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、51/2英寸试压15MPa，30分钟降压不超过?0.5MPa，7英寸，95/8英寸分别为10MPa和8MPa，30分钟不超过0.5MPa；103/4—133/8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、51/2″水泥头销子直径为多少毫米？ 51/2″水泥头销子直径为24mm。 16、常用的套管有哪些规格？

5″、51/2″、7″、75/8″、85/8″、95/8″、103/4″、123/4″、133/8″、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？

5×51/4，51/2×71/2，51/2×81/2，51/2×93/4，95/8×121/4，133/8×173/4。

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； （2）刮掉管内壁上的泥浆和水泥浆混合物。 （3）传递替泥浆终止信号。 （4）进行油层套管试压。

20、实际施工时间和稠化时间的关系？稠化时间所规定的稠度值一般取多少BC？

实际施工时间再加1个小时或1个半小时即稠化时间，稠化时间所规定的稠度值一般取50—70BC。

21、大庆长垣由北向南包括几个三级构造？

自北向南依次为顺序为：喇嘛甸、萨尔图、杏树岗、高台子、太平屯、葡萄花、敖包塔等七个构造。

22、大庆油田中部含油组合的油层组有哪些？

大庆油田共有10个油层组，依次是萨零组、萨一组、萨二组、萨三组、葡一组、葡二组、高一组、高二组、高三组、高四组。

23、大庆油田的标准层是指哪一段，岩性是什么？ 标准层是指嫩二段底部的一层劣质油页岩。 24、大庆油田的断层属于哪一类型？ 主要属于断距不大，延伸不太长的正断层。 25、扶正器作用是什么？目前使用类型有几种？ 套管能下至预定井深并促使套管位于井眼中心。

目前使用的扶正器类型有弓形扶正器，弹性限位扶正器，刚性扶正器，旋流扶正器。

26、A级水泥使用深度及温度是多少？

A级水泥使用深度范围0—1828.8井深，温度至76.7℃。 27、G级水泥使用深度及温度是多少？

G级水泥使用深度范围0—2440米井深，温度至93℃。 28、固井后，出现水泥塞的可能原因有哪些？ （1）钻井液性能不好，石粉沉淀，出现假塞现象； （2）套管长度与实际长度不符；

（3）浮箍、浮鞋失灵，敞压时管内回流水泥浆； （4）替泥浆时，泥浆中混有水泥浆。

29、什么叫水泥浆“失重”现象？

固井后，水泥浆在凝固过程中由于胶凝和桥堵原因，其液柱压力降低的现象称为水泥浆“失重”。

30、什么叫多级注水泥固井？

根据井下条件，需利用双级箍实现两次或多次注水泥的特殊工艺固井方法。

31、使用封隔器的作用是什么？

（1）密封技术套管，防止下部灵敏地层受泥浆和水泥浆污染。 （2）防止高压层间的相互沟通。

（3）可隔离循环漏失层，减轻水泥对地层的压力。

（4）双级注水泥时，不必等待一级凝固时即可注入第二级水泥。 32、尾管固井有哪些特点？

（1）水泥浆稠化时间的确定：从混配水泥浆起至多余水泥浆完全循环出井口为止。考虑一定安全系数。

（2）对尾管悬挂器及短方钻杆等工具，要进行认真全面检查。 （3）下井钻杆要认真通内径。 （4）对下井套管内径要用通径规检查。

（5）尾管与套管重叠段选150-300米，对尾管挂进行悬挂能力校核。 （6）对钻具长度，钻杆收缩距，要认真计算。 （7）要进行流变学设计。

（8）在注水泥施工结束时，要保持回压、以防管外水泥浆倒返。 33．U型管效应是怎样形成的？

答：所谓U型管效应即固井时套管内出现的真空现象，一般这种情况是由于水泥浆密度大于泥浆密度，由于密度不同在注水泥时造成管内外的静压差，当管内外的静压差大到一定值，使这个值足够克服整个流体的沿程阻力之和时，管内流体便会产生自由落体运动。随着自由落体运动速度的增大，泵入的流体不能填满管内便形成一真空段，即发生了U型管效应。

34．生位到井底是如何规定的？为什么？

答：生位到井底这段距离一般约为每1000米井深为10米，这主要是为了替泥浆时胶塞刮掉套管内壁泥饼存于此而定的，一般认为1000米的管内泥饼约需10米的套管内容积。

35．高压异常地层（憋压层）会给固井质量造成一定的影响，目前常见的憋压层类型有哪些？

答：常见的憋压层类型有：（1）透镜体型（2）砂岩层尖灭型（3）渗透率变化型（4）断层遮挡型（5）套断型（6）复合型（7）堵水型。

36．易漏井有哪几种施工工艺技术？

答：主要是应用双级注注水泥工艺技术、双密度注水泥工艺技术，施工时主要是控制水泥密度和泵压、泵速。

37．固有高压层的井，主要有何种措施？

答：主要是考虑使用套管外封隔器，使用抗窜的特种水泥和外加剂，隔离液要适当减少，水泥浆密度控制好。

38．流动阻力主要受哪几种因素影响？

答：影响流动阻力的主要因素有：流体的流速、密度和流度参数，以及流体通过的当量直径等。

39．隔离液的设计应注意哪些？

答：隔离液的设计首先要考虑充分隔离开水泥浆和钻井液另外还要考虑隔离液的使用，因其一般密度较低，会对环空液柱压力造成一定影响，影响压稳。

40．有碰压显示，试不住压怎么办？

答：即有碰压显示，说明已碰压，在排除假碰压可能的情况下，检查地面管汇和泵车管汇，看是否有短路部分，如果有整改后重新试压，确保地面无问题，可判定为套管串有短路部分，应停止试压活动。

