回井技術(shù)基礎(chǔ)（量大.多圖.易懂）

概述

1.固井的概念

為了達(dá)成加固井壁,保證繼續(xù)安全鉆進(jìn),封隔油、氣和水層，保證勘探期間的分層測試及在整

個開采過程中合理的油氣生產(chǎn)等目的而下入優(yōu)質(zhì)鋼管,并在井筒與鋼管環(huán)空充填好水泥的作業(yè)，

稱為固井工程。□□

2.固井的目的

1.封隔易坍塌、易漏失的復(fù)雜地層,I凡固所鉆過的井眼，保證鉆井順利進(jìn)行；

2才是供安裝井口裝置的基礎(chǔ),控制井口噴和保證井內(nèi)泥漿出口高于泥漿池,以利鉆井液流回泥

漿池；

3.封隔油、氣、水層，防止不同壓力的油氣水層間互竄，為油氣的正常開采提供有利條件；

4.保護(hù)上部砂層中的淡水資源不受下部巖層中油、氣、鹽水等液體的污染；

5.油井投產(chǎn)后,為酸化壓裂進(jìn)行增產(chǎn)措施發(fā)明了先決有利的條件；

3.固井的環(huán)節(jié)

L下套管

套管與鉆桿不同,是一次性下入的管材,沒有加厚部分,長度沒有嚴(yán)格規(guī)定。為保證固井質(zhì)量

和順利地下入套管,要做套管柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計。根據(jù)用途、地層預(yù)測壓力和套管下入深度設(shè)計套

