高压气井固井质量影响因素及相关工艺技术研究

高压气井固井质量影响因素及相关工艺技术研究

【摘要】本文主要是对高压气井固井过程中存在的一些技术难点进行分析，主要有防气窜槽难度大、漏失风险大、顶替率低、安全密度窗口窄以及井底高温。针对此类问题提高固井质量主要是通过优化井身结构、采用特殊固井工艺、优化水泥浆体系和优化顶替流型，提高顶替效率的方法来实现。

【关键词】高压气井固井工艺

高压气井一般都埋藏深且压力高，在地层欠压实和多压力系统等因素影响下，使得高压气井多为裸眼段长、环空间隙小、安全密度窗口窄和高温等特点。这样的特点就使得固井施工存在一定的难度，需要采取相关工艺措施来保证固井质量。

1 高压气井固井的技术难点分析

在高压气井固井施工中主要的技术难点主要有以下几类：防气窜槽难度大、漏失风险大、顶替率低、安全密度窗口窄以及井底高温。

1.1 防气窜槽难度大

通过保持环空液柱压力和地层孔隙压力之间的平衡可以对地层

流体窜槽进行控制，但是在水泥凝固过程中存在失重现象，浆柱压力会随着时间增长而降低，最后与降低至水柱压力。在水泥浆失重作用下，如果环空液柱压力比地层孔隙压力低就会出现地层流体的窜流现象。对于水泥浆液柱压力的损失可以用一下公式进行表示：δp=0.00981（ρc-ρw）l

其中：δp—水泥浆液柱压力损失值，mpa；ρc为水泥浆密度，

固井技术规定

固井技术规定 第一章总则 第一条固井是钻井工程的关键环节，其质量好坏不仅关系到钻井工程的成败和油气井的寿命，而且影响到油气田勘探开发的整体效果。为保证固井工程质量，特制定本规定。 第二条固井工程必须从设计、准备、施工、检验四个环节严格把关，采用适合地质特点及各种井型的先进固井工艺技术，确保质量，达到安全、可靠、经济。 第三条固井作业必须按固井设计执行，否则不得施工。 第二章固井设计 第一节设计格式与审批 第四条固井设计格式按勘探与生产分公司发布的《xx井xx套（尾）管固井设计》要求执行。 第五条固井审批程序按勘探与生产分公司发布的《中油股份公司勘探与生产工程技术管理办法》执行。 第二节套管柱强度要求 第六条套管柱强度设计方法SY/5322-2000执行。其中，在高压气井和超深井的强度设计时，必须考虑密封因素。 对安全系数的要求见下表数据。 系数名称安全系数 抗挤安全系数≥1.125 抗内压安全系数≥1.10

抗拉安全系数管体屈服强度≥1.25 螺纹连接强度直径244.5mm及以上套管≥1.6 直径244.5mm以下套管≥1.8 第七章套管柱抗挤载荷计算在正常情况下按已知产层压力梯度、钻井液压力梯度或预测地层孔隙压力值计算。遇到盐岩层等特殊地层时，该井段套管抗挤载荷计算取上覆地层压力梯度值，且该段高强度套管柱长度在盐岩层段上下至少附加50m 第八条套管柱强度设计应考虑热采高温注蒸汽过程中套管受循环热应力的影响。 第九条对含有硫化氢等酸性气体井的套管柱强度设计，在材质选择上应明确提出抗酸性气体腐蚀的要求。有关压裂酸化、注水、开采方面对套管柱的技术要求，应由采油和地质部门在区块开发方案中提出，作为设计依据。 第三节冲洗液、隔离液和水泥浆要求 第十条冲洗液及隔离液 1、使用量：在不造成油气侵及垮塌的原则下，一般占环空高度的300～500m。 2、性能要求：冲洗液和隔离液能有效冲洗、稀释、隔离、缓冲钻井液，与钻井液及水泥浆具有良好的相容性，并能控制失水量，不腐蚀套管，不影响水泥环的胶结强度。 第十一条水泥浆试验按SY/T5546-92执行，试验内容主要包括：密度、稠化时间、滤失水、流变性能、抗压强度等。

中国石油天然气集团公司石油与天然气井下作业井控规定

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中国石油天然气集团公司石油与天然气井下作业 井控规定 可修改编辑

第一章总则 第一条为做好井下作业井控工作，有效地预防井喷、井喷失控和井喷着火、爆炸事故的发生，保证人身和财产安全，保护环境和油气资源，特制定本规定。 第二条各油气田应高度重视井控工作，必须牢固树立“以人为本”的理念，坚持“安全第一，预防为主”方针。 第三条井下作业井控工作是一项要求严密的系统工程，涉及各 可修改编辑

管理(勘探)局、油(气)田公司的勘探开发、设计、施工单位、技术监督、安全、环保、装备、物资、培训等部门，各有关单位必须高度重视，各项工作要有组织地协调进行。 第四条利用井下作业设备进行钻井（含侧钻和加深钻井）的井控要求，均执行《石油与天然气钻井井控规定》。 第五条井下作业井控工作的内容包括：设计的井控要求，井控装备，作业过程的井控工作，防火、防爆、防硫化氢等有毒有害气体的安全措施和井喷失控的紧急处理，井控培训及井控管理制度等六个方面。 第六条本规定适用于中国石油天然气集团公司(以下简称集团公司)陆上石油与天然气井的试油(气)、射孔、小修、大修、增产增注措施等井下作业施工。 第二章设计的井控要求 第七条井下作业的地质设计、工程设计、施工设计中必须有相应的井控要求或明确的井控设计。 第八条地质设计(送修书或地质方案)中应提供井身结构、套管钢级、壁厚、尺寸、水泥返高及固井质量等资料，提供本井产层的性质(油、气、水)、本井或邻井目前地层压力或原始地层压力、油气比、注水注汽区域的注水注汽压力、与邻井地层连通情况、地层流体中的硫化氢等有毒有害气体含量，以及与井控有关的提示。 第九条工程设计中应提供目前井下地层情况、套管的技术状况，必要时查阅钻井井史，参考钻井时钻井液密度，明确压井液的类型、性能和压井要求等，提供施工压力参数、施工所需的井口、井控装备组合的压力等级。提示本井和邻井在生产及历次施工作业硫化氢等有 可修改编辑

