好，應(yīng)如何處理？

答：如己注完水泥漿，應(yīng)減速慢替。假如仍不能適應(yīng)施工要求，則改

泵車頂替，此時(shí)可不考慮排量達(dá)標(biāo)的問題。

10、假如在施工作業(yè)時(shí)井下固井工具發(fā)生質(zhì)量和施工問題應(yīng)如何處理？

答：參考局鉆井工程技術(shù)探討院編寫的《固井工具現(xiàn)場應(yīng)用應(yīng)急措施》。

11、假如在頂替作業(yè)時(shí)，井口返量削減發(fā)生并漏該如何處理?

答：應(yīng)降排量接著頂替，直至碰壓。假如漏點(diǎn)處于油層，應(yīng)考慮拔套

管處理。假如有水泥帽，則不行打水泥帽，待聲幅檢測后確定事故處理或

打水泥帽。

12、假如在替泥漿時(shí)發(fā)覺儀表記量不準(zhǔn)，應(yīng)如何實(shí)行措施？

答：假如是大泵頂替，應(yīng)查泵沖與轉(zhuǎn)數(shù)，確定當(dāng)時(shí)排量以確定大泵頂

替時(shí)間，應(yīng)有足夠的預(yù)留量。

假如由泵車頂替，應(yīng)一并考慮泵車計(jì)量與水罐水量，同時(shí)在頂替將近

結(jié)束時(shí)，提前降低排量以防止求碰壓壓力過高。

13、假如在替泥漿后期，替量已達(dá)設(shè)計(jì)量，卻仍未碰壓，針對不同緣由，

應(yīng)分別如何處理？

答：①計(jì)量問題

假如由于流量計(jì)儀表計(jì)量不準(zhǔn)或容器計(jì)量有誤，使替量計(jì)算錯(cuò)誤，應(yīng)

與時(shí)校正儀表，接著頂替。

②膠塞問題

膠塞未下井，膠塞內(nèi)無鋼板或鋼板碎。未裝膠塞。應(yīng)替至設(shè)計(jì)量附加

0.1—0.2H?后停止施工。

③機(jī)械故障

地面管匯、泵車管匯有刺漏，短路現(xiàn)象（泵車自循環(huán)），此時(shí)應(yīng)與時(shí)解

除故障，接著頂替至碰壓。

④套管刺漏或斷開形成短路。假如懸重減輕應(yīng)推斷套管斷；假如壓力

有所降低與套管口返泥漿或者環(huán)空返水泥漿，可基本推斷套管刺漏。

⑤套管內(nèi)異物造成膠塞與浮箍之間密封不嚴(yán)（如撬杠、螺栓等），此時(shí)