管的強(qiáng)度,擬定套管的使用壁厚鋼級和絲扣類型。

2.注水泥

注水泥是套管下入井后的關(guān)鍵工序,其作用是將套管和井壁的環(huán)形空間封固起來,以封隔油氣

水層,使套管成為油氣通向井中的通道。

3.井口安裝和套管試壓

下套管注水泥之后,在水泥凝固期間就要安裝井口。表層套管的頂端要安套管頭的殼體。

各層套管的頂端都掛在套管頭內(nèi),套管頭重要用來支撐技術(shù)套管和油層套管的重量,這對固井水

泥未返至地面尤為重要。套管頭還用來密封套管間的環(huán)形空間,防止壓力互竄。套管頭還是防

噴器、油管頭的過渡連接。陸地上使用的套管頭上尚有兩個側(cè)口,可以進(jìn)行補(bǔ)擠水泥、監(jiān)控井

況。注平衡液等作業(yè)。

4.檢直固井質(zhì)量

安裝好套管頭和接好防噴器及防噴管線后,要做套管頭密封的耐壓力檢直，和與防噴器聯(lián)接

的密封試壓。探套管內(nèi)水泥塞后要做套管柱的壓力檢直,鉆穿套管鞋2~3米后（技術(shù)套管）要

做地層壓裂實驗。生產(chǎn)井要做水泥環(huán)的質(zhì)量檢查,用聲波探測水泥環(huán)與套管和井壁的膠結(jié)情

況。固井質(zhì)量的所有指標(biāo)合格后才干進(jìn)入到下一個作業(yè)程序。

4.固井的方法

L內(nèi)管柱固井

把與鉆柱連接好的插頭插入套管浮箍或浮鞋的密封插座內(nèi)，通過鉆柱注入水泥進(jìn)行固井作業(yè)，

稱為內(nèi)管柱固井。內(nèi)管柱固井重要用于大尺寸（16"~30"）導(dǎo)管或表層套管的固井。

2.單級雙膠塞固井

一方面下套管至預(yù)定井深后裝水泥頭、膠塞（頂塞和底塞），循環(huán)水泥,打隔離液,投底塞,再

注入水泥漿,然后投頂塞,開始替泥漿。底塞落在浮箍上被擊穿。員底塞碰壓,固井結(jié)束。

3.尾管固井

尾管固井是用鉆桿將尾管送至懸掛設(shè)計深度后,通過尾管懸掛器把尾

管懸掛在外層套管上,一方面坐封尾管懸掛器,然后開始注水泥、投鉆桿

膠塞頂替、鉆桿膠塞剪斷尾管膠塞后與尾管膠塞重合,下行至球座處碰壓,

固井結(jié)束。

==并深結(jié)構(gòu)==

1.井身結(jié)構(gòu)的概念

井身結(jié)構(gòu)是指由直徑、深度和作用各不相同,且均注水泥封固環(huán)形空間而形成的軸心線重合

的一組套管與水泥環(huán)的組合。

2.組成及作用

井身結(jié)構(gòu)重要由導(dǎo)管、表層套管、技術(shù)套管、油層套管和各層套管外的水泥環(huán)等組成。

L導(dǎo)管:井身結(jié)構(gòu)中下入的第一會套管叫導(dǎo)管。其作用是保持井口附近的地表層。

2.表層套管:井身結(jié)構(gòu)中第二層套管叫表層套管,一般為幾十至幾百米。下入后,用水泥漿固井

返至地面。其作用是封隔上部不穩(wěn)定的松軟地層和水層。

3.技術(shù)套管:表層套管與油層套管之間的套管叫技術(shù)套管。是鉆井半途碰到高壓油氣水層、漏

失層和坍塌層等復(fù)雜地層時為鉆至目的地層而下的套管,其層次由復(fù)雜層的多少而定。作用是

封隔難以控制的復(fù)雜地層,保持鉆井工作順利進(jìn)行。

4.油層套管:井身結(jié)構(gòu)中最內(nèi)的一層套管叫油層套管。油層套管的下入深度取決于油井的完鉆

深度和完井方法。一般規(guī)定固井水泥返至最上部油氣層頂部100~150米。其作用封隔油氣水

層,建立一條供長期開采油氣的通道。

5.水泥返高：思旨固井時,水泥漿沿套管與井壁之間和環(huán)形空間上返面到轉(zhuǎn)盤平面之間的距

離。

3.相關(guān)術(shù)語

1.完鉆井深：從轉(zhuǎn)達(dá)盤上平面到鉆井完畢時鉆頭所鉆井的最后位置之間的距離。

2.套管深度：從轉(zhuǎn)盤上平面到套管鞋的深度。

3.人工井底：鉆井或試油時,在套管內(nèi)留下的水泥塞面叫人工井底。其深度是從轉(zhuǎn)盤上平面

到人工井底之間的距離。

==固井方法==

1.內(nèi)管柱固井

如上圖所示,把與鉆柱連接好的插入頭插入套管浮箍般的密封插座內(nèi),

然后通過鉆柱注水泥進(jìn)行固井作業(yè),稱為內(nèi)管柱固井。內(nèi)管柱固井重要用

于大尺寸(16"?30")導(dǎo)管或表層套管的固井,其優(yōu)點為:在無大尺寸膠塞、

水泥頭的情況下,可對大尺寸套管進(jìn)行固井；通過鉆柱注水泥、頂替,可

