钻井监督手册（三）

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1、钻井现场监督手册20070822第四节特殊固井工艺技术一、深井超深井固井深井超深井中集成了固井技术中的许多精华，是固井技术发展的重要标志之一。深井超深井的固井非常困难，主要原因是由于井下温度、压力很高，地质条件和工程条件异常复杂，往往是漏失、垮塌、井径异常扩大、小间隙等同时存在，造成各种技术措施难以有效发挥作用。另外，有一些井，其深度虽然不大，但也具有深井的特征，如高温、高压等。国内陆上油田典型的深井超深井套管序列如下：508mm×339.7mm×244.5mm×177.8mm×127mm508mm×339.7mm×244

2、.5mm×139.7mm×101.6mm深井超深井主要解决7个方面的难题：井身结构的局限性导致固井质量难以满足要求；技术套管磨损严重，导致下部钻进困难；套管柱设计难以完善，固井工具可靠性差；地下水质变化大，导致对水泥石的腐蚀严重；井下漏失和井涌问题等井壁稳定问题突出；穿越高压层和低压盐膏(盐水)层；穿越含硫地层。1、套管设计及工具、附件虽然有成熟的设计方法和设计标准，但由于外在的计算条件难以准确确定，深井套管柱设计仍然是一项困难的工作。经常发生这样的情况：按照规范设计很好的管串，在以后的生产过程中出现挤毁、破裂、变形、磨损

3、等问题。深井、超深井的套管设计，应适当增加安全系数，并对各种生产条件全面衡量，经过谨慎权衡后，确定最终的外载条件。除了一般常见的设计因素外，需要特别权衡考虑的因素有：生产过程中可能出现的最大井口压力和井底压力、套管的磨损、弯矩、蠕变地层。用于深井超深井固井的主要工具、附件有内管注水泥工具、分级注水泥接箍、尾管悬挂器、浮箍、浮鞋、扶正器。不论采用何种固井工艺，浮箍、浮鞋是必不可少的固井管串附件。虽然很小，但对固井质量和安全至关重要。性能质量可靠的浮箍浮鞋，是处理固井突发事故的基础。很多情况下，由于一个小小的附件，可能造成难以

4、处理的意外情况。扶正器对于保证顶替效果、提高固井质量非常重要，它的主要作用有两个：套管居中和造成局部紊流。按照这两个作用，一般材料中计算最小扶正器安放间距的公式，似乎就不那么重要了，相反的，一些经验的做法反而更有效。不论采用何种方式固井，均推荐以下扶正器下入原则：74钻井现场监督手册200708221)套管鞋部位下入(l～2)个；2)油气层段及上下50m内，每根套管加一个扶正器；3)在大肚子井段，每根套管加一个扶正器；4)其他井段酌情下入。认真选择工具、附件型号和检查质量状况是深井超深井固井要做的一件重要工作。有经验的固井

5、工程师，往往对没有亲眼看到的环节心存疑虑，浮箍浮鞋虽小，但它是其他作业操作的基础，重要性不亚于其他大型工具。另一个重要工作就是对分级注水泥接箍和尾管悬挂器的选择和检查。分级注水泥接箍和尾管悬挂器有很多种规格型号，从建立循环的操作原理上有机械式、液压式或两者的合成。应根据不同的工作原理和方式，确定适当的施工步骤和措施，避免工程事故。2、水泥浆和前置液设计深井超深井的水泥浆密度一般较高，因此，在密度一定的情况下，最重要的性能就是失水控制了。由于配制一定密度水泥浆所需的水灰比小，所以，少量的失水就会对水泥浆性能特别是稠化时间和粘

6、度产生极大影响，因此API失水最好在50mL以内或更低深井超深井中往往难以采用紊流固井技术。当套管尺寸大时，虽然顶替排量较大，但由于环空容积大，水泥浆返速较低，当套管尺寸较小时，由于流体摩擦阻力大，顶替排量小。这两种情况都难以实现紊流固井。因此，最能实现的方法是：低返速固井和大排量顶替固井。最佳的顶替原则是保证水泥浆在环空的壁面剪应力接近30Pa。如果井下条件不允许，至少也要保证有15Pa的壁面剪应力。前置液的设计也比较困难，需要特别考虑的问题是在保证顶替效率的情况下避免欠压固井。因此，往往需要对前置液做加重处理，这在现场

7、是一件比较繁琐的工作。但也应该看到，在相容性好的条件下，前置液中的加重材料会对胶凝钻井液产生磨蚀作用，有别于低密度前置液，从另一个方面产生提高顶替效率的作用。一个最廉价有效的方法是把适当稀释的钻井液作为预冲洗液，既容易获得，又能保证有一定密度。室内实验表明，钻井液中加入5％～10％的水稀释后，可以使屈服值降低30％～50％，塑性粘度降低20％～30％，而密度仅降低0.05～0.1g／cm3。3、固井工艺深井超深井的固井，由于井身结构的特殊性，上部套管尺寸较大，往往采用内管柱固井技术和双胶塞固井，主要是最大限度避免水泥浆和钻

8、井液以及其他流体的混浆，保证套管鞋处的水泥石质量；中间的技术套管最常采用分级固井和尾管(有时回接)固井技术以及低密度水泥浆固井技74钻井现场监督手册20070822术，以有效封固长裸眼井段；完井套管多采用尾管回接固井或一次固井技术，有时也采用分级固井。内管柱固井技术：对于339.7mm套管和508mm套