第四章固井设计知识

固井设计包括套管柱设计和注水泥施工设计 一、套管柱设计

套管柱设计的目的在于保证套管安全下入，使套管柱满足注水泥作业和后期完井作业需要。因此要求入井套管必须有足够的强度（但不浪费），合适的居中度。

（一）套管强度计算方法

套管柱强度包括：抗拉强度、抗挤强度、抗内压强度

中油集团公司颁布的“固井技术规定”中要求，在设计套管柱时，抗拉强度必须大于1.6—1.8（技套、表层1.6以上）；抗挤强度大于1.125；抗内压强度大于1.1。

1、套管的轴向拉力及拉抗强度 F0=Σql×10-3

F0—套管承受的轴向拉力，KN q—套管单位长度的各义重力，N/m l—套管段长，m

上式计算为井口处套管所承受的轴向拉力。

实际上在一口井上，井口套管承受的轴向力最大，在抗拉强度设计中，井口最为关键。

在实际下套管过程中，套管要受到钻井液的浮力，因此套管上各处所受的拉力要比在空气中小，考虑浮力时，井口套管所受的拉力Fm，为

Fm=Σql(1-ρd/ρs)×10-3

式中：ρd—钻井液密度，g/cm3 ρs—钢材（套管）密度（取7.8）g/cm3

我国在对套管设计时，一般不考虑浮力的减轻作用。通常用套管在空气中的重力来考虑轴向拉力，认为浮力被套管柱与井壁之间摩擦抵销。

在定向井及水平井中，套管弯曲会引起附加应力。

当注入水泥浆量较大，在水泥浆未返出套管底部时，管内液体较重，将对套管产生一个附加接应力，Fc

Fc=h(ρc-ρd/1000)·d2cin·π/4

式中：Fc—注水泥产生的附加力，KN； h—管内水泥浆高度，m

ρc、ρd—水泥浆、钻井液密度，g/cm3 dcin—套管内径。

当注水泥过程中，流动套管时，应考虑该力。

其它附加力：下套管过程中的动载，如上提时附加力；注水泥时泵压变化等。这些附加力很难计算。

抗拉安全系数St计算 St=F/F0

F为双套管理论上能承受的最大拉伸力（接头拉伸强度），KN； F0—计算点以下井段套管在空气中重力。 2、套管承受的外挤力及抗挤强度

套管承受的外抗压力，主要来自管外液柱压力，地层中流体压力，高塑性岩石的侧向力及其它作业时产生的压力。

一般情况下，在常规套管设计中，外抗压力按最危险的情况考虑，即按套管内全部掏空；套管承受钻井液柱压力计算，其最在外挤压力为：

Poc=9.81×ρd×D×10-2 P0c—套管承受的外挤力。MPa ρd—管外钻井液密度 D—计算的井深,m

从式中可以看出，套管底角所受的外挤力最大，井口处最小。

套管的抗挤强度：指套管在外挤力作用下，失圆、挤扁时的最大外挤压力数值，一般从甲方手册查阅。

在有轴向载荷时的抗挤强度

在轴向力作用下，套管能够承受外挤或内压能力是会发生变化的，或者说，是与地面做的抗挤或抗内压强度是不一样的。

假定套管自重引起的轴各拉应力为σZ，由外挤或内压引起的圆周向应力为σr。因套管为薄壁管，σr比σt小得多，可忽略不计，因此可只考虑轴向拉应力σZ和周向应力σt二维应力，按照第四强度理论，套管发生破坏的强度条件为：

σ2Z+σ2t-σZσt=σ2s

σs为套管钢材屈服强度，Mpa （σZ/σs）2-σZσt/σs+（σt/σs）2=1

即为椭圆方程：σZ/σs为横轴，σt/σs为纵轴，为画出应力图轴为双轴应力椭圆。

考虑轴向拉应力时，套管的抗挤强度计算为近的采用下式： Pcc=Pc(1.03-0.74Fm/Fs)

式中:Pcc—存在轴向拉力时的最大允许抗外挤强度，Mpa Pc—原轴向力时的套管抗外挤强度（手册P160-177） Fm—轴向拉力，KN

Fs—套管管体屈服强度（手册P160—177）

E式在0.1≤Fm/Fs≤0.5范围内计算误差与理论计算值在2%以内。 抗挤安全系数

Sc=Pc（或Pcc）/P0c

3、套管承受的内压力及抗内压强度

套管承受的内压力来源：①地层流体（油气水）进入套管产生的压力；②生产中特殊作业（压裂、酸化、注水）时的外来压力。

当井口敞开时，套管内压力等于套管内流体产生的压力； 当井口关闭时，内压力等于井口压力与流体压力之和。 通常井口内压力有三种确定方式：

（1）假定套管内完全充满天然气，则井口处内压力近似表示为： Pi=Pgas/e1.1155×10-4GL

式中：Pi—井口内压力，Mpa Pgas—井底天然气压力，Mpa L—井深，m

G—天然气与空气密度之比，一般取G=0.55 （2）以井口防喷器能承受的压力作为井口内压力。 （3）以套管鞋处的地层破裂压力值决定井口内压力。 Pi=L(Gf+ΔGf)

Gf—套管鞋处地层破裂压力梯度，MPa/m ΔGf—附加系数，一般取0.0012MPa/m。

在上述三种方案中，一般采用套管内完全充满天然气时的井口处内压力来计算。即第一种情况。

套管的抗内压强度指套管在内压力作用下发生爆列时的内压值。 套管的抗内压安全系数：

Si=P理/Pi

P理—套管最小屈服强度下的抗内压力，MPa； Pi—计算点处实际承受的内压力。 （二）套管柱强度设计方法

1、等安全系数法：基本思路是各危险载面上的最小安全系数等于或大于给定的安全系数。

设计时，先考虑下部套管抗挤（通常水泥面以上磁管外应考虑双轴应力，再考虑上部套管应满足抗拉及抗内压要求）。

2、边界载荷法（拉力余量法）：此法抗挤强度设计与等安全系数法相同。抗拉强度采用：以抗拉设计的第一段套管的可用强度=抗拉强度/安全系数；边界载荷（拉力余量）=抗拉强度-可用强度。

以抗拉设计的第二段套管的可用强度=抗拉强度-边界载荷以各段均按同一个边界载荷来用可用强度。

优点：套管各段边界载荷相等，套管受拉时，各段拉伸余量相等，避免浪费。

3、最大载荷法：基本思路是将套管按表层、技套、油层分类，每一类套管按其外载性质大小进行设计。其方法为：

先按内压力筛选套管，再按有效外挤力及拉应力进行强度设计。 4、AMOCO法，独特之处：抗挤考虑受拉影响（双轴），计算外载时考虑按箍处受力，计算内压时考虑抗应力影响。

5、BEB法：图解法，计算外挤内压时考虑拉力的影响，拉应力按浮重计算，并考虑浮力作用在套管鞋底部截面上使底部受压应力。

6、前苏联设计方法：该方法比较繁琐，一般不常应用，略。 目前，我国常采用等安全系统法和BEB法。 （三）套管伸长与回缩 1、套管在外力作用下伸长

ΔL=FL/AE F—外力，N； L—套管总长，m； A—套管截面积，m2；

E—套管钢材的弹性模量，E=206×106Kpa=206×109Pa

2、套管在自重作用下的伸长

Δl=WL2/2AE

W—单位长度套管所产生的重力，N/m

3、套管在泥浆中（下入井后）的伸长——经验公式

Δl=7.854-ρm/4×L2×10-7 ρm—钻井液密度，g/cm3

4、套管在热应力作用下，伸长（缩短）量

Δlr=L·ζ·ΔT

ζ—为钢材料的热膨胀系数；ζ=12.1×10-6m/m·℃ ΔT—套管变形前后的温差，℃

在井眼中，由于温度变化作用，套管伸缩量 Δl=ΣliΔTiζ

5、固井后套管回缩距计算

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显减少，原来已拉伸的套管会由于受力的减少而回缩，因此要求从井口斜放套管回缩的距离，以保证套管不致于被拉段。

套管回缩距计算，公式：

ΔL=L自/10E（L固ρ钢-L总ρm） ΔL—套管回缩距，m； L自—自由段套管长度，m；

L固—封固井段套管长度，（封固段长）m； L总—套管总长，m； ρ钢—钢的密度，g/cm3； ρm—泥浆密度，g/cm3；

E—钢的弹性模量，2.06×108KPa。

钻井测试手册P350页也提供了一套经验公式：

ΔL=7.854-ρm/2L固l×10-7 ρm—泥浆密度，g/cm3； L固—封固段套管长度，m； l—自由套管长度，m （四）定向井套管强度设计

在弯曲井段，套管弯曲应力对套管抗拉抗内压强度影响较大。 1、定向井中套管管体允许的弯曲半径，推荐使用下式：

R=ED/200YPK1K2

式中：R—允许的套管弯曲半径，cm

E—钢材弹性模量，206×106Kpa D—套管外径，cm

YP—钢材的屈服极限，KPa,甲方手册P206表3—18 K1—抗弯安全系数，取1.8 K2—螺纹联接处的安全系数，K=3

井眼曲率K与井眼轨迹半径R0关系

R0=5730/K R0—井眼轨迹半径 K—曲率（°/100.m）

要想使套管安全入井，必须满足：Rσ弯=DE/200R0=DEK/1146000 σ弯—定向井套管产生的弯曲应力 K—井眼曲率（全角变化率），°/100m

3、定向井内允许的套管轴向当量载荷

Q=W+σ弯A

Q—套管柱上的轴向当量载荷，KN； W—弯曲套管以下所有套管重点，KN； A—套管壁截面积，cm2。

4、定向井眼上提套管时的摩擦阻力

F=fwisina

F—摩擦阻力，KN；

Wi—套管段重，KN；

f—摩擦系数，裸眼取0.6,套内取0.3 a—段井斜角

5、上提套管安全系数

S=套管抗拉强度/合成提力+累计摩擦力

二、注水泥设计

（一）压稳

压稳设计的目的在于固井时和固井后水泥浆侯凝过程中，环空液柱压力大于地层压力，小于地层孔隙压力，保证既能压稳地层（尤指高压层），防止发生油气水窜入水泥环；又能有效地杜绝压漏地层。