大大減少對水泥漿的污染；減小水泥漿的浪費,有效保證固井質(zhì)量。

2.單級雙股塞固井口口

單級雙膠塞套管固井是海上鉆井最常用的固井方法,它是采用雙套管

膠塞(頂、底塞)進(jìn)行固井的,其工藝流程如圖所示。一般地,自升式平臺或

導(dǎo)管架上的固井使用普通套管膠塞,而浮式平臺上的固井使用SSR膠塞。

在使用單級雙膠塞固井時,套管柱附件重要由浮鞋、浮箍、扶正器和膠塞

等組成各附件的功能在以后的章節(jié)里會講述。

3.尾管固井

麗

尾管固井是用鉆桿將尾管送至懸掛設(shè)計深度后，通過尾管懸掛器把尾管懸掛在外層套管

上,然后開始注水泥作業(yè)的固井方法。尾管懸掛器可分為機(jī)械式和液壓式兩種類型,我們通

常使用的是液壓式尾管懸掛器,其固井工藝流程如上圖所示。

4.注水泥塞

要解決井漏、棄井、回填枯竭層位、側(cè)鉆和隔絕地層等作業(yè)時,就需

要注水泥塞技術(shù),平衡水泥塞是最常用的方法。注水泥塞時,一方面將鉆

具下至注水泥塞設(shè)計深度的頂部,注水泥并替出水泥漿（要保證管內(nèi)水泥面

高于環(huán)空水泥塞面高度）,然后慢慢起出鉆具離開水泥塞頂面,循環(huán)沖洗干

凈管柱，使水泥塞留在原位置如上圖示。

5.擠水泥

擠水泥是用液壓迫使水泥漿進(jìn)入裸眼或經(jīng)套管或尾管孔眼進(jìn)入地層中

的注水泥作業(yè),典型擠水泥作業(yè)如上圖所示。

==固井水泥漿==

油井水泥是一種水硬性膠凝材料,它與水按一定的比例混合便形成水泥漿,并在井下硬化成具

有一定抗壓強(qiáng)度和滲透率的水泥石。

1）水泥水化過程

油井水泥的水化是放熱反映,按其水化速度和結(jié)構(gòu)的形成,大體可分為四個過程:起始期、遲

緩期、凝結(jié)期和硬化期。

A.起始期。在水泥干粉與水混合的幾分鐘時間內(nèi),迅速發(fā)生水化反映,有大量水化熱生成,在水

泥礦物表面上形成一層水化硅酸鈣凝膠,因這種作用最初僅在水泥顆粒表面進(jìn)行,只消耗一部分

水,其余的水份充滿于水泥顆粒之間,水泥漿具有流動性能。

B.遲緩期。由于最初在水泥礦物表面生成的水化硅酸鈣凝膠滲透率非常低，阻止了礦物進(jìn)一步

水化,而使水化速度明顯變慢,此期,水泥漿的流動性能相對比較穩(wěn)定,水泥漿的泵送入井應(yīng)在

這一時期完畢。這一段時間可延續(xù)數(shù)十分鐘到數(shù)小時。

C、凝結(jié)期。隨著水化繼續(xù)向水泥顆粒的深處發(fā)展,礦物表面的水化硅酸鈣凝膠脹開,水化過程

又加速進(jìn)行,產(chǎn)生的水化物交互生成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),失去了流動性能,水泥漿進(jìn)入了凝結(jié)時期,這段

時間大約需幾十分鐘。

D、硬化期。隨著水化物繼續(xù)沉積,大量晶體析出,體系的孔隙度、滲透率逐漸減少,強(qiáng)度逐漸

增長,硬化成微晶結(jié)構(gòu)的水泥石。這一段時期，隨著水泥石滲透率的不斷減少,水化反映速度逐

漸變慢，但連續(xù)時間很長,可達(dá)數(shù)十天,甚至數(shù)年。硬化期的明顯特性是強(qiáng)度增長,這也是固井

所期求的。

2）油井水泥常用外加劑

由于井下環(huán)境比地面條件惡劣得多,為了使水泥漿廣泛地用于油田鉆井、完井、修井等作業(yè)

中,對水泥漿密度、稠度、稠化時間和抗壓強(qiáng)度等都具有更高的規(guī)定,采用名屯水泥已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿

足工藝技術(shù)規(guī)定必須依靠外力刪來調(diào)節(jié)其使用性能。目前,常用外加劑的種類重要有:緩凝

劑、降失水劑、分散劑、消泡劑、促凝劑、抗高溫強(qiáng)度穩(wěn)定劑、減輕劑等等，

?其重要作用如下：

緩凝劑:重要是延長水泥漿稠化時間或凝結(jié)時間。

促凝劑:重要是縮短水泥漿稠化時間以及增大水泥石的初期抗壓強(qiáng)度。

降失水劑:重要用以防止水泥漿急劇失水,保護(hù)油氣層。

減輕劑:重要是減少水泥漿密度防止水泥漿在低壓漏失層發(fā)生漏失。

分散劑:用以改善水泥漿的流動性能,有助于水泥漿在低泵速泵壓下進(jìn)入紊流狀態(tài)。

消泡劑：防止和避免溶解水起泡,穩(wěn)定水泥漿密度。

抗高溫強(qiáng)度穩(wěn)定劑：在深井、高溫情況下,加入硅*分防止水泥石亢壓強(qiáng)度出現(xiàn)熱衷退現(xiàn)象.