天然气井固井质量分析及技术措施(新编版)

天然气井固井质量分析及技术 措施(新编版) Safety technology is guided by safety technology, based on personnel protection, and an orderly combined safety protection service guarantee system. ( 安全技术) 单位：_______________________ 部门：_______________________ 日期：_______________________ 本文档文字可以自由修改

天然气井固井质量分析及技术措施(新编 版) 一、固井质量统计 截止4月16日，共固气井24口，固井质量不合格1口（苏36-16-16井），1口井留水泥塞75米（双24）。优质18口。 二、存在的问题 （一）苏36-16-16井固完井替空 1、苏36-16-16井固井数据： 40636钻井队承钻的苏36-16-16井3月27日开钻，4月7日完钻，4月10日固井，完钻井深3497m。 井身结构： ?311mm×505m+?244.5mm×504.90m+?222mm×

2460m+?216mm×3497mm+?139.7mm×3483.23mm 最大井斜2.4°/1625m 气层顶界：3348~3352m气层底界：3443~3446m 阻位：3476.83m 短位：3263.56~3269.39m 全井为?139.7mm×N80×9.19mm套管，扶正器30只。 理论替量：41.0m? 水泥量：尾浆20t，领浆20t。 下套管前泥浆性能： 比重1.08，粘度56，失水5，泥饼0.5，切力3/7，含砂0.2，PH11 固井时泥浆性能： 比重1.08，粘度47，失水7，泥饼0.3，切力3/5，含砂0.1，PH9 2、施工情况： 14：00-12：00下套管

固井工艺简介

固井工艺简 井深结构图 固井按井深结构可分为：1·表层套管固井 2·技术套管固井 3·油层套管固井 4．回接套管固井 1表层套管固井：一般通俗指20 ”133/8”或95/8”套管的固井，其目的是为了封固松软，易垮塔地层，为下部继续钻进作准备。 固井工艺一般采用单级固井或内插管固井 A)单级固井指一次性注完设计水泥浆并按设计替浆到位。 B)内插管固井指用专用工具内插管插入插入座后，注浆按设计 量返出后，按设计量替浆，起钻循环 固井工序

2技术套管固井 一般通俗指7”133/8”或95/8”套管的固井，其目的是为了封固下部复杂地层，为下部钻开油气层，做好准备。 固井工艺一般采用单级固井，双级固井，悬挂固井。 A)单级固井与表层单级固井相同。 B)双级固井：指由于所封固地层的地层压力相差较大或由于封 固断较长所采用的一种特殊固井工艺。采用分级箍分两次注浆的固井工艺。

C)悬挂固井：指由于封固段较长，所下套管悬重较大或由于钻 井成本考虑。所采用的一种特殊固井工艺，采用固井专用工具－悬挂器与上层套管下部的连接达到技术固井的目的 固井工序

3油层套管固井 一般通俗指7”，5”，51/2”或41/2”套管的固井，其目的是为了分隔下部各油气层或油水层，为下部分层开采做好准备。 固井工艺一般采用单级固井，双级固井，悬挂固井。 其固井工艺过程与技术套管固井相同，但技术措施不同。 4回接固井 一般川内常见的是7”回接，其目的是为满足下部油气层开发所需要的套管强度。其固井过程采用固井专用工具－插入筒插入到回接筒内，在固井时必须上提套管建立循环通道。按设计注浆，替浆完后下放套管插入回接筒形成密封。 固井工序

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。 套管串结构：插入式浮鞋+套管串（或：引鞋+1根套管+插入式浮箍+套管串）。 钻杆串结构：插头+钻杆扶正器+钻杆串。 工艺流程:注入前置液→注水泥浆→替钻井液（替入量比钻杆内容积少0.5m3）→放回压检查回压凡尔是否倒流→上提钻杆循环出多余的水泥浆。 (三)尾管固井工艺 尾管固井是指不延伸至井口的套管固井，这段不到井口的套管称做尾管。较短的尾管可座于井底，但绝大部分必须要求实施尾管悬挂，这样管柱不至于大幅度弯曲，利于保证固井质量，便于进行增产作业。悬挂器装在尾管顶部，尾管由尾管悬挂器悬挂于上层套管内壁。尾管固井的主要目的有：经济性；满足使用复合钻具或复合油管；改善钻井或注水泥环空水力条件等。 最常用的尾管悬挂器是液压式尾管悬挂器。