1、压稳设计应考虑的因素

（1）环空钻井液密度及钻井液柱压力； （2）前置液、密度、隔离段长及液柱压力。 （3）水泥浆柱的分段密度、段长，液柱压力。 （4）流动阻力；

（5）地层孔隙压力（高压层）； （6）地层破裂压力。 2、压稳设计满足条件 （1）高压层井段

环空液柱压力>地层孔隙压力 （2）欠压易漏井及

环空液柱压力<地层破裂压力

在高压层与漏失层在一口井同时存在的情况下，固井设计必须以压稳为前提条件。

（二）流体方案设计 1、水泥浆方案

（1）水泥浆密度。水泥浆密度必须满足地层防漏要求和封固井段的特点要求。

（2）水泥浆配方。水泥浆配方的选择以确定的水泥浆密度、井深、井温和地层水、气特点来选择。一般来说，按照井深和地层水特点来选择油井水泥级别（A级运用于0--1828m，G级适用于0--2440m），根据井底温度选择抗高温外加剂，包掺料，根据地层压力、渗透性确定水泥浆的防窜、防渗性能。目前，在大庆地区，一般调整井、开发井均采用A级水泥，井深大于1800m的探井，采用G级油井水泥，深井（3000m以上）全部采用G级混石英砂抗高温水泥浆体系。

（3）水泥浆主要性能要求

稠化时间：满足施工要求，一般情况下要求不低于施工时间加1小时30分钟。

流动度：要求≥220mm。

失水：根据油藏特点不同而不同，一般低渗油藏对油层保护要求较高时，采用低失水水泥浆，失水量控制在300ml以下，有特殊要求的按要求调节水泥浆失水量。

初始稠度：要求水泥浆必须有较低的初始稠度（≤15Bc）。

抗压强度：为满足完井期间射孔、酸化压裂等作业要求，水泥石必须

有足够的抗压强度。对常规水泥浆，要求水泥石的抗压强度：24小时18MPa，48小时20MPa；对低密度水泥浆，24h抗压强度应大于12MPa，48h抗压强度大于14MPa。

2、前置液方案

使用前置液的目的在于有效冲洗附着在井壁和管壁上的残余钻井液，隔离钻井液和水泥浆，并适应调节环空液柱压力，为替净和压稳创造条件。前置液包括冲洗液和隔离液。

（1）前置液方案选配依据

选配前置液方案主要依据钻井液类型，关键时确定冲洗液。一般来说，使用油基钻井完井，附着在井壁及管壁上的油膜难以冲洗，要求冲洗液必须对油膜有较强的乳化冲洗效果。而一般的水包油钻井液体系则易于冲洗，因而对冲洗液选择条件较为宽松。

（2）前置液的性能要求

与钻井液和水泥浆具有良好的相容性； 冲洗液密度满足压稳要求。 3、顶替液

顶替液设计的关键在于平衡施工过程中管内外压差，降低施工压力，保证施工安全。在地面设备许可的条件下，应尽可能采用较低密底的钻井液或者采用清水做顶替液，以减少或避免固井后钻井液中固相沉淀而出现的假水泥塞。

（三）注水泥施工参数设计 1、井眼容积

Vw=∑πDi2ΔHi/4

式中Vw为封固段井段容积；ΔHi、Di2分别为第I井段段长及对应的井径。

2、套管外容积

即封固段内由套管外所围的圆柱所占的体积。 Vc=πDi2H/4

式中Vc为套管外容积，Dc为套管外径，H为封固段长度。 3、环形容积

井壁和套管之间环空所占的体积。 Va=Vw-Vc 4、水泥塞体积

指碰压座（浮箍、承托环、阻流板等）到井底之间的一段套管内容积，固井后，这里充满水泥。

Vs=π(Dc-2t)2（L-Ls）/4

式中Vs为水泥塞体积，t为套管壁厚，L为井深，Ls为碰压座下深。 5、设计水泥体积 Vcem=Va+Vs+Vf

式中，Vf为水泥浆附加量，附加系数依据地区注水泥经验系数而定。 6、干水泥用量 M=Vcem/q

式中M为干水泥用量，q为单位水泥造浆体积。

造浆量q因水泥浆配方、性能要求不同而不同。一般常规水泥浆（A、

G级原浆）每袋水泥造浆量可用下式表示：

q=15.873+(50-15.873Pc)/(ρc-1) 式中ρc为设计水泥浆密度。 7、替钻井液量 Vt=∑vili

vI、lI分别表示生位以上不同壁厚管柱的每米内容积和段长。 8、用水量计算

总用水量=注隔离液用水+注水泥浆用水+顶替用水+洗车用水 9、施工泵压计算 PP=（PHA-PHc）+ΔP

式中PP表示施工最高压力；PHA表示环空液柱最高压力，PHC表示管内液柱压力，ΔP为流动阻力，可用下式表示为：

ΔP=0.2LV2fρ/D L—套管长度，m； ρ—流体密度，g/cm3； V—流速，m/s； D—套管直径，cm；

f—流体范围摩抗系数，f=0.00454+0.4Re-0.70 当Re=2100时，f=0.00758 ΔP也可以用以下经验公式表示： ΔP=0.00098L+（3-4）MPa。 式中L为井深。

10、井底循环温度计算 T=T0+108L/168

式中，T为井底循环温度（℃），T0为循环出口温度（℃），L为

井深。

第五章常见固井事故应急预案 循环洗井阶段

1、循环洗井压力过高怎么办？

理论上讲，循环压力只应是沿程阻力作用的结果。如果由于①洗井不充分，泥浆中固相含量过高；②泥浆粘度以及切力过高；③井壁坍塌脱落造成环空不畅等原因，应加大洗井排量或处理泥浆性能后使压力降至正常值以后方可施工。

如果是由于环空间隙过小，导致环空流速过快，应适当降低洗井排量，以防止冲毁井壁或坍塌。

2、在洗井过程中发现泥浆中有油气显示应如何处理？

首先应判断是否是油气侵造成的，如长时间大量的油气显示，则应提高泥浆比重，延长循环时间，适当提高洗井排量，直至油气消失。 3、在洗井过程中如发现水浸造成泥浆密度有明显降低，应怎么办？

答:应提高泥浆比重。

4、循环洗井时如发现微漏应如何处理？

答：应继续加大排量循环，如漏失加重，应进行堵漏处理，如循环一段时间以后，形成泥饼，微漏停止，方可固井。

5、钻进井漏处理以后如果在循环洗井时泥浆多返，应如何处理以待固井？

答：应延长洗井时间，适当增大洗井排量，提高泥浆比重。 6、井口出砂的原因有几种？

答：一是井底钻屑没有完全清洗出来。如果是由于泥浆性能问题，应调整泥浆性能，使其便于携屑，缩短洗井时间，如果因为洗井不充分，应提高洗井排量延长洗井时间。

二是井眼坍塌或井壁脱落。应加大洗井排量，调整泥浆性能，提高携屑能力，直至井眼畅通，固相含量降低到正常范围。 7、停泵后套管悬重增加预示着什么？

答：悬重增加一般发生于定向井或事故井，是由于井眼不畅造成套管受卡或定向井的键槽造成套管受卡。应先行处理，待解卡后方可固井。 8、停泵后套管悬重变轻应如何处理？

答：如果套管悬重变轻，应先核算在去除泥浆浮力影响并校正指重表。排除此因素外，应是套管断或丝扣开，应拔套管并对扣打捞。 二、停泵后至注隔离液阶段

1、注隔离液期间，发现井口返出量减少，应如何处理？

答：停注隔离液，继续循环泥浆，若注入量与返出量差较大，说明井漏严重，应进行堵漏处理到循环正常后，停泵固井。 2、如果水泥头接上有困难应如何处理？

答：水泥头接上困难，有三种可能，一是水泥头丝扣坏，应及时更新保养水泥头，现场有条件应及时更换；二是水泥头或联顶节圆度有偏差，应更换联顶节或水泥头；三是高寒因素，造成结冰影响施工，应及时供应蒸气，增加人手尽快缩短接头时间。