==浮鞋與浮箍==

1.浮鞋與浮維

油田開發(fā)初期用的是承托環(huán)（阻流環(huán)）,又稱為浮箍,其作用是注水泥時用

來控制膠塞的下行位置，以保證管內(nèi)水泥塞長度、防止水泥漿倒流。但它

靠金屬與尼龍的密封,密封效果差、承壓能力低,因此逐漸被淘汰。浮鞋

或浮箍是能產(chǎn)生浮力的套管引鞋或接箍。引鞋是用來引導(dǎo)套管柱沿井筒順

利下到井內(nèi),防止套管腳插入井壁巖層,減少下井阻力。

浮鞋除具有引鞋的作用一外回流。在下套管過程中，使環(huán)空鉆井液保持流動。浮箍也具有

防止水泥漿回流的作用，同時還具有在固井時膠塞碰壓、限制人工井底的深度和套管柱下底腳

水泥塞的高度的作用,從而保證i由層套管底部的封固質(zhì)量。出于浮鞋或浮筵耐高溫、密封性和

可鉆性好,連接方便因而可代替引鞋、套管鞋等。

分類

按套管下井時鉆井液進(jìn)人方式的不同,浮鞋浮箍可分為普通型和自灌型；按回壓裝置的工作

方式又可分為浮球式扣舌板式等。浮箍用于承接膠塞組,使箍鞋間有一段水泥塞,并容納套管

內(nèi)壁附著的雜質(zhì)等，保證水泥漿柱不被替空，從而保證套管鞋外的固井質(zhì)量。同時可作為防止

水泥回流的備用。浮箍是用來控制套管住內(nèi)水泥塞的高度,它兩端都有扣,可以連接于任意兩套

管之間,而浮鞋只是一端有母扣,只能位于套管的最前端。

浮箍和浮鞋有水泥式的和金屬的,浮鞋一般在套管的最下端,而孚箍一般在浮鞋上端一點,在

雙級注水泥的時候也會加個浮箍,基本作用就是用來防止注水泥時水泥漿倒返。

二二套管二二

1.套管分類

1.隔水導(dǎo)管（或?qū)Ч?涉及錘打入樁管）

2.表層套管

3.技術(shù)套管（中間套管或保護(hù)套管）

4.生產(chǎn)套管或尾管。

2.各種套管作用

1.導(dǎo)管

導(dǎo)管重要用來隔離海水,引導(dǎo)鉆頭入井和井內(nèi)泥漿從井口返回泥漿池,封隔海底面以下的疏松

易塌地層,用以支承表層、技術(shù)和油層套管的重量。

2.表層套管

表層套管用來封隔上部不穩(wěn)定的松軟地層和水層及淺層氣,安裝井口裝置以控制井涌井噴,同

時支承技術(shù)套管和油層套管或尾管的重量。

3.技術(shù)套管或中間套管

技術(shù)套管重要用來封隔難以控制的復(fù)雜地層以保證鉆井工作順利進(jìn)行下去。

4.生產(chǎn)套管

生產(chǎn)套管重要用來把生產(chǎn)層和其他地層封隔開,把不同壓力的油、氣、水層封隔開來,在井內(nèi)

建立一條油、氣通路,保證長期生產(chǎn),并能滿足合理開采油、氣和酸化壓裂等增產(chǎn)措施的規(guī)定。

3.尾管柱

按功能為為鉆井尾管、生產(chǎn)尾管、回接尾管等

1.鉆井尾管：

鉆井尾管功能相稱于技術(shù)套管的尾管稱為鉆井尾管。

2.用鉆井尾管的意義

封隔漏失層、高壓層等；

節(jié)約鉆井成本；

滿足使用復(fù)合鉆具規(guī)定；

控制套管磨損（滿足后期回接）。

3.生產(chǎn)尾管

生產(chǎn)尾管功能相稱于生產(chǎn)套管的尾管稱為生產(chǎn)尾管。

4.使用生產(chǎn)尾管的意義：

封隔油、氣、水層；

節(jié)約鉆井成本；

滿足使用復(fù)合油管規(guī)定；

5.回接尾管：

回接尾管重要用于修復(fù)尾管以上套管,回接套管至井口或回接套管至上層套管內(nèi)任何I深度。

6.常見套管串結(jié)構(gòu)

插入式/內(nèi)管固井套管串結(jié)構(gòu)常用套管尺寸:30"、20"、13-3/8";

單級固井套管串結(jié)構(gòu),常用套管尺寸:13-3/8"、9-5/8”、T;

雙級固井套管串結(jié)構(gòu),常用套管尺寸：13-3/8"、9-5/8"、7”;

尾管管串結(jié)構(gòu),常用套管尺寸：13-3/8"、9-5/8"、7"、5"、4-1/2";

二二固井設(shè)備==

1.固井設(shè)備基本構(gòu)成

2.其它設(shè)備

單播泵

批混罐

3.固井泵工作原理

1）基本結(jié)構(gòu)：

固井泵重要涉及泵缸、活塞、吸水閥和排水閥等基本部件。

2）工作原理：

吸入過程:當(dāng)活塞從（左圖所示）的極右位置向左移動時,活塞右側(cè)腔室的容積增大,其中壓力

減少。吸入口的液體就在大氣壓力和泵缸內(nèi)壓力的壓力差作用下，沿吸入管上升,推開吸入閥進(jìn)