征兆為壓力較高，但仍可泵送，此時(shí)若達(dá)到設(shè)計(jì)量應(yīng)停止施工，憋壓候凝。

14、假如碰壓后敞不住壓，是何緣由，如何處理？

答：一般由于浮箍、浮鞋質(zhì)量問題引起單向閥失靈，應(yīng)放壓回零后重

新憋壓+2—3MPa°

15、在頂替過程中發(fā)生提前碰壓，應(yīng)如何處理？

答：①首先查看是否屬于假碰壓，試壓10-15MPa仍不動，可提壓到

20MPa,仍不動停止施工。

②查年計(jì)量，與泵車計(jì)量比照，解除計(jì)量誤差；

③查看套管程序，解除套管下入錯(cuò)誤，假如套管錯(cuò)誤，應(yīng)拔套管處理,

打算二次固井；

④管線內(nèi)皮脫落，堵塞形成碰壓；

⑤管串旁邊質(zhì)量故障，浮箍球體脫落；

⑥水泥閃凝。由于水泥漿性能不好（如外加劑加量錯(cuò)誤，稠化時(shí)間過

短，固井用水不合格或外摻料混配不均等）造成水泥漿閃凝。

⑦假水泥塞造成碰壓，所以應(yīng)提前備好相應(yīng)壓膠塞液。

⑧假如對于下入管外封隔器的井，推斷是否封隔器提前打開；

⑨對于環(huán)空易坍塌井，應(yīng)考慮是否有井壁坍塌或水泥橋堵的可能。

16、假如碰壓后試壓15MP&有壓力降，應(yīng)如何處理？

答：①雙浮失靈，應(yīng)在壓差附加1—2MPa后憋壓候凝；

②套管本體刺漏，一般停止泵送后套管內(nèi)返吐水泥漿應(yīng)附加1—2MPa

燃壓候凝；

③地面管匯與水泥頭刺漏，應(yīng)在檢查后重新更換或接好，重新試壓。

④下入軟膠塞或膠塞鋼板碎，應(yīng)憋壓候凝。

⑤井下工具事故，如限制水泥面接頭提前打開。參考局鉆井工程探討

院《固井工具現(xiàn)場應(yīng)用應(yīng)急措施》。

17、施工結(jié)束后，假如環(huán)空仍返吐泥漿，應(yīng)如何處理？

答：首先應(yīng)接著視察返狀況，如漸漸削減，可接著打水泥帽。

假如返吐較嚴(yán)峻，應(yīng)等待測井結(jié)果，確定處理措施。有條件的狀況下,

應(yīng)進(jìn)行環(huán)空加壓2—5MPa,防止油層混竄。

18、假如在頂替過程中，泥漿量不足，應(yīng)如何處理？

答：以備用清水用泵車接著頂替。

19、對于水泥帽質(zhì)量較差地區(qū)，應(yīng)如何提高本地區(qū)質(zhì)量？

答：淺層砂層水層和易漏層是引起水泥帽質(zhì)量差的主因，對于泥漿比

重在1.20—1.50g/cn?之間的井，應(yīng)下入液壓承托式水泥帽工具，提高水泥

帽質(zhì)量。

第六章注水泥質(zhì)量檢測與評價(jià)

一、固井質(zhì)量的鑒定

1、我國固井質(zhì)量規(guī)定的基本要求

①依據(jù)地質(zhì)與工程設(shè)計(jì)，套管下深、磁性定位、人工井底和水泥返深符

合規(guī)定耍求。

②合格的套管柱強(qiáng)度，規(guī)定的套管最小內(nèi)徑與密封試壓要求，合格質(zhì)量

的井口裝定要求。

③良好的水泥環(huán)封固質(zhì)量、油、氣、水層不竄不漏。

上述三方面要求對于注水泥工藝來說，水泥環(huán)質(zhì)量鑒定是評價(jià)的主要方

面°

2、水泥環(huán)固結(jié)的質(zhì)量標(biāo)記

①水泥環(huán)固結(jié)主要表現(xiàn)在水泥與套管，水泥與地層兩個(gè)膠結(jié)界面的有效

封隔，代表質(zhì)量優(yōu)良。從受力方面看，考慮兩個(gè)主要力；

水泥的剪切膠結(jié)力一一支持和承載井內(nèi)套管重量，該剪切膠結(jié)力亦是

剪切膠結(jié)強(qiáng)度。

水力膠結(jié)力一一它可防止流體或自然氣在環(huán)空水泥環(huán)的竄移。這種竄移

形式有界面竄移和體內(nèi)竄移。

界面竄移分套管與水泥間界面竄移（由于界面竄槽與微環(huán)隙），主耍由

聲幅測井來鑒定。水泥與地層界面竄移（由于界面竄槽與過厚的外泥餅所

致），主要依據(jù)變密度測井來鑒定。體內(nèi)竄移由頂替竄槽與不平衡固井所致,

其它水泥孔隙裂縫等困難因素亦為緣由之一。采納噪聲測井以與聲波變密

度和井溫測井來作出綜合推斷。獲得有效封隔油氣水層，水泥的水力膠結(jié)

