固井技術勝利油田高級人才培訓中心完井固井工藝技術勝利油田高級人才培訓中心黨校目錄

一、基本概念二、固井工藝技術三、水泥漿體系四、固井施工與過程控制五、影響固井質量的因素一、基本概念1、固井在已經鉆成的井眼內下入一定尺寸的套管串，并在套管串與井壁之間環形空間注入水泥漿進行封固的作業。2、固井特點①是一次性工程

（經常無法采取補救措施）②是隱蔽性工程

（看不見摸不著）③是一項復雜的工程

（技術關聯點多面廣）④是成本消耗大、花錢多的工程

（投入大）⑤是整個采油工程中的一道關鍵工序

(油井百年大計，固井質量第一）二、1、固井工藝技術1、一次注水泥技術2、分級注水泥技術3、篩管頂部注水泥技術

4、尾管注水泥技術

5、管外封隔器工藝技術

6、熱采井地錨工藝技術

7、內管注水泥工藝技術

8、管外注水泥技術

9、反循環注水泥技術

10、延遲凝固注水泥技術（主要應用在小尺寸的內插管、套管補貼等，最好應用超細水泥）2、注水泥設計設計依據：

井別：油井、氣井、注水井、注氣井、注汽井

油層壓力：高壓層、低壓層、漏失層（地層裂縫帶）

腐蝕性氣體或液體：含H2S、CO2、高礦化度地下水

注水泥返高：長井段注水泥、水泥返至地面注水泥選擇：

水泥漿性能：高、中、低密度、緩凝、耐高溫、耐腐蝕

注水泥方式：一次注水泥、多級注水泥、套管外封隔器注水泥（水泥充填封隔器）1、一次注水泥技術

一次把水泥漿從套管內注入并從環形空間返出的注水泥作業。目前大多數固井施工都采用一次注水泥技術。管串結構引鞋+旋流套管+回壓閥+套管串+聯頂節

它是利用一種可以打開可關閉的特殊接箍把注水泥施工分成二次或三次完成的技術。2、分級注水泥技術壓差式機械式分級固井容易發生的問題盲引鞋分級箍旋流短節水泥傘浮箍（1）管串結構盲引鞋（3）二級注水泥碰壓分級箍旋流短節水泥傘浮箍為保護裸露的純油層或開采裂縫性、孔隙性、古潛山、低壓漏失油層，在目的層采用篩管完井。上部用水泥封固。完井管串采用特殊的工具附件，保證注水泥成功，實現對油層的有效開采。其管串結構：引鞋+篩管串（或中間加光管）+盲管+管外封隔器+分級箍+套管串+聯頂節。多用于水平井完井。3、篩管頂部注水泥技術分級箍封隔器引鞋裸眼直井內篩管頂部注水泥技術盲管篩管鋼質引鞋水平井篩管頂部注水泥分級箍管外封隔器盲管篩管串1、封隔器破裂2、分級箍開不開3、碰壓不明顯（有倒返現象）容易發生的問題4、尾管注水泥技術

用鉆桿通過尾管懸掛器把套管串懸掛在技術套管或上層套管上，然后進行注水泥施工。是一項風險高、技術復雜、施工難度大、質量要求高的固井作業。由于可以節約大量的套管和水泥等材料，具有巨大的經濟效益。液壓式懸掛器分類DYX-A型懸掛器SYX-A型懸掛器DYX-C型懸掛器SSX-A型懸掛器液壓式懸掛器分類5、管外封隔器工藝技術把管外封隔器連接到套管串中，采用液壓脹開封隔器的橡膠部分，達到封隔完井的目的。目前應用到漏失井、高壓井、多套壓力層系完井、選擇性固井、水泥膨脹封隔完井和其他完井工藝中。例如：對于高壓井、漏失井，管外封隔器加在目的層上部；對于兩套壓力層系的井，管外封隔器加在兩套壓力層系中間。管外封隔器加在低壓井的油層上部，可以減小液柱對油層的壓力，防止對油層的污染。封隔器引鞋封隔器在低壓井固井中的應用低壓油層

管外封隔器可以用水泥膨脹，封隔油氣水層，不用水泥固井，避免了對油氣層的污染封隔器封隔器油氣層水泥充填封隔器6、熱采井地錨工藝技術

稠油熱采350~400℃的熱蒸汽，熱應力會引起套管的破壞，在注水泥之前給套管施加一定的拉伸預應力，該預應力在水泥漿凝固以后依然存在，從而可以避免或減少對套管的破壞。地錨的分類：打撈式和卡壁式。目前卡壁式有：有機械式套管地錨、雙活塞卡壁器、復合式地錨等。7、內管注水泥工藝技術