3、如果卸下循环接头发现套管返吐应如何处理？

答：如果返吐严重，说明环空内有憋压，并且浮箍、浮鞋效果不好，应拔套管处理，重新下套管后应注意环空畅通。 4、如果卸下循环接头发现套管内液压下降应如何处理？

答：说明井漏。应接上重新循环进行堵漏处理。 5、如果注隔离液车中途坏，不能施工，应如何处理？

答：应立即更换备用泵车，并及时修复。 三、注水泥阶段

1、在一口调整井注水泥初期，经过调整的水泥浆密度仍未达到设计范围内，应如何处理？

答：一是更换水泥车，利用另一台水泥车进行注水泥作业；二是若第一种办法无法实现，采取把水泥浆全部循环出，洗井、拔套管，重新进行下套管固井。

2、注灰浆期间若灰罐发生故障，停止下灰，若无备用罐车，但注入量没有达到设计量，应如何处理？

答：一是看是否能确保封固油顶，如是可压胶塞进行顶替作业。 二是若不能确保封固油顶，应将水泥浆循环出地面，洗井拔套管重新固井。

3、注水泥期间，水泥车因性能故障无法继续注水泥，应采取什么措施？

答：一是更换注水泥设备，完成注水泥作业；二是若所有设备均不能作业，应看注入量是否能封固油顶，若封固得上，可进行下一步作业；否则应尽快水泥将水泥浆循环出来，进行洗井拔套管进行二次固井。 4、注水泥期间压力激增，有几种可能，应如何分别处理？

答：（1）一种可能是留水泥塞过长或灌香肠，使施工无法继续进行，其原因可能为

a．施工排量过大，造成井壁坍塌、堵塞，形成憋泵。

b.泥浆性能不好，井下固相含量过多，在井眼较小处形成桥堵。 c.由于水泥中外掺料混配不均，造成环空中外掺料的沉降形成堵塞。

d.水泥浆性能变化，如稠化时间缩短，级别不符，水质影响等。 e.存在某高渗透性地层造成水泥浆大量失水形成桥堵。 f.外加剂使用不当或失误，造成水泥闪凝。

（2）第二种可能是胶塞提前下井，应停止施工，检查予以确认。如提前入井，应拔套管处理。

（3）井下异物。如在下套管时的井下落物或环空落物，堵塞在浮箍上造成憋压或环空堵塞。

（4）机械故障造成注水泥停顿，水泥浆静止时间长，形成网状结构迅速稠化造成二次开泵困难。

（5）管线内扒皮。

（6）水泥杂质过多或结块过多。 （7）用低级别水泥进行深井施工。

5、冬季施工注水泥开始时开泵困难是何原因？应如何处理？

答：冬季施工应首要防冻，因此可能是泵车粘泵或管线内存水结冰造成无法施工，应迅速加热或更换管线及车辆，继续施工。 6、在施工时发现水泥浆提前从地面返出应如何处理？

答：（1）此种事故系上部套管断裂或有裂缝，应立即停止注灰，用清水或泥浆顶替（不压胶塞），直至井口不返泥浆后拔套管、洗井处理，准备二次固井。

（2）如果是下入水泥面控制接头的井，应通过计算是否是提前打开。如提前打开应把水泥洗出后，拔套管准备二次固井。

7、如果施工车辆不足，使注灰达不到要求速度，应如何处理？

答：应尽快组织足够的施工车辆到达预定位置。 8、如果注灰期间发生起泡应如何处理？

答：首先应立即停止注灰，防止低密度水泥或清水入井，然后加入足够量的消泡剂，降低混配速度，提高灰浆比重，待无泡后方可继续施工。 9、注水泥浆后期，突然发生井漏，应如何处理？

答：首先要判断漏失层位，若可以判定漏失层位在封固段或油顶以上，可继续注水泥作业。若判定漏失层在油顶以下，应停止循环出水泥浆，准备重新固井。

10、若在注灰时发现水泥级别与设计不符，应如何处理？

答：应立即停止施工，将水泥浆循环出来，重新洗井后，用正确级别的水泥固井。

11、如果施工时外加液量不足，应怎样处理？

答：应先尽可能多地注入水泥浆量，同时应备好原浆水泥及用水，如果是深井尽可能用高级别的水泥补足。或设计要求，将水泥浆全部洗出，拔套管处理，进行重新固井。

12、如果注灰用水温度不符合要求，应如何处理？

答：把注灰用水换成符合要求的温度范围内方可施工。

13、在双级注水泥中，如果一级注灰结束后循环出大量水泥浆，应如何处理？

答：延长二次循环时间，直到泥浆中完全无水泥浆为止。 14、如果在注灰时发现井微漏，但漏失层位不确定，应如何处理？

答：如注灰量较少，应将水泥浆循环出来，待堵漏后方可固井，如注灰量较多，应进行适当的附加，减速慢注，以限排量方法进行顶替。 15、注水泥浆结束后，压完胶塞后发现井漏，应如何处理？

答：开始顶替，注意排量以减轻井下压力，测井之后再决定是否进行修井作业，注意不要打水泥帽。如果确定漏失层位位于油层，应拔套

管，将水泥浆洗出处理后，重新固井。 四、替泥浆阶段

1、如果顶替作业时中途发生井漏，该怎么办？

答：应减速继续顶替，直至碰压为止。然后决定下步处理措施。 2、替泥浆过程中，压力偏高，超过正常替压，但仍可泵送，应如何处理？

答：注意观察泵压，在顶替泵能够泵送的情况下，仍以原来的速度顶替，若压力继续增加，使大泵或泵车高速工作困难，可适当降低泵速，切不可停泵，否则二次开泵将十分困难，直至碰压。 3、替泥浆过程中，发生停电或泥浆量不够，应如何处理？

答：立即改为用泵车供清水继续顶替，直至碰压。

4、替泥浆过程中，顶替设备发生机械故障，无法继续施工，应如何处理？

答：立即更换可用设备，或是泵车与钻井泵之间的互换，直至碰压。 5、如果一口油井固井时在替泥浆过程中发现水泥浆已返出地面，应如何处理？

答：应继续顶替直至水泥浆全部返出地面，然后进行工程事故处理。 6、替泥浆过程中，替压低于正常压力较多，应如何处理？

答：在排除压力表工作不正常及管线良好的因素并校正之以外，应首先检查套管悬重，若悬重减少很多，说明套管已断或脱扣，停止顶替，由钻井公司进行事故处理。若悬重正常，可继续顶替。顶替过程中，认真观察压力变化，判断井口返出情况，看是否套管有刺漏。若顶替达到设计量仍未碰压，应在附加替量不大于0.5m3的范围内停止顶替。