力特別重要。水力膠結(jié)強(qiáng)度是隨時(shí)間，水泥性能和溫度壓力條件而改變。

2、水泥與套管界面的膠結(jié)力

（1）套管在水泥候凝過程中，假如管內(nèi)的內(nèi)E力改變使套管收縮形成

微間隙，從而降低水力膠結(jié)力。

（2）管壁粗糙度增加水力膠結(jié)力0

（3）油濕管表面將降低第一界面的水力膠結(jié)力。

3、水泥與地層界面膠結(jié)力

（1）水泥與地層緊密接觸，將提高膠結(jié)力。

（2）外泥餅厚度與質(zhì)量影響水力膠結(jié)力的改變。

（3）頂替效率不高，產(chǎn)生較大水力膠結(jié)強(qiáng)度破壞。

二、有關(guān)水泥環(huán)質(zhì)量的檢查方法

1、井溫測井

①主要應(yīng)用于確定管外水泥返高，也作作為水泥充填程度的補(bǔ)義說明。

水泥凝固產(chǎn)生的熱量將使其在正常溫度基礎(chǔ)上升兒度，利用這一因素完成

井溫測井。測定水泥返高位置，就可計(jì)算充填效率，環(huán)空容積除以水泥漿

體積即為充填效率，亦作為有無水泥竄槽發(fā)生的指示參數(shù)。

②井下水泥候凝增溫隨水泥類別、配方與井下條件不同和時(shí)間有較大

關(guān)系。

2、聲波測井

①聲波測井。亦是水泥固結(jié)測井。依據(jù)聲學(xué)原理向地層放射聲波或振動

信號，再拉媚并記錄信號來回的時(shí)間方法。它是試驗(yàn)井測得的典型聲波信

號，從而推斷水泥面與膠結(jié)狀況。

聲波測井曲線是用接在多芯電纜的標(biāo)準(zhǔn)聲波儀測得的，扶正器使測井儀

居中，曲線記錄接收信號第一個(gè)半周期的振幅（mV）,接收器與放射器固定

相距0.9144m（3ft）。沒有膠結(jié)或固結(jié)不好的振幅大，固結(jié)好的振幅就小。

②目前國內(nèi)一些油田主要以聲波測井作為水泥固結(jié)質(zhì)量的鑒定手段，自

由段泥漿調(diào)幅在8—10cm,以此為100基數(shù)，聲幅值在10—15%以下為優(yōu)質(zhì)，

30%以下為合格。假如對聲波測井有疑問時(shí)?，尤其產(chǎn)生套管與水泥之間微環(huán)

隙縫時(shí)可考慮采納聲波波列的變密度記錄測井方法來說明水泥固結(jié)質(zhì)量，

從其次界面狀況作出正確推斷。

3、變密度測井

這是套管固井聲波信號的全波顯示，它與水泥膠結(jié)測井配對運(yùn)用，可

供應(yīng)其次界面資料。

1）變密度測井介紹

變密度測井是記錄接收器的波列，接收器距放射器1.524m(5ft)處，在

同一個(gè)測井儀上還可在離放射器0.9144m(3ft),再裝一個(gè)接收器，記錄水

泥膠結(jié)測井曲線。

設(shè)備中配有一臺示波器，放射器每放射一個(gè)脈沖，示波器的光點(diǎn)就在

顯示屏面上掃過一水平軌跡，隨著與探測儀同步移動的記錄膠片的移動把

示波器軌跡快速連續(xù)地拍攝下來，獲得變密度測井圖，最暗區(qū)對應(yīng)于波形

的最大偏移，最亮區(qū)則對應(yīng)最大負(fù)偏移，最大的連續(xù)暗亮區(qū)域?qū)Ρ榷缺硎?/p>

出最大的聲波振幅值。

變密度測井總稱為水泥膠結(jié)測井，一個(gè)晶體的放射器發(fā)出一個(gè)振動脈

沖，由接收器接收。

VDL一變密度測井；

CBL一首波幅度的水泥膠結(jié)測井。

這兩種測井要求的最佳源距不同，CBL為清晰顯示套管波的衰減率要求

短的源距。VDL為了在膠結(jié)好的井段顯示地層波，而要求較長的源距，為達(dá)