固井对钻井要求

需要钻井单位配合内容 1）井底发生漏失的井，固井前进行堵漏作业，堵漏后要求做地层承压试验，满足水泥浆上返要求； 2）井队提供真实地破试验数据，钻进过程中发生漏失和堵漏情况，下套管前按照工程设计要求做地层承压试验； 3）严格按照规范进行通井、下套管、循环洗井等工作，为固井提供一个良好的井眼； 4）为保证固井套管居中度，177.8mm技术套管要求目的层每3根安放一个弹性扶正器，非目的层每10根安放一个弹性扶正器；139.7mm套管目的层每3根安放一个树脂扶正器，非目的层段每10根安放一个弹性扶正器。由于2019年测井新添SBT测井项目，对套管居中度要求较高，因此井队严格按照要求加放扶正器； 5）下套管过程及中途循环过程发生漏失、遇阻等复杂情况，井队记录好套管下入位置，漏失情况，及时汇报； 6）固井前循环期间，若发生漏失，钻井队及时请示甲方下一步施工方案；若无法建立循环的井，经甲方批准后采取正注反挤技术措施，井队提供不少于30m3的泥浆，用于大排量冲刷目的层井段； 7）固井前循环要求：套管到位后，小排量低泵压顶通，0.3-0.5m3/min小排量循环出环空泥浆量，泵压和排量稳定的情况下逐步提升排量,达到循环泥浆上返速度不低于1.2m/s，原则上循环时间不低于2个循环周，循环过程中调整钻井液性能，在保证钻井液密度波动在±0.02g/cm3基础上，降低粘度至45-50s，钻井液循环均匀，循环压力稳定，振动筛无泥饼、岩屑后进行固井施工； 8）固井前，井队保证备水充足，满足固井施工要求，备好多余泥浆罐收集固井返出的泥浆和水泥浆； 9）按设计要求生产套管固井，替浆采取清水替浆，井队提前清洗泥浆罐，做好备水准备，按设计排量替浆，若井队因泥浆罐无法单独隔离储备清水，导致无法实现大泵替清水，需提前告知固井队，经固井队更改固井方案，经甲方审批后采用双车替浆； 10）固井期间，井队电工现场值班，保证供电连续；

中国石化复杂地层深井超深井固井技术

中国石化复杂地层深井超深井固井技术 丁士东 桑来玉 周仕明 （中国石化石油勘探开发研究院德州石油钻井研究所,山东德州 253005） 摘要：深井超深井复杂地层固井面临着高温、高压、高含腐蚀性气体、压稳与防漏、盐膏层、顶替效率低等固井技术难题，固井难度大。为此，采用了“封”、“堵”、“压”、“快”和“新”等综合固井技术措施，应用新型非渗透和胶乳防气窜水泥浆体系，提高了水泥浆本身抗窜能力，减低CO2和H2S对水泥石的腐蚀；采用纤维堵漏水泥浆，提高了水泥浆堵漏能力和地层承压能力，扩大了钻井液安全密度窗口；建立了动态循环承压试验方法，采用分段压稳设计模型分析固井后环空压力，实现压稳和防漏的协调统一；采用双凝双密度水泥浆设计，确保主力气层快速形成早期强度，实现“以快制气”，有效控制气层气体；采用旋转尾管固井新技术，在洗井和注水泥过程中旋转尾管，提高了洗井质量和水泥浆顶替效率。通过上述技术措施，为解决中国石化复杂压力深井超深井固井技术难题作了有益的尝试，取得了较好的现场应用效果。 主题词： 中国石化 深井超深井 复杂压力 水泥浆体系 固井应用 近年来，随着中国石化油气勘探开发的不断深入，钻井技术水平的提高，出现了越来越多的深井超深井，完钻井深大多超过了6000m，主要集中在新疆塔里木盆地、川东北地区等区域。在钻井中过程中，经常遇到高压地层，如塔河油田秋南1井、巴楚区块，川东北地区河坝等区块；以及遇到低压易漏失地层，如塔河油田二叠系，深部奥陶系，川东北地区海相地层，这些复杂地层都增加了固井的难度。 中国石化塔河油田2008年产能建设超过600万吨，川东北盆地海相层系油气勘探也取得了很大进展，发现了目前国内最大的海相整装气田-普光气田，在其外围也相继发现了清溪、河坝等高产气田，元坝等外围区块准备进一步加快，以普光气田为主体的川气东送已列入国家“十一五” 重点工程并正式开工建设，川东北海相油气勘探开发展示了良好的前景。 塔里木盆地、川东北地区海相气井井深、温度高，地层压力高，特别是川东北地区、塔河雅克拉气田，很多气井含有酸性或腐蚀性气体H2S和CO2，给油气田安全勘探与开发带来了巨大挑战。2006年的罗家2井泄漏出含H2S的天然气，都造成了对周围生命、财产和环境的极大破坏，分析认为这与其固井质量差有很大关系；在普光气田先期8口探井中，有6口井正是主要由于固井质量不好和没有充分考虑井下CO2和H2S气体对水泥环以及套管柱腐蚀问题，不能直接转化生产井，造成了数亿元经济损失。 1 主要固井技术难题分析 深井超深井固井受到的影响因素众多（如井眼条件、钻井液性能、地层漏失和地层流体等），技术难度大，风险非常高。 (1)气层压力高，气层活跃，固井后易发生环空气窜。

固井质量

附件 中国石油天然气集团公司 固井质量检测管理规定 （试行） 二〇〇六年五月

编制说明 为了规范固井质量检测程序，提高固井质量评价结果的客观性，使固井质量检测更好地为油气勘探开发服务，中国石油天然气集团公司特制定《中国石油天然气集团公司固井质量检测管理规定（试行）》。 长期以来，集团公司绝大多数探井、评价井和生产井都采用CBL测井，积累了丰富的评价经验，目前这些仪器仍是固井质量评价的主要测量工具。SBT测井与CBL测井原理相同。因此本规定中的附录C只详细规定了CBL/VDL和SBT 资料采集的质量控制要求，另外本规定第五章“固井质量评价”中引用了SY/T6592《固井质量评价方法》，该标准规定了基于CBL/VDL和SBT测井资料的固井质量评价方法。 对于超声反射回波测井仪CET，USI，PET，CAST和俄罗斯声波及伽马密 度- 套管壁厚组合测井仪器，由于国内应用较少，积累的经验少，只作推荐使用。