對于大直徑套管注水泥，由于容積較大，排量受限，在套管內就發生串槽混漿，不能保證固井質量。套管底部連接一個內管注水泥裝置，用底部連接插頭的鉆桿，插入內管注水泥裝置的插座，水泥漿經鉆桿進入環形空間完成注水泥作業。

其優點：提高頂替效率；防止混漿，提高質量；節約水泥，降低成本；縮短施工時間。

注意：要進行套管浮力計算，采取措施，防止注完水泥漿后套管上浮。9、反循環注水泥技術

把水泥漿從環形空間注入，被頂替的泥漿從套管返出。主要用于地層嚴重漏失井。必須嚴格控制替入量，防止替空。10、延遲凝固注水泥技術在下套管前先把緩凝水泥漿替入井中，再下套管到井底。優點：形成的水泥環比較均勻。缺點：施工時間長。三、水泥漿體系1、普通水泥漿體系2、正常水泥漿體系3、高密度水泥漿體系4、低密度水泥漿體系5、抗鹽水泥漿體系6、防氣竄水泥漿體系7、膨脹水泥漿體系8、泡沫水泥漿體系9、MTC水泥漿體系10、塑性水泥漿體系11、觸變水泥漿體系1、普通水泥漿體系不同水灰比、不摻入任何外加劑、外摻料的油井水泥漿體系。一般應用導管、表層和淺井。也可以應用到一般油層。2、正常水泥漿體系摻入降失水劑、分散劑等外加劑，根據井底溫度和施工時間加入不同比例的緩凝劑，達到高分散低失水易泵送目的的水泥漿體系。有高溫水泥漿體系、高早強體系、短候凝體系等。3、高密度水泥漿體系摻入赤鐵礦、鈦鐵礦、重晶石等加重材料及其它配伍外加劑的水泥漿體系。常用于高壓井。4、低密度水泥漿體系摻入漂珠、微硅、般土、粉煤灰等低密度材料及其它配伍外加劑的水泥漿體系。常用于低壓井?，F在已經研究并采用超低密度水泥漿體系，水泥漿密度達到1.05~1.09g/cm3，強度依然很高（顆粒級配理論）。5、抗鹽水泥漿體系鉆井過程鉆遇鹽層、膏層或鹽膏層，多采用欠飽和或半飽和鹽水泥漿體系，由于氯離子含量高，水泥漿中要加入抗鹽外加劑以防止水泥漿污染，保證固井質量。6、防氣竄水泥漿體系在水泥漿中加入膨脹劑或膠乳等外加劑，防止水泥凝固過程中失重造成氣侵的發生。多用于油氣活躍的井。7、膨脹水泥漿體系為克服水泥漿的體積收縮和解決油水氣侵，在水泥中加入膨脹劑配成的水泥漿體系。有氫氣、氮氣和晶格膨脹劑。8、泡沫水泥漿體系采用化學發泡劑和穩泡劑或用機械的方法充入空氣或氮氣的水泥漿體系。具有成本低、密度低、強度高、隔熱好等優點。9、礦渣水泥漿體系MTC水泥漿體系：向泥漿中加入某些物質如礦渣和外加伎如激活劑、早強劑、分散劑，使泥漿轉化為水泥漿。它在防漏失、防氣竄、提高固井質量、環境保護等方面具有優勢。礦渣水泥漿體系：根據密度要求，把礦渣和水泥按照一定比例干混，加入一定的外加劑配成的水泥漿體系。鉆井固井一體化技術：在泥漿中就加入礦渣和一部分外加劑，水泥中也混入礦渣，利用激活劑來提高第二界面的固井質量。10、塑性水泥漿體系為提高水泥石的抗拉、抗剪和抗沖擊性能，防止水泥石的碎裂，在水泥漿中加入增韌劑（也叫增塑劑）。目前有：高分子聚合物類、纖維類、橡膠類。應用于小間隙薄水泥環井等，它能夠承受鉆頭、鉆桿、射孔等產生的沖擊和振動，防止對水泥石的破壞。11、觸變水泥漿體系水泥中加入觸變劑（無機或可交聯的聚合物）形成的攪拌后水泥漿變稀，靜止后變稠的特性。適用于松散地層、漏失地層、一定條件下可以防止氣竄。無機有膨潤土體系、硫酸鈣體系、硫酸鋁—硫酸亞鐵體系等。四、固井施工與過程控制1、準備工作2、施工工序3、注水泥設備和混漿方式