7、在调整井施工中水泥浆已注入井内，发现油层套管程序不符合设计要求，应如何处理？

答：立即停止施工，将水泥循环出地面，拔套管重新洗井后二次固井。

8、在固井施工中，如果顶替压力突然升高，有何原因应如何处理？

答：（1）胶塞可能提前入井，造成提前碰压，或试压如果至20MPa井口不返，应停止施工，待声幅结果出来后进行事故处理。

（2）对于下入封隔器的井，有可能封隔器提前打开，看能否活动套管，如不能，应停止施工。

（3）水泥浆闪凝，造成灌香肠事故，应迅速拔套管处理。

（4）环空坍塌造成堵塞，应谨慎活动套管，适当加大顶替排量，使环空畅通后继续施工。

（5）井下落物。如管线内扒皮等。

（6）假水泥塞。如果泥浆性能不稳定，在清水或压胶塞液的作用下，形成假塞。

（7）管串附件故障。如浮箍球体脱落。

（8）泥浆与水泥浆或隔离液与水泥浆成泥浆相溶性差，使水泥浆发生促凝。

（9）套管异形，如受挤内径变小，管内有落物，造成胶塞中途受卡等，应继续加大施工压力看是否能继续施工，如若不能，则停止施工。 9、在探井或深井开发井施工中，如果顶替泵上水不好，应如何处理？

答：如已注完水泥浆，应减速慢替。如果仍不能适应施工要求，则改泵车顶替，此时可不考虑排量达标的问题。

10、如果在施工作业时井下固井工具发生质量和施工问题应如何处理？

答：参考局钻井工程技术研究院编写的《固井工具现场应用应急措施》。 11、如果在顶替作业时，井口返量减少发生井漏该如何处理？

答：应降排量继续顶替，直至碰压。如果漏点处于油层，应考虑拔套管处理。如果有水泥帽，则不可打水泥帽，待声幅检测后决定事故处理或

打水泥帽。

12、如果在替泥浆时发现仪表记量不准，应如何采取措施？

答：如果是大泵顶替，应查泵冲及转数，确定当时排量以确定大泵顶替时间，应有充足的预留量。

如果由泵车顶替，应一并考虑泵车计量及水罐水量，同时在顶替将近结束时，提前降低排量以防止求碰压压力过高。

13、如果在替泥浆后期，替量已达设计量，却仍未碰压，针对不同原因，应分别如何处理？

答：①计量问题

如果由于流量计仪表计量不准或容器计量有误，使替量计算错误，应及时校正仪表，继续顶替。

②胶塞问题

胶塞未下井，胶塞内无钢板或钢板碎。未装胶塞。应替至设计量附加0.1—0.2m3后停止施工。

③机械故障

地面管汇、泵车管汇有刺漏，短路现象（泵车自循环），此时应及时排除故障，继续顶替至碰压。

④套管刺漏或断开形成短路。如果悬重减轻应判断套管断；如果压力有所降低及套管口返泥浆或者环空返水泥浆，可基本判断套管刺漏。

⑤套管内异物造成胶塞与浮箍之间密封不严（如撬杠、螺栓等），此时征兆为压力较高，但仍可泵送，此时若达到设计量应停止施工，憋压候凝。

14、如果碰压后敞不住压，是何原因，如何处理？

答：一般由于浮箍、浮鞋质量问题引起单向阀失灵，应放压回零后重

新憋压+2---3MPa。

15、在顶替过程中发生提前碰压，应如何处理？

答：①首先查看是否属于假碰压，试压10—15MPa仍不动，可提压到20MPa，仍不动停止施工。

②查年计量，与泵车计量对照，排除计量误差；

③查看套管程序，排除套管下入错误，如果套管错误，应拔套管处理，准备二次固井；

④管线内皮脱落，堵塞形成碰压； ⑤管串附近质量故障，浮箍球体脱落；

⑥水泥闪凝。由于水泥浆性能不好（如外加剂加量错误，稠化时间过短，固井用水不合格或外掺料混配不均等）造成水泥浆闪凝。

⑦假水泥塞造成碰压，所以应提前备好相应压胶塞液。 ⑧如果对于下入管外封隔器的井，判断是否封隔器提前打开； ⑨对于环空易坍塌井，应考虑是否有井壁坍塌或水泥桥堵的可能。 16、如果碰压后试压15MPa有压力降，应如何处理？

答：①双浮失灵，应在压差附加1—2MPa后憋压候凝；

②套管本体刺漏，一般停止泵送后套管内返吐水泥浆应附加1—2MPa憋压候凝；

③地面管汇及水泥头刺漏，应在检查后重新更换或接好，重新试压。 ④下入软胶塞或胶塞钢板碎，应憋压候凝。

⑤井下工具事故，如控制水泥面接头提前打开。参考局钻井工程研究院《固井工具现场应用应急措施》。

17、施工结束后，如果环空仍返吐泥浆，应如何处理？

答：首先应继续观察返情况，如逐渐减少，可继续打水泥帽。

如果返吐较严重，应等待测井结果，决定处理措施。有条件的情况下，应进行环空加压2—5MPa，防止油层混窜。 18、如果在顶替过程中，泥浆量不足，应如何处理？

答：以备用清水用泵车继续顶替。

19、对于水泥帽质量较差地区，应如何提高本地区质量？

答：浅层砂层水层和易漏层是引起水泥帽质量差的主因，对于泥浆比重在1.20--1.50g/cm3之间的井，应下入液压承托式水泥帽工具，提高水泥帽质量。

第六章注水泥质量检测与评价

一、固井质量的鉴定

1、我国固井质量规定的基本要求

①依据地质及工程设计，套管下深、磁性定位、人工井底和水泥返深符合规定要求。

②合格的套管柱强度，规定的套管最小内径及密封试压要求，合格质量的井口装定要求。

③良好的水泥环封固质量、油、气、水层不窜不漏。

上述三方面要求对于注水泥工艺来说，水泥环质量鉴定是评价的主要方面。

2、水泥环固结的质量标志

①水泥环固结主要表现在水泥与套管，水泥与地层两个胶结界面的有效封隔，代表质量优良。从受力方面看，考虑两个主要力；

水泥的剪切胶结力——支持和承载井内套管重量，该剪切胶结力亦是剪切胶结强度。

水力胶结力——它可防止流体或天然气在环空水泥环的窜移。这种窜移形式有界面窜移和体内窜移。

界面窜移分套管与水泥间界面窜移（由于界面窜槽与微环隙），主要由声幅测井来鉴定。水泥与地层界面窜移（由于界面窜槽与过厚的外泥饼所致），主要依据变密度测井来鉴定。体内窜移由顶替窜槽及不平衡固井所致，其它水泥孔隙裂缝等复杂因素亦为原因之一。采用噪声测井以及声波变密度和井温测井来作出综合判断。获得有效封隔油气水层，水泥的水力胶结力十分重要。水力胶结强度是随时间，水泥性能和温度压力条件而变化。

2、水泥与套管界面的胶结力

（1）套管在水泥候凝过程中，如果管内的内压力变化使套管收缩形成微间隙，从而降低水力胶结力。 （2）管壁粗糙度增强水力胶结力。

（3）油湿管表面将降低第一界面的水力胶结力。 3、水泥与地层界面胶结力

（1）水泥与地层紧密接触，将提高胶结力。 （2）外泥饼厚度与质量影响水力胶结力的变化。 （3）顶替效率不高，产生较大水力胶结强度破坏。 二、有关水泥环质量的检查方法 1、井温测井

①主要应用于确定管外水泥返高，也作作为水泥充填程度的补释。水泥凝固产生的热量将使其在正常温度基础升高几度，利用这一因素完成

井温测井。测定水泥返高位置，就可计算充填效率，环空容积除以水泥浆体积即为充填效率，亦作为有无水泥窜槽发生的指示参数。

②井下水泥候凝增温随水泥类别、配方及井下条件不同和时间有较大关系。

2、声波测井

①声波测井。亦是水泥固结测井。根据声学原理向地层发射声波或振动信号，再拉媚并记录信号往返的时间方法。它是试验井测得的典型声波信号，从而判断水泥面与胶结情况。

声波测井曲线是用接在多芯电缆的标准声波仪测得的，扶正器使测井仪居中，曲线记录接收信号第一个半周期的振幅（mV），接收器与发射器固定相距0.9144m(3ft)。没有胶结或固结不好的振幅大，固结好的振幅就小。 ②目前国内一些油田主要以声波测井作为水泥固结质量的鉴定手段，自由段泥浆调幅在8—10cm，以此为100基数，声幅值在10—15%以下为优质，30%以下为合格。如果对声波测井有疑问时，尤其产生套管与水泥之间微环隙缝时可考虑采用声波波列的变密度记录测井方法来解释水泥固结质量，从第二界面情况作出正确判断。