目录 第一章标准的引用 第二章测井要求 第三章测井准备 第四章现场施工 第五章固井质量评价 附录A 固井质量检测仪器参考信息附录B 固井质量测井作业通知单附录C 固井质量测井资料质量要求

第一章标准的引用 第一条固井质量检测应执行的相关技术规程SY/T5131 石油放射性测井辐射防护安全规程SY/T5132 测井原始资料质量要求 SY/T5600 裸眼井、套管井测井作业技术规程SY/T5633 石油测井图件格式 SY/T5726 石油测井作业安全规程 SY/T5880.1 石油测井仪器刻度总则 SY/T6030 水平井测井作业技术规范 SY/T6413 数控测井数据采集规程 SY/T6499 固井质量检测仪刻度及评价方法SY/T6592 固井质量评价方法 第二章测井要求 第二条测井项目设计要求

什么是固井

什么是固井 一、固井：在已钻出的井眼中下入一定尺寸的套管，并在套管与井壁或套管与套管之间的环形空间内注入水泥的工艺过程。 二、井身结构包括以下几方面的内容：所下套管的层次、直径、各层套管下入的深度、井眼尺寸（钻头尺寸）、各层套管的水泥反高等。 三、设计井深的主要依据：地层压力、地层破坏压力和坍塌压力。 四、套管的类型：⒈导管；⒉表层套管；⒊技术套管；⒋生产套管；⒌尾管。 五、井深结构设计的原则：①能有效的保护油气层，使油气层不受钻井液的损害；②能够避免漏、喷、塌、卡等复杂情况产生，保证全井顺利钻进，使钻井周期达到最短；③钻达下部高压地层时所用的较高密度的钻井液产生的液柱压力，不至于把上一层套管鞋处薄弱的裸露地层压裂；④下套管过程中，钻井液液柱压力和地层压力之间的压差，不至于造成卡阻套管。 六、套管柱的受力：轴向压力、外挤压力和内压力。 七、套管柱的附件：⒈引鞋（套管鞋、浮鞋）；⒉回压法；⒊套管扶正器；⒋磁性定位套管； ⒌联顶节。 八、水泥熟料主要成分：①硅酸三钙（C3S）；②硅酸二钙（C2S）；③铝酸三钙（C3A）；④铁铝酸四钙（C4AF）。 九、水化作用：油井水泥与水混合后，水泥中各种矿物分别与水发生水解和水化反映，某些水化产物还能发生二次反映。 十、水化反映的不断进行水泥浆形成水泥石可分为三个阶段：①胶溶期；②凝结期；③硬化期。 十一、稠化时间：指油井水泥浆在规定压力和温度条件下，从开始搅拌至稠度达100Bc所需要的时间。 十二、稠度：水合水泥混合后会逐渐变稠，变稠的速率。 十三、注水泥的设备：水泥车、水泥混合漏斗、水泥分配器、水泥头、胶塞、储灰罐。 十四、碰压：胶塞被推至浮箍时，泵压突然升高。 十五、注水泥主要工序包括：循环和接地面管汇→打隔离液→顶胶塞→碰压→候凝。 十六、提高泥浆的顶替效率：⒈紊流顶替；⒉打前置液；⒊活动套管；⒋调整完井液和水泥浆的性能；⒌使用扶正器。 十七、引起油、气、水窜的原因：水泥浆在凝固过程中的失重是导致油、气、水窜的主要原因，井壁存在泥饼、水泥硬化过程体积收缩也是造成油、气、水窜的原因。 十八、水泥浆失重：指水泥浆柱在凝固过程中对其下部或地层作用的压力逐渐减小的现象。十九、防止油、气、水窜的措施：①采用两用水泥；②分级注水泥；③减小水泥浆返高；④环空憋压候凝；⑤使用特种水泥。 二十、特殊固井技术：习惯上把除了常规一次注水泥技术方法。 二十一、特殊固井技术的种类：⑴、内管注水泥；⑵、尾管固井工艺；⑶、分级注水泥技术。二十二、完井：指从打开生产层到把井交付给采油生产期间的全部生产过程。 二十三、完井包括：打开生产层、下油层套管固井、射孔到试采的全部工艺过程。 二十四、井下复杂情况：钻井作业过程中，由于钻井液的类型与性能选择不当及井身质量较差等原因造成井下钻具的遇阻遇卡、钻进时严重憋跳钻、井漏、井喷等现象，不能维持钻进与其他钻井作业正常进行。 二十五、钻井事故：由于检查不周到，违章操作，处理井下复杂情况的措施不当或疏忽大意而造成的钻具折断、顿钻及井喷失火等恶果。

天然气井井喷事故及危害(标准版)

Safety is the goal, prevention is the means, and achieving or realizing the goal of safety is the basic connotation of safety prevention. （安全管理） 单位：___________________ 姓名：___________________ 日期：___________________ 天然气井井喷事故及危害(标准 版)

天然气井井喷事故及危害(标准版)导语：做好准备和保护，以应付攻击或者避免受害，从而使被保护对象处于没有危险、不受侵害、不出现事故的安全状态。显而易见，安全是目的，防范是手段，通过防范的手段达到或实现安全的目的，就是安全防范的基本内涵。 随着天然气勘探开发领域的不断扩大，面临的对象越来越复杂，天然气勘探开发工作难度越来越大，安全风险也越来越高，一旦发生井喷失控，将导致后果严重、损失巨大甚至灾难性的事故和恶劣的社会影响。为了应对各种复杂情况，实现安全、优质、高效施工作业，必须坚持预防为主的原则，做好天然气井井控工作，避免井喷及井喷失控事故的发生，达到最大限度地发现、保护、解放气层。 一、天然气井井喷的相关概念 (1)井控(WellContr01)为了实现井内压力平衡而采取控制地层孔隙压力的方法或手段。 (2)气侵(GasInflux)当地层孔隙压力大于井底压力时，地层孔隙中的天然气将侵入井内，称之为天然气气侵。 (3)溢流(Overflow)当天然气气侵发生后，井口返出的钻井液量比泵入的钻井液量多，停泵后钻井液在井口自动外溢的现象称之为天然气井溢流。