1、準備工作完井協作會、固井設計、工具準備、水泥漿體系選擇、水泥干混、設備準備、施工前的準備與檢查、施工工藝的聯接。(完井協作會應該由甲方主持，根據地質特點提出要求，固井做出設計由甲方審核方可施工）2、施工工序注前置液---隔離液---前導水泥漿---正常水泥漿---壓膠塞---替泥漿---碰壓。這是一般的注水泥程序。特殊工藝井的施工工序還要復雜些，分級注水泥、尾管注水泥等一些特殊的作業。3、注水泥設備和混漿方式注水泥設備有水泥車、水泥罐車、供水車等，水泥車就是注水泥泵車，混漿方式有水力式、龍卷風混合器、軸流式混漿器。施工過程最主要的控制就是連續施工，打好密度。五、影響固井質量的因素1、井身結構2、井身質量3、長封固段與套管扶正4、泥漿性能問題5、水泥漿體系6、固井工藝7、測井與評價影響固井質量因素之

井身結構

井身結構包括套管層次、下入深度和井眼尺寸與套管尺寸的配合。井身結構不僅關系到鉆井的順利和產層的保護及產能的維持，更關系到固井質量。井身結構不合理造成的漏、噴、塌、卡等復雜情況，給固井造成了難以克服的難題。同一口井存在兩套以上壓力層系，不下技套“上吐下瀉”等等。井身結構不合理還表現在水泥環的厚度達不到API規定的3/4英寸的最低標準。6寸鉆頭下5寸套管，81/2寸鉆頭下7寸套管，間隙小，無法下扶正器和管外封隔器，套管貼邊，很難保證固井質量。影響固井質量因素之

井身質量

良好的井身質量是保證固井質量的先決條件。井眼不規則，井徑擴大率超標，嚴重的“糖葫蘆”井眼，方位變化大等。一是影響水泥漿與泥漿的有效頂替，二是易造成固井事故。為什么有的井鉆桿磨壞套管，就是因為井眼軌跡控制不好。實驗和實際都證明井眼擴大率8%--12%較好，不能大于15%，井徑擴大率大于15%的井段很難達到紊流頂替，很難實現水泥漿的有效封隔。影響固井質量分析之

長封固段與套管扶正長封固段一是易壓漏地層污染油層，二是造成固井蹩泵事故，三是水泥失重易引起竄槽。特別是有高壓層或有兩套以上壓力層系的井。更嚴重的是扶正器與封固段不成正比。即使是直井不加扶正器套管在井內也不會居中。對于斜井方位變化大的井和狗腿嚴重的井更難以居中，很難形成均勻的水泥環。影響固井質量分析之

泥漿性能與類型

泥漿性能與類型對于井身質量非常重要。泥漿性能不好，井壁坍塌嚴重，造成井徑擴大率超標、糖葫蘆井眼、較厚的浮泥餅等，不能保證固井質量，特別是二界面質量。不重視下套管后的泥漿性能，不系統的處理完鉆泥漿性能，往往造成套管下不到底、井壁跨塌、開泵困難、大量出砂、導致固井蹩泵事故。遇到地層滲透率高的地層，鉆井過程中在井壁會生成較厚的泥餅，是影響固井質量的主要因素之一，從而直接降低了油井的原油采收率，影響油井的壽命。固井結束后，第二界面的泥餅經由地層流體的將變軟或流失，使水泥環與地層之間的第二界面充滿泥漿或清水，再加上地層水對水泥環的沖刷和腐蝕作用，加大了采油生產過程中竄槽現象的發生。（中勝集團河67區塊）影響固井質量分析之

水泥漿體系

水泥漿體系指前置液、前導水泥漿和正常水泥漿。要按流變學來設計和調整水泥漿性能，達到紊流頂替，清除浮泥餅，清除殘存泥漿，提高頂替效率。由于受到國產外加劑品種和質量差異的影響，目前的水泥漿體系還不能滿足實際的需求，需要引進應用國外的外加劑。常規低密度水泥漿體系泡沫水泥漿體系1.40－1.50g/cm3粉煤灰水泥漿體系1.55－1.65g/cm3漂珠微硅水泥漿體系1.20－1.40g/cm3增強增塑水泥漿體系（顆粒級配4級復合）

低密度水泥漿體系解決長封固段、低壓易漏、潛山裂縫等技術難題利用顆粒級配機密堆積理論水泥漿密度可以達到0.96g/cm3國外目前應用的水泥漿最低密度0.647g/cm3平均:~40μm~1-2μm