3、变密度测井

这是套管固井声波信号的全波显示，它与水泥胶结测井配对使用，可提供第二界面资料。

1）变密度测井介绍

变密度测井是记录接收器的波列，接收器距发射器1.524m(5ft)处，在同一个测井仪上还可在离发射器0.9144m(3ft)，再装一个接收器，记录水

泥胶结测井曲线。

设备中配有一台示波器，发射器每发射一个脉冲，示波器的光点就在显示屏面上扫过一水平轨迹，随着与探测仪同步移动的记录胶片的移动把示波器轨迹快速连续地拍摄下来，获得变密度测井图，最暗区对应于波形的最大偏移，最亮区则对应最大负偏移，最大的连续暗亮区域对比度表示出最大的声波振幅值。

变密度测井总称为水泥胶结测井，一个晶体的发射器发出一个振动脉冲，由接收器接收。

VDL—变密度测井；

CBL—首波幅度的水泥胶结测井。

这两种测井要求的最佳源距不同，CBL为清楚显示套管波的衰减率要求短的源距。VDL为了在胶结好的井段显示地层波，而要求较长的源距，为达到这些目的使用双接收器装置，同时提供0.9144m和1.524m源距的变厚度测井。记录设备可将VDL和CBL信号直接记录在同一胶片上，这样可更准确地了解水泥胶结质量，辨别微环隙和窜槽。

2）变密度测井微地震测井图解析

①自由套管。传播时间范围内直而强的暗亮对比度，表明套管的强传播性。当水泥与套管固结后，声波会从套管传给水泥，使套管传播减弱，沿水泥传播的声波会逐渐减弱。如水泥与地层固结好，声波传给地层，且会收到强地层信号。如地层传播不清楚，可能水泥和地层胶结不良（或地层衰减大）。如果水泥与地层间没有固结，但与套管固结好，套管信号衰减程度就取决于水泥环的厚度。水泥窜槽会增加套管信号，但其它部分固

结好，也能收到地层信号。

②CBL-VDL图示补充解释和说明： 自由套管段CBL及VDL图示特点如下： 强的套管波；

非常弱的地层波或无地层波； 接箍位置有明显的人字形的图形；

在接箍位置CBL传播时间稍有增加，幅度稍有减少； 套管波到达时间不随深度而变化。 ③图示讯号解释。

VDL的套管波信号表示仪器居中，这时自由段套管信号是直线。若是摆动变化线，表示仪器不是始终居中的。

人字图形是每个接箍反射信号，图形边缘之间距离，表示发射器——接收器的长度。

如果两个界面胶结好，则是弱的套管波。强的地层波。

若是水泥与套管胶结好，而与地层固结不好；套管信号弱，地层信号弱或者没有。

出现微缝环隙时；在整个水泥段出现强的地层波和套管波。 ④VDL-CBL水泥胶结测井小结。

套管波很强，证实CBL中显示的自由套管。

当存在弱的套管波和强的地层波时，证明水泥环固结良好。

VDL有助于区分微环隙和窜槽，微环隙CBL显示很差，但实际密封良好。

VDL有助于区分微环隙和窜槽，微环隙CBL显示很差，但实际密封良好。

能区分快速地层（硬地层）波和套管波，因此可以正确解释CBL。 如果泥浆含气，VDL能够表明读数是不可靠的（整个波列衰减），而CBL会使人认为胶结良好。

VDL能够显示良好的地层声耦合，在水泥胶结良好的层段VDL记录常常有可能识别地层压缩波，瑞利波（横波）和泥浆波，能够估计每种波的速度和相对幅度。 4、关于胶结指数（BI）

①CBL声幅（波）测井。它记录声波经套管传播到接收器时的幅度，CBL数值反映管外水泥环（石）情况及与之套管间胶结情况。自由套管段时，声波的能量衰减最小，因此声幅曲线的幅度最高，因此水泥厚度与水泥石的强度增加，会使声波信号能量的衰减增大，使声幅曲线的幅度减小。 ②胶结指数（BI）主要评价第一界面胶结质量。计算公式如下： BI=（lgCBLf-lgCBLmea）/（lgCBLf-lgCBLmin） 式中：BI—胶结指数；

CBLf—自由段套管的CBL值（幅度值）； CBLmea—需要“解释”段的CBL值；

CBLmin—认为是100%胶结好段的CBL值，一般取全声幅曲线中水泥段中的最小CBL值。

BI值越大，其胶结质量就越好，当BI=1表示完全胶结。 第九章、固井工艺

（一）调整井固井技术 1．压稳技术

（1）地层压力预测与泄压措施； （2）抗窜水泥外加剂固井技术； （3）应用封隔器封隔高压层；

（4）锁水抗窜剂与封隔器联用防窜技术； （5）控制水泥面技术； （6）控制隔离液高度。 2．防漏固井技术

在保证高压层压稳的同时，防止欠压层漏失是多压力层系调整井的又一难点。

（1）防漏固井技术参数的分析及优选。含：环空静压力分析；环空摩阻分析；激动压力分析。

（2）防漏施工措施的制定与实施。含：定量控制水泥浆注入量；控制水泥浆密度；改善流体流动性，控制施工压力，尤其是激动压力等。

3．替净技术。

保证套管居中，合理卡放不同功能的扶正器；加大水泥浆与洗井液的密度差；优化施工排量；合理设计并应用前置液活动套管等。

4．密封技术。

包括：水泥浆性能，提高水泥石强度；应用粘砂套管，提高第一界面胶结强度；应用高质量浮箍、浮鞋，以实现敞压候凝等。

（二）水平井、侧钻水平井等特殊工艺井固井技术

水平井完井方法从裸眼完井、割缝筛管完井发展到尾管固井完井以及钻孔筛管完井。其配套技术包括：

1．《水平井固井优化设计软件》进行套管柱强度设计和居中设计。 2．应用研制水平井及侧钻水平井套管附件。如刚性旋流扶正器、滚轮式刚性扶正器等。

3．水平井及侧钻水平井外加剂配套技术，要求水泥浆失水少，零自由水以满足水平段的封固要求。

4．组合应用化学冲洗隔离液。

5．完备周密的固井施工技术措施及施工监控技术。

（三）深层高温高压长封井为代表的探井固井技术 1．深井固井设计技术

应用《深井固井优化设计软件》进行套管柱强度、套管居中及注水泥浆流变设计。

2．深井管串附件的研制与应用

配套应用深井浮箍、浮鞋、弹性限位扶正器及旋流扶正器。 3．深井水泥外加剂的优化与应用

包括：抗高温低失水水泥外加剂系列，双密度水泥浆系列；抗高温防窜水泥浆外加剂；多凝水泥浆。

4．配套应用冲洗隔离液。“九五”期间，深井钻井全部采用油基泥浆，为清除一、二界面油膜，应用优化组合冲洗隔离液。

5．双级注固井技术。近几年深井采用双级注固井工艺技术，减少一次封固段长度，提高了施工安全性。尾管固井工艺技术。

6．尾管固井工艺技术在深井普遍推广，可以节约套管，同时也提高固井质量。

7．深井固井的施工技术

大功率水泥车及气动立式下灰系统的应用，固井施工三参数监测系统的使用，双密度固井降低压力等等。

（四）小井眼固井工艺技术

1、管串居中、流变特性及固井水力学研究； 2、低摩阻水泥浆体系的研究与应用技术；

3、小井眼固井地面工具与地下管串附件配套研究与应用。 4、小井眼固井施工工艺技术。 （五）欠平衡井固井技术

欠平衡钻井完井有两个难点：一是钻井液应用水包油钻井液，密度低；二是欠平衡钻井后要求实现**衡固井，井底压力不平衡，处于活性状态。

1、优化水泥浆配方，减少油气层损害。

为降低固井环空液柱压力并保证水泥石强度，水泥浆配方为G+25%石英砂+18%微珠+1.2%降失水剂+0.6%分散剂+1%稳定剂，采用1.60g/cm3水泥浆密度，防止污染油气层。