中国石油天然气集团公司石油与天然气井下作业井控规定

中国石油天然气集团公司石油与天然气井下作业 井控规定 第一章总则 第一条为做好井下作业井控工作，有效地预防井喷、井喷失控和井喷着火、爆炸事故的发生，保证人身和财产安全，保护环境和油气资源，特制定本规定。 第二条各油气田应高度重视井控工作，必须牢固树立“以人为本”的理念，坚持“安全第一，预防为主”方针。 第三条井下作业井控工作是一项要求严密的系统工程，涉及各管理(勘探)局、油(气)田公司的勘探开发、设计、施工单位、技术监督、安全、环保、装备、物资、培训等部门，各有关单位必须高度重视，各项工作要有组织地协调进行。 第四条利用井下作业设备进行钻井（含侧钻和加深钻井）的井控要求，均执行《石油与天然气钻井井控规定》。 第五条井下作业井控工作的内容包括：设计的井控要求，井控装备，作业过程的井控工作，防火、防爆、防硫化氢等有毒有害气体的安全措施和井喷失控的紧急处理，井控培训及井控管理制度等六个方面。 第六条本规定适用于中国石油天然气集团公司(以下简称集团公司)陆上石油与天然气井的试油(气)、射孔、小修、大修、增产增注措施等井下作业施工。 第二章设计的井控要求

第七条井下作业的地质设计、工程设计、施工设计中必须有相应的井控要求或明确的井控设计。 第八条地质设计(送修书或地质方案)中应提供井身结构、套管钢级、壁厚、尺寸、水泥返高及固井质量等资料，提供本井产层的性质(油、气、水)、本井或邻井目前地层压力或原始地层压力、油气比、注水注汽区域的注水注汽压力、与邻井地层连通情况、地层流体中的硫化氢等有毒有害气体含量，以及与井控有关的提示。 第九条工程设计中应提供目前井下地层情况、套管的技术状况，必要时查阅钻井井史，参考钻井时钻井液密度，明确压井液的类型、性能和压井要求等，提供施工压力参数、施工所需的井口、井控装备组合的压力等级。提示本井和邻井在生产及历次施工作业硫化氢等有毒有害气体监测情况。 压井液密度的确定应以钻井资料显示最高地层压力系数或实测地层压力为基准，再加一个附加值。附加值可选用下列两种方法之一确定： (一)油水井为0.05－0.1g/cm3;气井为0.07－0.15 g/cm3 (二)油水井为1.5－3.5MPa;气井为3.0－5.0 MPa 具体选择附加值时应考虑：地层孔隙压力大小、油气水层的埋藏深度、钻井时的钻井液密度、井控装置等。 第十条施工单位应依据地质设计和工程设计做出施工设计，必要时应查阅钻井及修井井史等资料和有关技术要求，施工单位要按工程设计提出的压井液、泥浆加重材料及处理剂的储备要求进行选配和储备，并在施工设计中细化各项井控措施。 第十一条工程设计单位应对井场周围一定范围内(含硫油气田探井井口周围3km、生产井井口周围2km范围内)的居民住宅、学校、厂

固井基础知识

第二部分固井基础知识 第一章基本概念 1、什么叫固井？ 固井是指向井内下入一定尺寸的套管串，并在其周围注以水泥浆，把套管与井壁紧固起来的工作。 2、什么叫挤水泥？ 是水泥浆在压力作用下注入井中某一特定位置的施工方法。 3、固井后套管试压的标准是什么？ 5英寸、5 1/2英寸试压15MPa，30分钟降压不超过 0.5MPa，7英寸，9 5/8英寸分别为10MPa和8MPa，30分钟不超过0.5MPa；10 3/4—13 3/8英寸不超过6MPa，30分钟压降不超0.5MPa。 4、什么叫调整井？ 为挽回死油区的储量损失，改善断层遮挡地区的注水开发效果以及调整平面矛盾严重地段的开发效果所补钻井叫调整井。 5、什么叫开发井？ 亦属于生产井的一种，是指在发现的储油构造上第一批打的生产井。 6、什么叫探井？ 在有储油气的构造上为探明地下岩层生储油气的特征而打的井。 7、简述大庆油田有多少种不同井别的井？ 有探井、探气井、资料井、检查井、观察井、标准井、生产井、调整井、更新井、定向井、泄压井等。 8、什么叫表外储层？ 是指储量公报表以外的储层（即未计算储量的油层）。包括：含油砂岩和未划含油砂岩的所有含没产状的储层。 9、固井质量要求油气层底界距人工井底不少于多少米？探井不少于多少米？ 固井质量要求，调整井、开发井油、气层底界距人工井底不少于25米（探井不少于15米）。 10、调整井（小于等于1500米）按质量标准井斜不大于多少度？探井（小于等于3000米）按质量标准井斜不大于多少度？ 调整井按质量标准井斜不大于3度。探井按质量标准井斜不大于5度。