防竄水泥漿體系

目前防竄水泥漿體系由膨脹水泥漿體系、膠粒防竄體系、非滲透體系、膠乳體系。對于超深、高溫、氣井防竄，膠乳體系現場使用效果比較好。利用高分子材料研究的丁苯膠乳水泥漿體系具有抗高溫、低失水、稠化時間可調、直角稠化、穩定性、流變性好，膠結強度高，防竄能力強等特點?，F場濕混于水中，配漿時不起泡且易于水化。適宜溫度30～160℃，可應用于6000m的超深井固井。膠乳水泥漿體系組成：G級水泥+膠乳+降失水劑+緩凝劑+膨脹劑+早強劑+增韌劑+分散劑+消泡劑特點：流動度≥24cm；析水為0；API失水≤50ml；

24h抗壓強度≥16MPa

稠化時間可調，過渡時間短，直角時間7～12min

沉降穩定性好具有較強的觸變性及一定的韌性水泥石與套管和井壁的膠結強度高，有利于地層層間封隔05101520253010306090120150180200原漿膠乳水泥微膨脹膠乳水泥

水泥漿凝結氣竄阻力變化候凝時間，min氣竄阻力kPa原漿、膠乳水泥漿和微膨脹膠乳水泥漿的氣竄阻力變化情況。圖：膠乳水泥及微膨脹膠乳水泥的氣竄阻力較原漿顯著增加，說明膠乳及微膨脹膠乳水泥漿有良好的防氣竄作用。膠乳水泥漿體系礦渣水泥漿體系MTC水泥漿體系礦渣水泥漿體系鉆井固井一體化技術泥餅變凝餅技術。

加入泥餅改性劑形成成巖組分凝餅形成劑的溶蝕和反應完成對界面的修飾和組裝，以便成巖流體（水泥漿濾液）經界面在壓差的作用下滲入泥餅成巖流體與成巖組分發生成巖反應形成凝餅，實現水泥環-泥餅-地層的整體固化膠結二界面整體固化膠結技術浴養條件下（油水層）固井二界面膠結強度提高情況注：養護溫度50℃；研究前泥餅形成條件為現場井漿，研究后泥餅形成條件為現場井漿＋泥餅改性劑；研究前水泥漿配方為現場水泥漿，研究后水泥漿配方為現場水泥漿＋凝餅形成劑養護時間（天）泥餅厚度（mm）研究前固井二界面膠結強度（MPa）研究后固井二界面膠結強度（MPa）研究后較研究前提高（％）10.5～1.00.0820.11337.8130.1060.303185.8570.0570.391585.97140.1020.735620.06210.1170.843620.51

二界面整體固化膠結技術復合纖維水泥漿體系實驗：1、加量2.5%，抗折強度增加64.85%；2、加量5.0%，抗折強度增加71.26%。3、彈性模量和泊松比都有較大改善。影響固井質量分析之

固井工藝

為保護油氣層，應根據油氣藏類型，選擇固井工藝，而現在固井工藝受到鉆井設計不切合實際、特殊工具附件質量不可靠和類型少的影響，限制了工藝技術的推廣應用。導致固井質量不良的主觀原因●未能根據油藏開發及采油工程生產要求進行完井設計●油公司制定技術規定與造價要求將所有矛盾交給固井●鉆井部門強調成本忽視鉆井液性能對頂替效率的要求●不了解井壁泥餅影響膠結和水泥漿體系性能設計低劣●不掌握實際井眼條件下工況參數對水泥漿受熱的影響●不掌握溫度對入井流體流變性、流態判別、摩阻影響●不掌握水泥漿壓降規律及防竄能力與作業設計的關系●不掌握管材、水泥石、地層組合變形對水泥設計影響●不掌握后期生產條件與環境對水泥石耐久及腐蝕影響影響固井質量分析之

測井與評價目前的測井采用變密度測井方式，評價水泥與井壁的膠結只能定性地去判斷。有的井封固1500米以上，幾十組油層都要求封固好，有一組封固不好，就判定整口井不合格。有許多實際情況可能引起錯誤的解釋，①高速地層；②儀器不居中；③水泥凝固時間；④微環隙；⑤水泥環厚度小于3/4英寸；⑥套管壁厚度；⑦操作技術；⑧水泥漿體系不同等等。這些問題的影響還沒有定量的結論。建議建立勝利油田各種不同水泥漿體系的對比井。制定符合我油田實際情況的解釋標準。建議加強采油、鉆井、固井等單位的信息交流進一步完善固井設計強化鉆井技術控制，確保井身質量積極引進推廣新技術、新工藝

完善固井質量評價加強采油、鉆井、固井等單位的信息交流

一個新區塊的開發，采油有關部門要與鉆井、固井研究部門協作。什么樣的油氣藏采用什么樣的完井工藝，才能保證最大限度的提高采收率。根據實際情況采取一些具有針對性的措施，這是非常必要的。要固好一口井，需要工藝、工具和各項技術的綜合