同时也探讨应用G级水泥加石英砂密度为1.90g/cm3水泥浆应用，主

要为了防止气窜。

2、应用优化冲洗隔离液YJC-1，加大对一、二界面的冲洗效果。 3、应用尾管固井工艺技术 （六）双级注固井工艺技术

1、双级注固井目的。双级注水泥能减少一次注水泥固井施工难度，降低环空液柱压力，减少固井中漏失的可能性，但施工后，下小钻具钻塞通井到井底，振动套管使第一界面水泥胶结松动，产生微间隙，影响固井质量。（不钻胶塞双级箍已开始推广应用）

2、双级注水泥程序：注一级前置液—注一级水泥浆—压第一级胶塞—替泥浆—碰压—敞压候凝—投入打开塞（重力式双级箍）--打开分级箍通道—循环洗井—注二级前置液—注二级水泥浆—压入关闭塞—替泥浆—碰压—套管试压—关闭循环孔—结束。

（七）尾管固井工艺技术

在上部已经下有套管的井内，只对下部所钻井的裸眼段下套管注水泥进行封闭，对这一部分用一特殊工具悬挂在上层套管内或座在井底，未延伸到井口的套管叫尾管，此种固井方法为尾管固井方法。

1、尾管固井特点

（1）水泥浆稠化时间的确定：从配水泥浆起至多余水泥浆完全循环出井口为止。考虑一定安全系数。

（2）对尾管悬挂器及短方钻杆等工具，要进行认真全面检查。 （3）下井钻杆要认真通内径。 （4）对下井套管内径要用通井规检查。

（5）尾管与套管重叠段选150—300米，对尾管挂进行悬挂能力校核。 （6）对钻具长度，钻杆收缩距，要认真计算。 （7）要进行流变学设计

（8）在注水泥施工结束时，要保持回压、以防管外水泥浆倒返。 2、尾管固井施工流程

尾管座封—注前置液—注水泥浆（钻杆内）--压钻杆胶塞—替泥浆—碰压—结束—憋压—上提钻杆洗出多余水泥浆

（八）固井施工工艺技术

1、固井设计能力得到质的提升。主要是以《摩尔钻吉完井设计》、

Harliburton的《固井作业设计模拟》以及自行研制的《固井施工优化设计》、《水平井固井计算机辅助设计》、《深井固井优化设计》等系列设计软件为依托，从而使固井施工参数选择更优化、更合理。

2、施工监测技术。包括CompuPac便携数据采集系统，固井三参数监测系统。，

3、水泥浆密度自动技术。 4、质量跟踪分析技术。 第十章基本公式 1、水泥量计算：

Q=(V1+V2)/V3

式中：

Q——水泥总袋数； V1——封固段环容； V2——水泥塞容积；

V3——1袋水泥配制水泥浆体积。 2、替泥浆计算：

V替量=V1+V2+······+Vn

式中：Vn——不同壁厚套管内容积 式中：dn——内径Ln——长度

3、水量计算

式中：Q——水泥总袋数Y——每袋水泥用水量

4、替泥浆压力： P=P1+P2

式中：P1——液柱管内外静压差

P2——流动阻力 式中：h——井深H——封高

5、井底循环温度

式中：T——井底温度

T0——井口循环温度 L——井深 6、注速计算：

管内V=Qg/（V×60）（m/s） 式中：

Q——每分钟注灰袋数 g——每袋水泥配浆体积 V——每米管内容积

管外V1=Q·g/（V×60）（m/s） 式中：V1——每米环形容积

7、替速计算：

V=V替量·H封/[V环容·替泥浆时间（T）]（s） 式中：一般替速设1.5m/s 8、液流压力计算：

式中：H1——高度mY——密度g/cm3

9、隔离液量

10、泥浆循环一周所需时间计算公式 式中：V井——井眼容积升

V柱——钻柱体积升 Q泵——泥浆泵排量升/秒 11、泥浆上返速度计算公式

12、井底温度计算公式 式中：T0——井口循环温度

H——井深 13、水泥浆密度

式中：ds——水泥浆密度，kg/m3；

Qc——水泥质量，kg； Qw——水的质量，kg； Vc——水泥体积，m3； Vw——水的体积；m3。 14、1m3水泥浆需要水泥的质量 式中：Qc——需用的水泥质量，t或kg；

dc——水泥密度，kg/m3； dw——水的密度；kg/m3。

15、1m3水泥浆需要水泥的袋数（50kg/sk） 式中：Psk——水泥袋数。

16、每袋水泥用水量

式中：Vw——每袋水泥用水量，L。

17、已知水灰比m，1m3水泥浆需要干水泥量 式中：Qc——干水泥质量，t；

m——水灰比。

18、已知水灰比，求水泥浆密度 19、已知水灰比，求1m3水泥浆用水量

式中：Vw——水泥浆用水量，m3。 20、每袋水泥配成密度为ds的水泥浆体积 式中：Vs——每袋水泥配成的水泥浆体积，m3/sk。 21、加重剂用量计算

由原水泥浆密度ds提高至加重水泥浆密度ds'，1m3水泥浆需用加重剂的重量为：

式中：W——加重剂用量，kg；

dG——加重剂密度，kg/m3； ds——原水泥浆密度，kg/m3；

ds'——加重后的水泥浆密度，kg/m。

3

22、掺入密度为dG加重剂后的干水泥及加重剂混合物的密度 式中：dm——混合物（干水泥+加重剂）密度，kg/m3；

QT——混合物总质量(Qc+QG)，kg； Qc——干水泥质量，kg； QG——加重剂质量，kg。 23、加重水泥的水泥浆体积 24、盐水配浆的有关计算

（1）配1m3盐水水泥浆的水泥用量。 式中：Qc——水泥用量，t；

dc——水泥密度，kg/m3； d盐——盐水密度，kg/m3； m——水灰比；

C——盐水浓度，kg/m3；

Ks——配浓度为C的盐水，1m3的耗盐量KsK，Cd盐C值与温度、压力有关。

3NB—1000钻井泵排量表

缸套mm 排量l/s 冲数 额压Mpa 1 120 130 170 16.5 0.2667 30 34.7 160 18.8 0.236 28.3 30.7 150 21.3 0.207 24.9 26.9 140 24.5 0.1807 21.7 23.5 130 28.4 0.165 18.7 20.3 120 33.6 0.1327 15.9 17.3 SL—3NB—1300钻井泵排量表（益都）

缸套mm 排量l/s 冲数 1 120 112 104 96 88 80 柴油机转数 140 150 160 170 180 转/分 0.2346 0.2693 0.3065 0.3459 0.38785 28.16 32.32 36.78 41.52 46.54 1500 26.28 30.17 34.32 38.75 43.44 1400 24.40 28.01 31.87 36.00 40.37 1300 22.53 25.86 29.42 33.21 37.24 1200 20.65 23.70 26.97 30.44 34.13 1100 18.77 21.55 24.52 27.68 31.03 1000 3NB—1300钻井泵排量表（兰石）