11、调整井（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？ 调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、目前大庆油田常用的固井方法有哪几种？ （1）常规固井（2）双密度固井（变密度固井）（3）双级注固井（4）低密度固井（5）尾管固井 13、目前大庆油田形成几套固井工艺？ （1）多压力层系调整井固井工艺技术。 （2）水平井固井工艺技术。 （3）斜直井固井工艺技术。 （4）小井眼固井工艺技术。 （5）深井及长封井固井工艺技术。 （6）欠平衡固井工艺技术。 14、水泥头是用来完成注水泥作业的专业工具，常用的有哪几种？（1）简易水泥头；（2）单塞水泥头；（3）双塞水泥头；（4）尾管固井水泥头。 15、5 1/2″水泥头销子直径为多少毫米？ 5 1/2″水泥头销子直径为24mm。 16、常用的套管有哪些规格？ 5″、5 1/2″、7″、7 5/8″、8 5/8″、9 5/8″、10 3/4″、12 3/4″、13 3/8″、20″等。 17、简述技术套管及油层套管的作用？ 技术套管是封隔复杂地层，保证固井顺利进行，安装井口装置，支承油层套管重量，必要时可当油层套管使用。 油层套管是封隔油、气、水层与其它不同压力的地层，如因保护套管形成油气通道，满足开采和增产措施的需要。 18、常用扶正器的规格有哪些？ 5×5 1/4，5 1/2×7 1/2，5 1/2×8 1/2，5 1/2×9 3/4，9 5/8×12 1/4，13 3/8×17 3/4。 19、上胶塞的作用是什么？ （1）在管内隔开水泥浆和泥浆或清水；

国内固井质量检测技术发展现状分析_李世平

第36卷第5期2008年9月 石油钻探技术 P ET RO LEU M D RIL LI NG T ECHN IQ U ES Vo l136,N o15 Sep.,2008 收稿日期:2007-07-02;改回日期:2008-04-02 作者简介:李世平(1965-),男,甘肃庄浪人,1986年毕业于长 庆石油学校钻井工程专业,工程师,主要从事钻井设计和钻井技术研 究工作。 联系电话:(0990)6868925 !管理与发展# 国内固井质量检测技术发展现状分析 李世平李建国于东 (中国石油新疆油田公司勘探开发研究院,新疆克拉玛依834000) 摘要:目前国内固井质量检测方法主要有声幅测井、声幅/变密度测井、SBT扇区胶结测井、PET成像测井和声波/伽马变密度测井。在介绍这些方法检测固井质量原理的基础上,对各种检测方法进行了分析对比,总结出了各自的优缺点。结合勘探开发对固井质量的要求和国内固井质量检测技术的发展现状,指出了国内固井质量检测中存在的问题,并给出了具体、合理又实用的建议。 关键词:固井质量;水泥胶结测井;成像测井;声波全波列测井 中图分类号:T E26文献标识码:B文章编号:1001-0890(2008)05-0084-03 1国内固井质量检测技术发展历程 我国检测固井质量方法在20世纪60年代初期开始采用单发射器/单接受器声波幅度(CBL)测井,到20世纪70年代采用声幅-变密度单发/双收(CBL/VDL)测井,20世纪80~90年代出现了PET、CA ST-V成像测井、SBT多扇区测井,2001年引进了俄罗斯的声波/伽马变密度测井仪[1]。在固井质量的解释上,由最初的人工定性解释发展到利用计算机数字定量解释。在解释的项目上,由最初的人工定性解释第一界面(套管外壁与水泥环界面)发展到第一界面、第二界面(水泥环与地层界面)水泥胶结解释,环空成像解释,微间隙鉴别解释,环空水泥窜槽解释,水泥石密度解释,水泥石抗压强度解释,套管椭圆度及套管损坏成像解释等。总之,随着测井技术的发展,固井质量检测方法不断改进和完善。 111声幅测井 声幅测井[2]技术起源于20世纪60年代初,是应用最早最广泛的固井质量检测技术。由于具有测井过程简单、成本低廉等优势,目前全国各油田仍在广泛应用。 声幅测井仪器由声系和电子线路组成。声系由一个发射器T和一个接受器R组成,源距为1m。测井时声源发出的声脉冲在井内向各个方向传播,当声波传播到两种介质的界面时(如井内流体-套管、套管-水泥环)会发生反射和折射。若套管与水泥固结良好,声波进入套管与水泥界面时声耦合较好,通过折射使大部分能量进入水泥,反射波较弱,套管波幅度最小。当套管外水泥很少或没有水泥时,由于两种介质的声阻抗较大,声耦合差,声波的大部分能量被反射回套管中。当套管外为气体时,两种介质的声阻抗更大,因此几乎所有的声波都被反射回来,套管波幅度最大。因此可以根据记录的声波幅度曲线来判断水泥胶结质量的好坏,声幅曲线越高,套管与水泥之间的胶结程度越差,反之,套管与水泥之间的胶结程度越好,在资料解释中采用声幅的相对值来进行解释。声幅测井只能反映第一界面的胶结情况,无法识别第二界面的胶结质量。 112声幅/变密度(CBL/VDL)测井 为了弥补声幅测井不能反映第二界面胶结质量的不足,在20世纪70~80年代发展和使用了声幅/变密度(CBL/V DL)测井[1,3]。它采用单发双收声系,发射探头T发射频率为20kH z的声波信号,源距为019144m(3ft)的R1和源距为115240m(5 ft)的R2两个接收探头分别接收沿套管滑行和地层反射的全波列。R1接收到信号的首波幅度,反映套管和水泥胶结的情况,R2接收到全波列信号,综合反映第一和第二界面胶结情况。变密度记录的前十几个波中,前三个波与套管有关,第四至第六个波与地层有关,由于声波在水泥环中的衰减很大,在记录波形中显示不出来。经处理将R2接收的信号转换