到這些目的運(yùn)用雙接收器裝置，同時(shí)供應(yīng)0.9144m和1.524m源距的變厚度

測井。記錄設(shè)備可將VDL和CBL信號干脆記錄在同一膠片上，這樣可更精

確地了解水泥膠結(jié)質(zhì)量，辨別微環(huán)隙和竄槽;

2)變密度測井微地震測井圖解析

①自由套管。傳播時(shí)間范圍內(nèi)直而強(qiáng)的暗亮對比度，表明套管的強(qiáng)傳

播性。當(dāng)水泥與套管同結(jié)后，聲波會從套管傳給水泥，使套管傳播減弱，

沿水泥傳播的聲波會漸漸減弱。如水泥與地層固結(jié)好，聲波傳給地層，且

會收到強(qiáng)地層信號。如地層傳播不清晰，可能水泥和地層膠結(jié)不良(或地

層衰減大）。假如水泥與地層間沒有固結(jié)，但與套管固結(jié)好，套管信號衰減

程度就取決于水泥環(huán)的厚度。水泥竄槽會增加套管信號，但其它部分固結(jié)

好，也能收到地層信號。

②CBL-VDL圖示補(bǔ)充說明和說明：

自由套管段CBL與VDL圖示特點(diǎn)如下：

強(qiáng)的套管波；

特別弱的地層波或無地層波；

接箍位置有明顯的人字形的圖形；

在接箍位置CBL傳播時(shí)間稍有增加，幅度稍有削減；

套管波到達(dá)時(shí)間不隨深度而改變。

③圖示訊號說明。

VDL的套管波信號表示儀器居中，這時(shí)自由段套管信號是直線。若是搖

擺改變線，表示儀器不是始終居中的。

人字圖形是每個(gè)接箍反射信號，圖形邊緣之間距離，表示放射器一一

接收器的長度。

假如兩個(gè)界面膠結(jié)好，則是弱的套管波。強(qiáng)的地層波。

若是水泥與套管膠結(jié)好，而與地層固結(jié)不好；套管信號弱，地層信號

弱或者沒有。

出現(xiàn)微縫環(huán)隙時(shí)；在整個(gè)水泥段出現(xiàn)強(qiáng)的地層波和套管波。

?VDL-CBL水泥膠結(jié)測井小結(jié)。

套管波很強(qiáng)，證明CBL中顯示的自由套管。

當(dāng)存在弱的套管波和強(qiáng)的地層波時(shí)，證明水泥環(huán)固結(jié)良好。

VDL有助于區(qū)分微環(huán)隙和竄槽，微環(huán)隙CBL顯示很差，但實(shí)際密封良好。

VDL有助于區(qū)分微環(huán)隙和竄槽，微環(huán)隙CBL顯示很差，但實(shí)際密封良好。

能區(qū)分快速地層（硬地層）波和套管波，因此可以正確說明CBL。

假如泥漿含氣，VDL能夠表明讀數(shù)是不行靠的（整個(gè)波列衰減），而CBL

會使人認(rèn)為膠結(jié)良好。

VDL能夠顯示良好的地層聲耦合，在水泥膠結(jié)良好的層段VDL記錄經(jīng)常

有可能識別地層壓縮波，瑞利波（橫波）和泥漿波，能夠估計(jì)每種波的速

度和相對幅度。

4、關(guān)于膠結(jié)指數(shù)（BI）

①CBL聲幅（波）測井。它記錄聲波經(jīng)套管傳播到接收器時(shí)的幅度，CBL

數(shù)值反映管外水泥環(huán)（石）狀況與與之套管間膠結(jié)狀況。自由套管段時(shí)，

聲波的能量衰減最小，因此聲幅曲線的幅度最高，因此水泥厚度與水泥石

的強(qiáng)度增加，會使聲波信號能量的衰減增大，使聲幅曲線的幅度減小。

②膠結(jié)指數(shù)（BI）主要評價(jià)第一界面膠結(jié)質(zhì)量。計(jì)算公式如下：

BI=（lgCBL-lgCBUa）/（IgCBL-lgCBUJ

式中：BI一膠結(jié)指數(shù)；

CBLL自由段套管的CBL值（幅度值）；

CBL.一須要“說明”段的CBL值；

CBLm-認(rèn)為是100%膠結(jié)好段的CBL值，一般取全聲幅曲線中水

泥段中的最小CBL值。

BI值越大，其膠結(jié)質(zhì)量就越好，當(dāng)BF1表示完全膠結(jié)。

第九章、固井工藝

（一）調(diào)整井固井技術(shù)