缸套mm 排量l/s 冲数 额压Mpa 120 110 100 90 80 70 60 50 1 180 18.4 46.6 42.7 38.8 35.0 31.0 27.2 23.3 19.4 0.388 170 20.7 41.5 38.0 34.5 31.1 27.6 24.2 20.8 17.25 0.345 160 23.4 36.8 33.7 30.6 27.6 24.2 21.5 18.4 15.3 0.306 150 26.6 32.3 29.6 26.9 24.2 21.5 18.8 16.2 13.45 0.269 140 30.5 28.2 25.9 23.5 21.2 18.8 16.5 14.1 11.25 0.235 130 34.3 24.3 22.3 20.25 18.2 16.2 14.2 12.2 10.1 0.2025 益都3NB—1600型泥浆排量

缸套mm 排量l/s 冲数 额定压力Mpa 120 140 38.0 28.17 150 33.1 32.33 160 29.0 36.79 170 25.7 41.53 180 22.9 46.56 190 20.5 51.88 112 104 96 88 80 1 26.26 24.11 22.53 20.65 18.78 0.23 30.18 28.02 25.87 23.71 21.55 0.27 34.34 31.88 29.43 26.98 24.52 0.30 38.76 35.99 33.22 30.46 27.69 0.34 43.46 40.35 37.25 34.14 31.04 0.39 48.42 44.96 41.50 38.04 34.59 0.43 套管容积L/m

外径mm 139.7 壁厚mm 6.20 7.72 9.17 8.05 9.20 10.36 11.51 内容L/m 12.73 12.14 11.57 18.54 17.76 16.99 16.32 外容L/m 15.39 外径mm 244.5 壁厚mm 8.94 10.03 11.05 11.99 9.65 10.92 12.19 内容L/m 40.45 39.55 38.84 38.19 80.63 79.37 78.08 外容L/m 46.952 177.8 24.83 339.7 90.53 水泥浆配方表

密度 1.70 1.75 1.78 1.80 1.85 1.86 1.87 水泥浆 袋/m3 L/袋 20.51 48.76 21.98 45.50 22.85 43.76 23.44 42.66 24.91 40.15 25.20 39.68 25.49 36.23 清水 m/m3 L/袋 0.68 32. 0.65 29.63 0.63 27.80 0.62 26.79 0.60 24.28 0.60 23.81 0.60 23.36 3 密度 1.88 1. 1.90 1.91 1.92 1.93 1.95 水泥浆 袋/m3 L/袋 25.78 38.79 26.08 38.34 26.37 37.92 26.66 37.51 26.96 37.09 27.25 36.70 27.84 35.62 清水 m/m3 L/袋 0.59 22.92 0.59 22.47 0.58 22.05 0.58 21. 0.57 21.22 0.57 20.83 0.56 20.05 3加重1m3泥浆所需重晶石(kg)

1.25 1.30 1.35 1.40 1.15 145 222 300 385 1.20 75 148 226 307 1.25 74 150 230 1.30 75 153 1.35 79 1.40 1.45 原浆 1.50 密度 1.55 1.45 471 392 313 235 156 78 1.50 560 480 400 320 240 160 80 1.55 653 571 5 408 326 244 163 86 1.60 750 666 583 500 416 333 250 166 83 1.70 957 869 782 695 609 521 434 347 260 1.75 1066 977 888 800 711 622 533 444 355 1.80 1081 1090 1000 909 818 727 636 545 454 大庆地区地层与油层对照

Q Re m2.1 S n5···1 Y2+3···1 gn2+3···1 第四系 第三系 明水组 四方台 嫩江 姚家 青山口 Sd1三叠 Rd1二叠 n1 Y2+3 Y1 gn2+3 gn1 S0 S1 S2 S3 P1 P2 G1 G2 G3 g4···1 D Z 直径 150 1 2 3 4 5 6 7 8 9 直径 190 1 2 3 4 5 6 7 8 9 直径 310 1 2 3 4 5 6 7 8 9 泉头 登娄库 侏罗系 直径 160 1 2 3 4 5 6 7 8 9 直径 200 1 2 3 4 5 6 7 8 9 直径 320 1 2 3 4 5 6 7 8 9 容积 20.11 20.36 20.61 20.87 21.12 21.38 21. 21.90 22.17 22.43 容积 31.42 31.73 32.05 32.37 32.69 33.01 33.33 33.65 33.98 34.31 容积 80.42 80.93 81.43 81.94 82.45 82.95 83.47 83.98 84.50 85.01 g3 g3 直径 170 1 2 3 4 5 6 7 8 9 直径 210 1 2 3 4 5 6 7 8 9 直径 330 1 2 3 4 5 6 7 8 9 容积 22.70 22.97 23.24 23.51 23.78 24.05 24.33 24.61 24.88 25.16 容积 34. 34.97 35.30 35.63 35.97 36.31 36. 36.98 37.32 37.67 容积 85.53 86.05 86.57 87.07 87.62 88.14 88.67 .20 .73 90.26 直径 180 1 2 3 4 5 6 7 8 9 直径 220 1 2 3 4 5 6 7 8 9 直径 340 1 2 3 4 5 6 7 8 9 F Y 容积 25.45 25.73 26.02 26.30 26.59 26.88 27.17 27.46 27.76 28.06 容积 38.01 38.86 38.71 39.06 39.41 39.76 40.12 40.47 40.83 41.19 容积 90.79 91.33 91.86 92.40 92.94 93.48 94.02 94.57 95.11 95.66 容积 17.67 17.91 18.15 18.39 18.63 18.87 19.11 19.36 19.61 19.86 容积 28.35 28.65 28.95 29.26 29.56 29.86 30.17 30.48 30.79 31.10 容积 75.48 75.96 76.45 76.94 77.44 77.93 78.43 78.92 79.42 79.92 钻具容积

规范（寸） 外径(mm) 5″ 127 53/4″钻铤 7″钻铤 8″钻铤 146 178 203 壁厚(mm) 9.19 35.5 44.5 49.0 53.0 51.0 内径(mm) 108.6 75 57 80 71 101 容积(L/m) 体积(L/m) 9.258 3.403 4.416 12.317 2.550 14.183 5.024 19.848 3.957 20.915 8.008 24.341 钻具在不同井眼中的环形容积

井眼(mm) 190 钻具外径(寸) 环形容积(升井眼(mm) /米) 7″(178) 3.47 61/4″(159) 8.50 198 53/4″(149) 11. 钻具外径(寸) 7″ 61/4″ 53/4″ 环形容积(升/米) 5.91 10.94 14.05 195 213 215 (81/2) 5″(127) 41/2″(114) 7″(178) 61/4″(159) 53/4″(149) 5″(127) 41/2″(114) 7″(178) 61/4″(159) 53/4″(149) 5″(127) 41/2″(114) 7″(178) 61/4″(159) 53/4″(149) 5″(127) 41/2″(114) 15.69 18.09 4.98 10.01 13.12 17.20 19.60 10.75 15.78 18. 22.97 25.43 11.43 16.45 19.57 23. 26.10 203 311 (121/4″) 5″ 41/2″ 7″ 61/4″ 53/4″ 5″ 41/2″ 9″(228) 8″(203) 7″ 61/4″ 53/4″ 5″ 41/2″ 18.12 20.58 7.48 12.51 15.62 19.70 22.10 35.13 43.59 51.08 56.10 59.22 63.29 65.75 体钻积及内容积表

规范（寸） 外径(mm) 11/2″ 48.3 2″ 60.3 21/2″ 73.0 3″ 88.9 31/2″ 101.6

壁厚(mm) 4 5 5.5 6.5 6.5 内径(mm) 40.3 50.3 62.0 75.9 88.6 容积(L/m) 体积(L/m) 1.2749 0.55 1.9861 0.8682 3.0175 1.1657 4.5222 1.6818 6.1622 1.9410