入泵缸。此時，排出閥處在關(guān)閉狀態(tài)。

排出過程：活塞在到達(dá)終點后,活塞即開始由左向右移動,工作腔室的容積逐漸減小,進(jìn)入泵缸

中的液體受到活塞的擠壓,使壓力迅速增高推開排出閥,將液體排出。此時，吸入閥處在關(guān)閉狀

態(tài)。

3.水泥漿混合裝置

4.ADC混合系統(tǒng)

EE

5.水泥緩沖罐

工作原理：

容積緩沖："蓄水池”作用,平衡平臺灰罐輸灰的壓力和出灰量的波動。

二次氣化:氣化氣通過氣化囊的纖維網(wǎng)孔流入罐內(nèi)水泥,進(jìn)行第二次氣化（第一次在平臺

灰罐內(nèi)）,把水泥變成灰氣混合物。

氣灰分離:灰下沉,氣上浮至灰罐頂部,通過罐內(nèi)排氣管和平衡閥排出舷外。

恒壓出灰:平衡閥自動調(diào)節(jié)排氣閥的開口大小,使得緩沖罐頂部的壓力恒定在處的

6~9PSIOA

壓力;頂部B處氣壓（6?9PSI）+干灰水泥的壓力（高度乘密度）。

==套管附件==

L水泥頭

1）套管水泥頭

釋放下膠塞時,旋轉(zhuǎn)退出釋放下?lián)蹁N,下膠塞在重力和泵送液體推動下離開下膠塞所在內(nèi)腔

（釋放指示銷有顯示）,并沿套管內(nèi)壁被驅(qū)替至套管浮箍上。放上膠塞時,旋轉(zhuǎn)退出釋放上擋銷，

上膠塞在重力和頂替液的推動下,離開上膠塞所在內(nèi)腔（釋放指示銷有顯示）,驅(qū)替水泥漿并清刮

套管內(nèi)壁直到與下膠塞重合、碰壓為止。

2）尾管水泥頭

尾管水泥頭用于尾管固井。尾管水泥頭由提高短節(jié)、本體、旋轉(zhuǎn)軸承機(jī)構(gòu)、鉆桿塞擋銷機(jī)

構(gòu)、投球機(jī)構(gòu)、鉆桿聯(lián)接短節(jié)和閥門管匯等部分組成如圖所示。尾管水泥頭重要用于尾管固

井,提高短節(jié)和旋轉(zhuǎn)軸承機(jī)構(gòu)的作用同鉆桿水泥頭的相應(yīng)機(jī)構(gòu)相同。坐掛尾管懸掛器時,旋轉(zhuǎn)投

球機(jī)構(gòu)的手柄,頂桿使將球從眄機(jī)構(gòu)內(nèi)腔頂出,球在重力和泵送液體的推動下,沿鉆桿內(nèi)腔落

到懸掛器球座上,在泵壓的作用下使尾管懸掛器實現(xiàn)坐掛。釋放尾管膠塞時,旋轉(zhuǎn)鉆桿塞擋銷機(jī)