1.壓穩(wěn)技術(shù)

（1）地層壓力預(yù)料與泄壓措施；

（2）抗竄水泥外加劑固井技術(shù)；

（3）應(yīng)用封隔器封隔高壓層；

（4）鎖水抗竄劑與封隔器聯(lián)用防竄技術(shù)；

（5）限制水泥面技術(shù)；

（6）限制隔離液高度。

2.防漏固井技術(shù)

在保證高壓層壓穩(wěn)的同時(shí)，防止欠壓層漏失是多壓力層系調(diào)整井的又

一難點(diǎn)。

（1）防漏固井技術(shù)參數(shù)的分析與優(yōu)選。含：環(huán)空靜壓力分析；環(huán)空摩

近分析；激烈壓力分析。

（2）防漏施工措施的制定與實(shí)施。含：定量限制水泥漿注入量；限制

水泥漿密度；改善流體流淌性，限制施工壓力，尤其是激烈壓力等。

3.替凈技術(shù)。

保證套管居中，合理卡放不同功能的扶正器；加大水泥漿與洗井液的

密度差；優(yōu)化施工排量；合理設(shè)計(jì)并應(yīng)用前置液活動套管等。

4.密封技術(shù)。

包括：水泥漿性能，提高水泥石強(qiáng)度；應(yīng)用粘砂套管，提高第一界面

膠結(jié)強(qiáng)度；應(yīng)用高質(zhì)量浮箍、浮鞋，以實(shí)現(xiàn)敞壓候凝等。

（二）水平井、側(cè)鉆水平井等特別工藝井固井技術(shù)

水平井完井方法從裸眼完井、割縫篩管完井發(fā)展到尾管固井完井以與

鉆孔篩管完井。其配套技術(shù)包括：

1.《水平井固井優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件》進(jìn)行套管柱強(qiáng)度設(shè)計(jì)和居中設(shè)計(jì).

2.應(yīng)用研制水平井與側(cè)鉆水平井套管附件。如剛性旋流扶正器、滾輪

式剛性扶正器等。

3.水平井與側(cè)鉆水平井外加劑配套技術(shù)，要求水泥漿失水少，零自由

水以滿意水平段的封固要求。

4.組合應(yīng)用化學(xué)沖洗隔離液。

5.完備周密的固井施工技術(shù)措施與施工監(jiān)控技術(shù)。

（三）深層高溫高壓長封井為代表的探井固井技術(shù)

1.深井固井設(shè)計(jì)技術(shù)

應(yīng)用《深井固井優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件》進(jìn)行套管柱強(qiáng)度、套管居中與注水泥

漿流變設(shè)計(jì)。

2.深井管串附件的研制與應(yīng)用

配套應(yīng)用深井浮箍、浮鞋、彈性限位扶正器與旋流扶正器。

3.深井水泥外加劑的優(yōu)化與應(yīng)用

包括：抗高溫低失水水泥外加劑系列，雙密度水泥漿系列；抗高溫防

竄水泥漿外加劑；多凝水泥漿。

4.配套應(yīng)用沖洗隔離液?！熬盼濉逼陂g，深井鉆井全部采納油基泥漿,

為清除一、二界面油膜，應(yīng)用優(yōu)化組合沖洗隔離液。

5.雙級注固井技術(shù)。近幾年深井采納雙級注固井工藝技術(shù)，削減一次

封固段長度，提高了施工平安性。尾管固井工藝技術(shù)。

6.尾管固井工藝技術(shù)在深井普遍推廣，可以節(jié)約套管，同時(shí)也提高固

井質(zhì)量。

7.深井固井的施工技術(shù)