1、中国石油天然气集团公司石油与天然气井下作业井控规定

1、中国石油天然气集团公司石油与天然气井下作业井控规定

中国石油天然气集团公司石油与天然气井下作业 井控规定 第一章总则 第一条为做好井下作业井控工作，有效地预防井喷、井喷失控和井喷着火、爆炸事故的发生，保证人身和财产安全，保护环境和油气资源，特制定本规定。 第二条各油气田应高度重视井控工作，必须牢固树立“以人为本”的理念，坚持“安全第一，预防为主”方针。 第三条井下作业井控工作是一项要求严密的系统工程，涉及各管理(勘探)局、油(气)田公司的勘探开发、设计、施工单位、技术监督、安全、环保、装备、物资、培训等部门，各有关单位必须高度重视，各项工作要有组织地协调进行。 第四条利用井下作业设备进行钻井（含侧钻和加深钻井）的井控要求，均执行《石油与天然气钻井井控规定》。 第五条井下作业井控工作的内容包括：设计的井控要求，井控装备，作业过程的井控工作，防火、防爆、防硫化氢等有毒有害气体的安全措施和井喷失控的紧急处理，井控培训及井控管理制度等六个方面。 第六条本规定适用于中国石油天然气集团公司(以下简称集团公司)陆上石油与天然气井的试油(气)、射孔、小修、大修、增产增注措

施等井下作业施工。 第二章设计的井控要求 第七条井下作业的地质设计、工程设计、施工设计中必须有相应的井控要求或明确的井控设计。 第八条地质设计(送修书或地质方案)中应提供井身结构、套管钢级、壁厚、尺寸、水泥返高及固井质量等资料，提供本井产层的性质(油、气、水)、本井或邻井目前地层压力或原始地层压力、油气比、注水注汽区域的注水注汽压力、与邻井地层连通情况、地层流体中的硫化氢等有毒有害气体含量，以及与井控有关的提示。 第九条工程设计中应提供目前井下地层情况、套管的技术状况，必要时查阅钻井井史，参考钻井时钻井液密度，明确压井液的类型、性能和压井要求等，提供施工压力参数、施工所需的井口、井控装备组合的压力等级。提示本井和邻井在生产及历次施工作业硫化氢等有毒有害气体监测情况。 压井液密度的确定应以钻井资料显示最高地层压力系数或实测地层压力为基准，再加一个附加值。附加值可选用下列两种方法之一确定： (一)油水井为0.05－0.1g/cm3;气井为0.07－0.15 g/cm3 (二)油水井为1.5－3.5MPa;气井为3.0－5.0 MPa

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7注水泥浆7压碰压塞(上胶塞)7替钻井液 保证施工安全和固井质量的基本条件: 井眼畅通。 井底干净。 井径规则，井径扩大率小于15% 固井前井下不漏失。 套管居中，居中度不小于 75% 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。 (11 )下灰设备、供水设备、注水泥设备、替泥浆设备及高低压管 钻井液中无严重油气侵，油气上窜速度小于 10m/h 。 (7) 套管与井壁环形间隙大于 20mm (8) (10)水泥浆和钻井液要有一定密度差，一般要大于 0.2。

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。 套管串结构：插入式浮鞋+套管串（或：引鞋+1根套管+插入式浮箍+套管串）。 钻杆串结构：插头+钻杆扶正器+钻杆串。 工艺流程：注入前置液T注水泥浆T替钻井液（替入量比钻杆内容积少 0.5m3）T放回压检查回压凡尔是否倒流T上提钻杆循环出多余的水泥浆。 （三）尾管固井工艺 尾管固井是指不延伸至井口的套管固井，这段不到井口的套管称做尾管。较短的尾管可座于井底，但绝大部分必须要求实施尾管悬挂，这样管柱不至于大幅度弯曲，利于保证固井质量，便于进行增产作业。悬挂器装在尾管顶部，尾管由尾管悬挂器悬挂于上层套管内壁。尾管固井的主要目的有：经济性；满足使用复合钻具或复合油管；改善钻井或注水泥环空水力条件等。 最常用的尾管悬挂器是液压式尾管悬挂器。 套管串结构：引鞋+1根套管+ 浮箍+1根套管+浮箍+1根套管+球座短节（含托篮）+尾管串+尾管悬挂器总成+送入钻杆。 工艺流程:按作业规程下入尾管及送入钻杆到设计位置T开泵循环 7投球7憋压剪断座挂销钉悬挂器座挂7倒扣7憋压剪断球座销 钉循环钻井液T注前置液T注水泥浆T释放钻杆胶塞T替钻井液 7碰压7上提中心管循环出多余的水泥浆7起钻候凝。 （四）尾管回接固井工艺