構(gòu)的手柄,使擋銷從鉆桿塞內(nèi)腔收回,鉆桿塞便在泵送液體的推動下離開鉆桿塞所在內(nèi)腔,沿鉆

桿內(nèi)壁落到尾管膠塞座上,在泵壓的作用下剪切釋放尾管膠塞。

膠塞

2.循環(huán)頭

循環(huán)頭用于下套管或尾管半途連接下入套管、頂驅(qū)或地面高壓管匯上,建立循環(huán)的井口工具。

3.插入接頭

插入接頭與插入式浮鞋或浮箍配套使用,重要用于大尺寸套管的內(nèi)管固井作業(yè),有直插式和旋

轉(zhuǎn)插入式。

4.SSR平衡閥

SSR平衡閥與鉆桿水泥頭配套使用,重要作用是：平衡SSR水下釋放系統(tǒng)管內(nèi)外壓差,避免

膠塞非正常釋放。

?三維動畫|固井工程設(shè)計

==固井質(zhì)量二=

1.注水泥質(zhì)量規(guī)定

1.水泥返高、水泥塞長度和人工井底的規(guī)定

油氣層固井,設(shè)計水泥返高應(yīng)超過油氣層頂界150米實際封過油氣層頂部不少于50米。

其中規(guī)定合格的水泥環(huán)段,對于淺于2023米的井不少于10米,深于2023米的井不少于20

米。

2.為了保證套管管鞋封固質(zhì)量油層套管米用雙塞固井時，阻流環(huán)距套管鞋長度不少于10米,

技術(shù)套管（或先期完畢井）,一般為20米,套管鞋位置應(yīng)盡量靠近井底。

3、油氣層底界距人工井底（管內(nèi)水泥面,浮箍位置）不少于15米,重要是為了滿足采油方面的

需要。

4.其中第二條是為了防止上膠塞下行時所刮下的套管內(nèi)表面上的液膜漿體污染水泥漿,而影響

套管鞋附近的水泥封固質(zhì)量?！酢?/p>

2.水泥環(huán)質(zhì)量鑒定

目前我國水泥環(huán)質(zhì)量鑒定一般以聲幅測井（CBL,也稱水泥膠結(jié)測井）為準(zhǔn)。聲幅相對值在

15%（油田現(xiàn)場有的也采用10%）以內(nèi)為優(yōu)等,30%為合格；聲幅超過30%的井段則視為水泥封

固不合格。聲幅測井一般在注水泥后24小時到48小時內(nèi)進(jìn)行，但對特殊井（如尾管固井、采

用緩凝水泥固井等）聲幅測井時間可依具體情況而定,現(xiàn)在變密度測井（VDL）也在逐漸普及。

1.井溫測井

水泥的水化反映是放熱反映,其凝結(jié)過程中所放出的熱量通過套管傳給套管內(nèi)

液體,可使井內(nèi)溫度上升一定數(shù)值,如而環(huán)空中沒有水泥的井段,井內(nèi)

6℃-20℃o

溫度為正常溫度。運(yùn)用這一特性,可以測定水泥漿在環(huán)空中的返高位置,即水泥頂

部深度。

2.聲幅測井（水泥膠結(jié)測井）

聲幅測井是根據(jù)聲學(xué)原理所進(jìn)行的測井。在井下,從測井僅聲波發(fā)射出聲波,聲波向四周以

近似球形的波陣面發(fā)散,通過不同的介質(zhì)和路線后傳播到接受器。最先到達(dá)接受器的是沿著套

管傳播的滑行波（叫套管波）所產(chǎn)生的折射波,另一方面是傳到地層后又傳播回來的地層波,盡管

在鉆井液內(nèi)聲波的傳播距離最短但由于在鉆井液內(nèi)聲速相對較低,所以鉆井液波（泥漿波）到達(dá)

最遲。聲幅測井記錄的是最先到達(dá)的套管波的首波幅度。

套管波在傳播過程中要向套管內(nèi)和環(huán)形空間散失能量,即聲幅要衰減（減少）。套管波的衰減限

度和套管內(nèi)外介質(zhì)性質(zhì)及期分布有關(guān)。由于管內(nèi)鉆井液的分布及性質(zhì)是不變的,因此向管內(nèi)散

失的能量為恒定值。在此基礎(chǔ)上的套管波的衰減限度就將取決于管外水泥與套管的膠結(jié)情況。

實驗證明,在其它條件不變的情況下,套管首波幅度的對數(shù)與套管周邊水泥未膠結(jié)部分所占套管

周長的百分?jǐn)?shù)之間存在線性關(guān)系,即與套管膠結(jié)的水泥越多,所接受的聲幅越上,而當(dāng)管外全為

鉆井液時,所接受的聲幅最大。

由測量線路把所接受的聲幅大小轉(zhuǎn)變成與之成比例的電壓大小，加以記錄。沿井深由下而上

進(jìn)行測試,就可得到一條沿井深反映水泥與套管膠結(jié)情況的聲幅測井曲線。應(yīng)用聲幅測井曲線

檢測水泥環(huán)質(zhì)量是通過相對幅度進(jìn)行的（以環(huán)空內(nèi)全為鉆井液的自由套管段的聲幅值為基準(zhǔn)）。

相對幅度=目的段聲幅曲線福度/自由套管段聲幅曲線幅度*100%。

3.聲波變密度測井

聲幅測井測量記錄的是套管首波幅度。聲波變密度測井（VDL,簡稱變密度測井）

是用接受器將套管波、地層波等聲波幅度按到達(dá)時間先后所有測量記錄,再用一定

的方法顯示,以評價水泥環(huán)質(zhì)量的測井方法。當(dāng)進(jìn)行變密度測井時,同時進(jìn)行聲幅

測井。變密度測井由于可以測量記錄地層波,因此可以反映出水泥與地層（俗稱第二

界面）有膠結(jié)情況。將變密度測井結(jié)果與聲幅測井結(jié)果對比分析,可以全面地雨介水

泥環(huán)質(zhì)量。

?三維動畫I固井技術(shù)

==固井技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展二:

1.概述

固井作業(yè)是油氣井鉆井工程中最重要的環(huán)節(jié)之一,其重要目的是封隔井眼內(nèi)的油層、氣層和

水層，保護(hù)油氣井套管、增長油氣井壽命以及提高油氣產(chǎn)量。自192023開始固井以來通過近

12023的努力,國內(nèi)外固井技術(shù)有了很大的的進(jìn)步。重要表現(xiàn)在油井水泥的擴(kuò)充與完善,油井

基本水泥由一兩種發(fā)展到13種；油井水泥外加劑已發(fā)展到14大類200多個品種；普遍采用

計算機(jī)控制技術(shù)對配漿過程進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控,汪水泥設(shè)備向操作自動化、密度控制精確化方向發(fā)

展。

復(fù)雜的地層固井技術(shù)日趨完善研究開發(fā)了適應(yīng)高壓氣井、低壓易漏失井、多壓力系統(tǒng)以及深

井超深井高溫固井配套技術(shù)。小井眼固井、水平井固井、分支井固井和大位移固井等特殊工藝

井固井技術(shù)；研制開發(fā)了尾管懸掛器、雙級(多級)注水泥器以及扶正器等；固井計算機(jī)模擬、

仿真與監(jiān)控技術(shù),提高了固井方案設(shè)計、現(xiàn)場施工的準(zhǔn)確性、針對性和科學(xué)性。

2.國內(nèi)外固井技術(shù)進(jìn)度情況

(1)油井水泥與外加劑研究

1.基本水泥。

基本水泥增長了酸溶水泥、高細(xì)度水泥、波特蘭水泥與高爐礦渣混合物、可儲存液體水泥和

合成樹脂水泥。

2外加劑

應(yīng)用油井水泥外加劑已成為解決各種復(fù)雜固井問題、提高固井質(zhì)量和保護(hù)油氣層的重

要技術(shù)手段。據(jù)美國記錄，固井外加劑的用量占油田化學(xué)劑的38%。油井水泥外加劑重要進(jìn)展:

研制開發(fā)了適應(yīng)更寬溫度和密度范圍、抗鹽和抗高溫的高性能降失水劑

用于深水固井的特殊外加劑

泡沫水泥漿外加劑

改善水泥石性能的外加劑

滿足特殊地質(zhì)條件下的水泥外加劑

(2)固井技術(shù)

l.CemCRETE固井技術(shù)

為解決異常壓力固井問題,道威爾―斯倫貝謝公司于1998年終研究開發(fā)了CemCRETE技

術(shù)。該技術(shù)基于混凝土水泥漿技術(shù),運(yùn)用顆粒級配原理,通過優(yōu)化水泥及外摻料顆粒直徑分布

(PSD),優(yōu)選3種以上不同直徑的顆粒,使單位體積內(nèi)固相顆粒增長,盡量減少水泥漿水灰比,提

高水泥石的抗壓強(qiáng)度和減少水泥石的孔隙度和滲透率。

CemCRETE固井技術(shù)應(yīng)用密度為1.20g/cm3的低密度水泥漿,24h抗壓強(qiáng)度大于14MPa,

水泥石的滲透率和孔隙度明顯小于常規(guī)水泥漿阿曼石油開發(fā)公司(PDO)采用密度為2.40g/

cm3的高密度水泥漿技術(shù)成功地解決了Sarmad油田井深為4800m的深井百鹽層的高壓固

井問題。

2.泡沫固井技術(shù)

哈里伯頓公司應(yīng)用泡沫水泥漿替代常規(guī)漂珠低密度水泥漿固井取得了良好的現(xiàn)場應(yīng)用效果。

泡沫水泥漿由凈漿、氮氣、穩(wěn)泡劑及水泥漿解決劑組成。國內(nèi)通過研究，在水泥和配漿水中分

別加入兩種發(fā)泡劑,在混漿時發(fā)生化學(xué)反映生成氮氣,通過穩(wěn)泡劑使之形成穩(wěn)定且互相獨立的泡

沫水泥漿，化學(xué)泡沫水泥漿在國內(nèi)很多油田應(yīng)用取得了較好的效果。

3.防竄固井技術(shù)

人們對環(huán)空氣(水)竄的形成因素、影響因素、氣竄的物理過程、預(yù)測方法及防氣竄水泥漿體系

做了大量的研究工作,先后研究開發(fā)了膨脹水泥、延緩膠凝水泥、觸變水泥、可壓縮水泥和非

滲透乳膠水泥等多種防竄水泥漿體系。在防氣竄水泥漿性能評價與預(yù)測研究方面,國內(nèi)外有許

多評價和預(yù)測水泥漿防氣竄性能的模式與方法,它們考慮氣井氣層壓力、漿體結(jié)構(gòu)、水泥漿密

度、返深等因素?？梢杂行У刂笇?dǎo)防氣竄固井設(shè)計。

4.鉆井液轉(zhuǎn)化水泥漿（MTC）固井技術(shù)