大功率水泥車與氣動立式下灰系統(tǒng)的應(yīng)用，固井施工三參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)

的運(yùn)用，雙密度固井降低壓力等等。

（四）小井眼固井工藝技術(shù)

1、管串居中、流變特性與固井水力學(xué)探討；

2、低摩阻水泥漿體系的探討與應(yīng)用技術(shù)；

3、小井眼固井地面工具與地下管串附件配套探討與應(yīng)用。

4、小井眼固井施工工藝技術(shù)。

（五）欠平衡井固井技術(shù)

欠平衡鉆井完井有兩個(gè)難點(diǎn)：一是鉆井液應(yīng)用水包油鉆井液，密度低;

二是欠平衡鉆井后要求實(shí)現(xiàn)近平衡固井，井底壓力不平衡，處于活性狀態(tài)。

1、優(yōu)化水泥漿配方，削減油氣層損害。

為降低固井環(huán)空液柱壓力并保證水泥石強(qiáng)度，水泥漿配方為G+25%石英

砂+18%微珠+1.2%降失水劑+0.6%分散劑+1%穩(wěn)定劑，采納1.60g/cm：’水泥漿

密度，防止污染油氣層。

同時(shí)也探討應(yīng)用G級水泥加石英砂密度為1.90g/cm，水泥漿應(yīng)用，主要

為了防止氣竄。

2、應(yīng)用優(yōu)化沖洗隔離液YJCT,加大對一、二界面的沖洗效果。

3、應(yīng)用尾管固井工藝技術(shù)

（六）雙級注固井工藝技術(shù)

1、雙級注固井目的。雙級注水泥能削減一次注水泥固井施工難度，降

低環(huán)空液柱壓力，削減固井中漏失的可能性，但施工后，下小鉆具鉆塞通

井到井底，振動套管使第一界面水泥膠結(jié)松動，產(chǎn)生微間隙，影響固井質(zhì)

量。（不鉆膠塞雙級箍已起先推廣應(yīng)用）

2、雙級注水泥程序：注一級前置液一注一級水泥漿一壓第一級膠塞一

替泥漿一碰壓一敞壓候凝一投入打開塞（重力式雙級箍）一打開分級箍通

道一循環(huán)洗井一注二級前置液一注二級水泥漿一壓入關(guān)閉塞一替泥漿一碰

壓一套管試壓一關(guān)閉循環(huán)孔一結(jié)束。

（七）尾管固井工藝技術(shù)

在上部已經(jīng)下有套管的井內(nèi)，只對下部所鉆井的裸眼段下套管注水泥

進(jìn)行封閉，對這一部分用一特別工具懸掛在上層套管內(nèi)或座在井底，未延

長到井口的套管叫尾管，此種固井方法為尾管固井方法。

1、尾管固井特點(diǎn)

（1）水泥漿稠化時(shí)間的確定：從配水泥漿起至多余水泥漿完全循環(huán)出

井口為止?？紤]肯定平安系數(shù)。

（2）對尾管懸掛器與短方鉆桿等工具，要進(jìn)行仔細(xì)全面檢查。

（3）下井鉆桿要仔細(xì)通內(nèi)徑。

（4）對下井套管內(nèi)徑要用通井規(guī)檢查。

（5）尾管與套管重疊段選150—300米，對尾管掛進(jìn)行懸掛實(shí)力校核。

（6）對鉆具長度，鉆桿收縮距，要仔細(xì)計(jì)算。

（7）要進(jìn)行流變學(xué)設(shè)計(jì)

（8）在注水泥施工結(jié)束時(shí)，要保持回壓、以防管外水泥漿倒返。

2、尾管固井施工流程

尾管座封一注前置液一注水泥漿（鉆桿內(nèi)）一壓鉆桿膠塞一替泥漿一

碰壓一結(jié)束一憋壓一上提鉆桿洗出多余水泥漿

(八)固井施工工藝技術(shù)