影响水平井固井质量因素分析及对策

影响水平井固井质量因素分析及对策 发表时间：2019-08-29T14:28:31.763Z 来源：《基层建设》2019年第16期作者：李春锋 [导读] 摘要：伴随着井下随钻测量仪器和井下动力钻具制造技术的不断发展与进步，水平井钻井技术也得了前所未有的发展，因其单井产能高、开发成本低，无论是国内，还是国外的大油田都进行了非常广泛的应用。 大庆钻探钻井生产技术服务二公司固井分公司吉林松原 138000 摘要：伴随着井下随钻测量仪器和井下动力钻具制造技术的不断发展与进步，水平井钻井技术也得了前所未有的发展，因其单井产能高、开发成本低，无论是国内，还是国外的大油田都进行了非常广泛的应用。但是水平井的固井质量问题一直是广大科技工作者关注与研究的重点领域，水平井固井质量的好坏直接关系到水平井生产原油的寿命，而水平井因其自身的施工工艺特点，与直井在固井工艺和技术上又有非常大的差别，所以固井质量优质率和合格率多年来一直都比较低，因此需要对水平井固井质量的影响因素进行深入、细致地分析，才能制定出相应的技术对策来提高水平井的固井质量。 关键词：水平井固井质量；固井难点；技术对策 随着人类对石油资源消耗量的不断增加，石油开采也越来越受到重视，如何进行石油的有效开采，降低石油开采成本也成为重要的话题。目前国际上普遍认为应用水平井钻井技术可以对那些低地层压力、单井产量低和油层低渗透的油气藏进行有效的开采，降低石油的开采成本，但是由于水平井自身井身结构的特殊性，使应用水平井技术初期的固井质量一直都没有直井固井质量高，造成了水平井开采寿命短问题的出现，也就难以实现低成本、高效率进行石油开采的目的。为了提高水平井固井质量，广大石油科技者进行了深入的研究，并发现了影响水平井固井质量的因素，制定了相关的技术对策，使水平井固井质量有了非常大的提升。 1影响水平井固井质量因素分析 1.1套管下放过程中存在的问题 水平井施工作业形成的井眼轨迹具有特殊性，套管在下放作业时会承受比普通井更大的摩擦力。特别在大斜度井段和水平段，井壁会承受很大的侧向压力，所以，套管在下放作业时必须会受到较大的阻力。和垂直井进行比较来看，为了使套管处于井眼的中间位置，水平井在下放套管时会应用更多的扶正器，同样会引起套管在下放作业时承受更多的阻力。在摩擦阻力的条件下，套管可能无法到达目标位置，这种问题在浅层水平井中更为常见。在重力施加的影响力之下，套管在井身当中会出现偏心问题，使其与井壁下侧间隙过小，在水平井段或者斜度较大的井段，套管很难实现居中。这样就会影响固井质量。 1.2井眼不规则 在水平井的钻井施工过程中，由于油层的实际深度和设计的深度之间往往会存在一定的误差，因此为了找到油层，必须要进行实际井眼轨迹的调整，这样就会使得有的地方井眼的全角变化率大，有的地方全角变化率小，这样如此反复几次调整以后，使实际钻得的井眼轨迹呈现出上下反复的波浪线形状，造成井眼的不规则，为套管安全下入和注水泥过程中的水泥浆注入量计算带来困难。 1.3顶替效率低 水平井由于大斜度井段和水平井段都比较长，这么长的井段在套管下入过程中必然套管会贴向下井壁，这样的结果就是形成了比较大的偏心环空，在井眼的低边位置套管与井壁之间的环空间隙比较小，当水泥浆流经这一位置的时候流速特别慢，因此难以把钻井液和隔离液进行有效的顶替，导致这一位置胶结质量差，影响固井质量。 1.4存在岩屑床、胶结质量差 岩屑床不仅对水平井钻井影响大，对水平井固井的影响也是非常大的，虽然在下套管固井之前我们采取了一系列的技术措施，但是依然没有完全破坏岩屑床，这些没有被破坏携带出井筒的岩屑床和岩屑颗粒不仅会影响水泥浆的顶替效率，同时也会影响水泥浆与井壁之间的胶结质量，影响水平井固井的质量。 2提升水平井固井质量技术对策 2.1进行井眼准备 在进行下套管之前要做一系列的准备工作，而井眼的准备工作是不可缺少的，是非常关键的技术环节，井眼准备的好坏直接影响着套管串是否能够安全、顺利下入，以及固井顶替效率，因此需要采取以下几个方面的技术措施。（1）根据软件计算得出的管串结构，对管串进行模拟通井，一般根据不同井眼的质量情况，要进行单扶正器模拟通井、双扶正器的模拟通井，进行上述2次通井后如果井眼依然不够顺畅，那么就有必要三扶正器的模拟通井，并在井眼不够畅通的井段进行反复划眼，直至井眼畅通，起下钻无阻卡为止。并且在模拟通井结束后要及时进行钻井液性能的调节，大排量洗井，直到振动筛无砂子返出才能进行起钻作业。（2）在模拟通井还没有结束的时候还需要进行一项工作的测定，主要是将钻井液性能调整好后对循环周期进行测量，根据测量出的结果对整个井筒容积进行计算，这样做的主要目的是根据井筒的总容积来计算水泥浆的注入量，为固井水泥浆的准备提高依据。（3）在最后一次通井调整钻井液性能的时候要在钻井液中加入足够的润滑剂，使钻井液具有良好的润滑性能，为套管安全下入，降低下套管的摩擦阻力做好准备，有必要的情况下可以在钻井液中加入空心塑料小球来降低下套管的难度。 2.2进行管串结构优化 管串结构的优化即会影响套管的安全下入，也会影响整个固井的顶替效率。在管串结构优化中主要对扶正器的种类、数量和间距进行优化。如果扶正器加入数量过多，那么套管的居中度就会有所提高，但是同时下套管的摩擦阻力也会增大，因此需要应用固井管串软件对管串结构进行深入优化，以保证套管居中度在67%以上，套管安全下入的摩擦阻力最小为目标进行系统优化设计。同时对于具备条件的单位可以应用漂浮接箍下套管工具，减小下套管的阻力，保证套管的安全下入。 2.3进行前置液设计 对于固井前置液我们在以往的设计中要让它能够满足下面几项要求：一是前置液要具有非常好的润湿性能，能够快速改变井壁润湿环境，让润湿后的井壁亲水性更强，更容易与水泥胶结在一起。二是要保证前置液触变性良好，同时还要有很好地悬浮性，性能上还有非常地稳定，这样才能最大限度地悬浮其中的岩屑颗粒，保证其性能优良。 2.4进行水泥浆设计 水泥浆是固井中不可缺少的，因此要想有良好的固井质量，必须要对水泥浆性能进行研究。对于水平井固井水泥浆来说，一个是要求