該項固井技術(shù)是指在泥漿中加入一些可水化的材料,使鉆井液可在一定條件下轉(zhuǎn)變成具有一定

強(qiáng)度的固井液的技術(shù)。該技術(shù)有助于提高固井質(zhì)量,特別是有助于改善第二界面膠結(jié)質(zhì)量,自

80年代研究應(yīng)用以來,一度在固井界引起極大的關(guān)注,被認(rèn)為是傳統(tǒng)固井作業(yè)的一次革命。淡

化了頂替效率及頂替技術(shù)。MTC的應(yīng)用美國在開采了56年的某油田14口井中應(yīng)用了多功能

鉆井液技術(shù),結(jié)果表白,固井成功率從本來的28%提高到65%,單井成本節(jié)約8萬美元。勝

利、遼河、滇黔桂、長慶等許多油田已推廣應(yīng)用。

（三）固井工具

為適應(yīng)水平井、大位移井固井規(guī)定,美國哈里伯頓等公司相繼研制開發(fā)了滾珠式剛性扶正

器、井下啟動剛性扶正器、套管漂浮接箍等。為解決漏失層、氣層等特殊復(fù)雜地層固井問題，

美國貝克一休斯公司研制開發(fā)了水泥漿膨脹的長裸眼封隔器,可通過水泥漿進(jìn)行膨脹永久性封

隔地層,取代注水泥作業(yè),并能在封隔器上進(jìn)行射孔作業(yè),滿足測試、生產(chǎn)需要。

為適應(yīng)欠平衡鉆井技術(shù)的需求,美國貝克公司研制開發(fā)了在欠平衡條件下,下入尾管專門并

下裝置,從而保證了全過程欠平衡作業(yè)的實行.遙控水泥頭。減少了開擋銷釋放膠塞的時間，保

證了施工的連續(xù)性。為解決水平井尾管固井中由于井斜大,導(dǎo)致座掛銅球無法到位實行憋壓座

掛的技術(shù)問題,國內(nèi)研制開發(fā)了專門用于大斜度、水平井尾管固井的送球器。

（四）水泥漿頂替技術(shù)

美國道威爾一斯倫貝謝公司提出了有效層流固井技術(shù),在無法實現(xiàn)票流的條件下米用有效層

流固井技術(shù)取得了較好的現(xiàn)場應(yīng)用效果。中石化石油鉆井研究所針對深井不規(guī)則井眼水泥漿頂

替效率低的技術(shù)問題,提出了紊流一塞流復(fù)合頂替技術(shù),通過理論分析提出在不同井徑條件下

同時實現(xiàn)素流和塞流的水泥漿流變性能規(guī)定以及相應(yīng)的水泥漿流變性能設(shè)計方法。較好地解決

了深井井眼不規(guī)則的固井問題。

（五）注水泥計算機(jī)動態(tài)模擬與設(shè)計系統(tǒng)

國內(nèi)外普遍研制開發(fā)了相應(yīng)的注水泥動態(tài)模擬與設(shè)計系統(tǒng),提高了固井設(shè)計的針對性和準(zhǔn)確

性。美國LANDMARK,道威/一斯倫貝謝、哈里伯頓公司都擁有先進(jìn)的固井設(shè)計及作業(yè)評價

系統(tǒng)。

（六）注水泥設(shè)備

美國是生產(chǎn)成套固井設(shè)備的重要廠家,重要涉及哈里伯頓、道威爾―斯倫貝謝和BJ公司,中

國重要是江漢石油管理局第四石油機(jī)器廠。水泥漿的密度最高可精確控制在2.64g/cm3以

內(nèi)。

（七）水泥漿實驗儀器

為了適應(yīng)固井技術(shù)不斷發(fā)展的需求,國內(nèi)外普遍加大了水泥漿實驗儀器開發(fā)力度。除常規(guī)的失

水儀、稠化儀、膠凝強(qiáng)度儀外，美國CHANDLER公司于2023年研究開發(fā)出了用于模擬和評

價注水泥環(huán)空氣竄的最新儀器-7150型水泥漿氣竄模擬儀。

3.國內(nèi)固井