1、固井設(shè)計(jì)實(shí)力得到質(zhì)的提升。主要是以《摩爾鉆吉完井設(shè)計(jì)》、

Harliburton的《固井作業(yè)設(shè)計(jì)模擬》以與自行研制的《固井施工優(yōu)化設(shè)計(jì)》、

《水平井固井計(jì)算機(jī)協(xié)助設(shè)計(jì)》、《深井固井優(yōu)化設(shè)計(jì)》等系列設(shè)計(jì)軟件為

依托，從而使固井施工參數(shù)選擇更優(yōu)化、更合理。

2、施工監(jiān)測技術(shù)。包括CompuPac便攜數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，固井三參數(shù)監(jiān)

測系統(tǒng)。，

3、水泥漿密度自動調(diào)控技術(shù)。

4、質(zhì)量跟蹤分析技術(shù)。

第十章基本公式

1、水泥量計(jì)算：

Q=(％+%)/'%

式中：

Q一一水泥總袋數(shù)；

V,----封固段環(huán)容；

v2一一水泥塞容積；

V3——1袋水泥配制水泥漿體積。

2、替泥漿計(jì)算：

V普產(chǎn)V.+V2+...........+%

式中：vn——不同壁厚套管內(nèi)容積

dn\7T.Ln

“一4

式中：5——內(nèi)徑Ln——長度

3、水量計(jì)算

式中：Q——水泥總袋數(shù)Y——每袋水泥用水量

4、替泥漿壓力:

P書+P2

式中：1，一一液柱管內(nèi)外靜壓差

巴一一流淌阻力

匕=0.01"仇一片)

P2=0.001/2+3-5

式中：h----井深H----封高

5、井底循環(huán)溫度

7=7；+—

168

式中：T一一井底溫度

To——井口循環(huán)溫度

L——井深

6、注速計(jì)算：

管內(nèi)V=Qg/(VX60)(m/s)

式中：

Q一一每分鐘注灰袋數(shù)

g——每袋水泥配漿體積

V——每米管內(nèi)容積

管外-g/(VX60)(m/s)

式中：V.——每米環(huán)形容積

7、替速計(jì)算：

V二V替量-H封/[V環(huán)容-替泥漿時(shí)間(T)](s)

式中：一般替速設(shè)1.5m/s

V替量.”封

咻容W

8、液流壓力計(jì)算:

式中：乩——高度mY——密度g/cm

9、隔離液量

“喝米xQ環(huán)容

10、泥漿循環(huán)一周所需時(shí)間計(jì)算公式

y.

返603

式中：V井一一井眼容積升

V柱一一鉆柱體積升

Q氽——泥漿泵排量升/秒

11、泥漿上返速度計(jì)算公式

丫12.70.

近?？恳槐?。壞空?，妤

12、井底溫度計(jì)算公式

式中：To——井口循環(huán)溫度

H一一井深

13、水泥漿密度

2+Q

3

式中：ds——水泥漿密度，kg/m；

Qe——水泥質(zhì)量，kg；

Qu----水的質(zhì)量，kg；

3

Vc一一水泥體積，m；

3

V.——水的體積；m0

14、In?水泥漿須要水泥的質(zhì)量

0二—4,)

式中：Q.——需用的水泥質(zhì)量,t或kg；

在----水泥密度，kg/m3；

d?——水的密度；kg/m3o

15、In?水泥漿須要水泥的袋數(shù)(50kg/sk)

匕=29.3(4-1.0)

式中：Psk——水泥袋數(shù)。

16、每袋水泥用水量

5()-(gH

M'-4]

式中：Vw——每袋水泥用水量，Lo

17、已知水灰比m,In?水泥漿須要干水泥量

(2=—^—

。1+"

式中：Q.——干水泥質(zhì)量，t；

m----水灰比。

18、已知水灰比，求水泥漿密度

44,(1+〃?)

4'+"id4.

19、已知水灰比，求In?水泥漿用水量

I+mdc

式中：V?——水泥漿用水量，iR

20、每袋水泥配成密度為由的水泥漿體積

v二50（『人）