石油钻探深井固井技术

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1、石油钻探深井固井技术深井固井特点高温度高压力具有多产层长裸眼小间隙国内深井井固井技术简介（一）套管柱强度设计在引进先进的设计方法的基础上，根据表层套管、技术套管和油层套管承受不同外载进行套管柱强度设计。套管强度设计采用应力计算及内压载荷为主载荷的设计方法。在设计中考虑了热应力和腐蚀、套管弯曲等因素。国内深井井固井技术简介（二）水泥浆设计设计时使用的基本试验参数，已由过去的静态转为API标准的动态参数，即初凝、终凝时间改为水泥稠化时间、抗压强度和水泥浆的流变性等参数。运用流变学进行注水泥设计，一改

2、过去的注纯水泥，而转变为推广使用外加剂调整设计水泥浆的性能。（二）水泥浆设计推广了使用冲洗液、隔离液和前置液。依据固井压力平衡技术的原则，即在固井过程中水泥浆的静液柱压力大于地层孔隙压力，水泥浆的动液柱压力要小于地层破裂压力，设计水泥浆密度，控制水泥浆失水,以减少固井对油层的损害。国内深井井固井技术简介（三）固井工艺1、高压油气藏固井技术高压油气井的特点是地层压力高，固井时容易发生油气窜槽。为此加强了对气窜“失重”机理研究，研究掌握了管外封隔器固井技术、加防气窜剂、气阻剂、降失水剂；加重水泥浆注

3、水泥；井口环空加压以及使用多密封特殊套管螺纹等一整套系列的深井固井技术。（三）固井工艺2、深部油气藏固井技术深部油气藏的特点是高温高压，长井段以及套管载荷大等。针对这些特点，掌握了耐高温水泥及其外加剂处理，分级注水泥尾管（包括套管回接技术）等。国内约40—50%的深井推广采用了尾管固井、分级注水泥发法。国产尾管挂和分级注水泥器以形成系列。（三）固井工艺3、低压容易漏失油气藏井的固井技术其特点是地层压力系数低，封固段长，容易漏失。针对这些特点掌握了堵漏技术，底密度水泥，微珠水泥，超低密度水泥及泡沫

4、水泥固井技术。（三）固井工艺4、含盐岩层油气藏固井技术含盐岩层的特点是容易发生塑性流动，盐岩层溶解。在固井技术上掌握了按含盐岩层特点的高强度套管柱，以及采用饱和盐水钻井液固井（包括高密度盐水水泥）等技术。（三）固井工艺5、碳酸盐岩裂缝性油气藏固井技术裂缝性地层压力系数差异大，易漏、易喷，封固井段较长。针对这些特点掌握了降失水剂、膨胀水泥、防气窜水泥、尾管工艺及分级注水泥等固井工艺技术。（四）油井水泥我国已建立了自己的油井水泥系列。1990年前深井注水泥主要用95度和120度的油井水泥。1991年

5、开始全面推广国产API系列油井水泥。还研制了低密度水泥、冲气水泥、不渗透水泥。（五）水泥外加剂用于深井的主要外加剂有加重剂、降失水剂、降阻剂、防气窜剂。（六）基础理论西南石油学院经过几年的研究得出：（1）保证井身质量，使套管居中，是提高注水泥浆顶替效率的主要原因。（2）为了提高斜井眼的水泥浆顶替效率，必须控制套管的偏心度，在封固段，安装套管扶正器。（六）基础理论（3）水泥浆及钻井液的流变性能对水泥浆的顶替效率有明显的影响；而钻井液的触变性对顶替效率有明显的作用。（4）采用塞流态及紊流态注水泥，其

6、顶替效率是很好的；但是塞流无法消除偏心套管内水泥浆在各间隙处的返高差异。（六）基础理论（5）提高水泥浆与钻井液的密度差，对提高水泥浆的顶替效率有一定的作用；（6）提高返回速度，增大水泥浆的流型指数和降低粘度的紊流固井，不仅提高同心环形空间的顶替效率，而且还能够减少水泥浆的返高差异。（7）增加紊流接触时间3~9分钟，对提高窄间隙水泥浆的顶替效率有明显的作用，如能提高紊流程度，这种作用尤其明显。上述的研究成果已广泛应用于现场的生产实践中。（1）井底温度和压力高，水泥柱上下温差大；（2）井眼压差大易于

7、发生气窜；（3）钻井液密度高、固相含量高；（4）环空体积小，泵速低，替换困难。深井注水泥的主要困难因素（一）提高深井注水泥质量的方法1合理的水泥浆设计2工艺技术措施1、合理的水泥浆设计水泥浆设计包括：（1）合理的水泥浆配方（2）水泥浆性能（3）水泥浆量（1）水泥降配方深井的水泥降配方一般是由API水泥+合理浓度的缓凝剂+外加剂（防止强度的衰退：二氧化硅石英砂）+加重剂材料。对于深井低压地层可以考虑用泡沫水泥固井。加入缓凝剂的量要使水泥降有足够的时间进行混合，泵送和顶替，另外加1小时的安全于量。深

8、井的长尾管的顶部和底部的温差大，当水泥降注到尾管底部较热的部分和顶部较冷的部分时必须维持水泥浆的可泵性。但是过度缓凝会导致地面大量的设备等候侯凝，也不利于防止气串。如果井底的温度高于110度，水泥中应加防止强度衰减的外加剂。在等于或大于110度时，水泥初凝时具有正常的抗压强度，但是一定时间后发生化学变化，失去全部强度。（2）水泥浆性能深井水泥浆性能设计的基本原则是：（1）合理的顶替时间。既要使水泥浆缓慢以保证足够的顶替时间使最后的水泥浆达到尾管的底部，也要保证温度较低的尾管顶部的水泥浆能在合理的