常規(guī)固井工藝技術(shù)分析研究

摘要：現(xiàn)代固井工藝起源于19世紀(jì)初，經(jīng)過100多年發(fā)展，技術(shù)水平日臻完善，針對不同類油藏儲層特征，形成多套固井工藝技術(shù)。本文在對固井基本條件及技術(shù)要求分析基礎(chǔ)上，對常規(guī)固井工藝技術(shù)進(jìn)行分析，包括插入法固井工藝、分級固井工藝、預(yù)應(yīng)力固井工藝等，重點對工藝流程和技術(shù)特點進(jìn)行研究，對油井固井工藝優(yōu)化具有指導(dǎo)意義。

主題詞：固井工藝 ?工藝技術(shù) ?分析研究

1.前言

現(xiàn)代固井工藝起源于19世紀(jì)初，Halliburton在俄克拉荷馬州成立新方法油井固井公司，標(biāo)志著獨立于鉆機的泵注系統(tǒng)形成，后經(jīng)歷概念化階段（1908～1938）、多種注水泥工藝發(fā)展階段（1938～1970）、科學(xué)化發(fā)展階段（1970～目前），形成了以管材力學(xué)、加工工藝學(xué)、制造技術(shù)、測量技術(shù)等為核心的固井工藝技術(shù)，為油氣開田開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

2.固井基本條件及技術(shù)要求

常規(guī)固井基本條件主要有三方面，一是井筒方面，要求井眼通暢，井底干凈，井徑擴大率小于15%，井下無漏失;二是完井管柱，套管居中，居中度不小于75%，套管與井壁環(huán)形間隙大于20mm;三是鉆井液方面，鉆井液中無嚴(yán)重油氣侵，油氣上竄速度小于10m/h，在不影響井壁穩(wěn)定、井底壓力穩(wěn)定的情況下，鉆井液性能應(yīng)保證低粘度、低切力、低密度，且具有良好的流動性能;四是水泥漿方面，水泥漿稠化時間、流動度等性能應(yīng)滿足施工要求，水泥漿和鉆井液要有一定密度差，一般要大于0.2;五是其它設(shè)備，如下灰設(shè)備、供水設(shè)備、注水泥設(shè)備、替泥漿設(shè)備及高低壓管匯等，質(zhì)量和性能滿足施工要求。

對于常規(guī)固井關(guān)鍵技術(shù)要求，主現(xiàn)體現(xiàn)在三方面，首先是一次作業(yè)成功率，固井一次作業(yè)成功率是確保工程技術(shù)安全和提高固井質(zhì)量的關(guān)鍵，可以省略后期補救作業(yè);二是層間有效封隔，實現(xiàn)層間有效封隔是后續(xù)安全鉆井和提高開發(fā)效益的保障;三是固井質(zhì)量時效性，固井質(zhì)量長期合格是延長油氣井壽命和提高單井綜合經(jīng)濟效益的關(guān)鍵。

3.常規(guī)固井工藝

常規(guī)固井工藝是用水泥車、下灰車及其它地面設(shè)備配置好水泥漿，通過前置液、下膠塞（隔離塞）與鉆井液隔離后，通過高壓管匯、水泥頭、套管串注入井內(nèi)，從管串底部進(jìn)入環(huán)空，到達(dá)設(shè)計位置，實現(xiàn)設(shè)計井段的套管與井壁間的有效封固。其具體工藝流程為：注前置液→注水泥漿→壓碰壓塞（上膠塞） →替鉆井液→碰壓→侯凝。

3.1插入法固井工藝

插入法固井工藝一般適用于大直徑套管固井，用下部連接有浮箍插頭小直徑鉆桿插入套管的插座式浮箍（或插座式浮鞋），與環(huán)空建立循環(huán)，通過鉆桿用水泥車向套管外環(huán)空注水泥。該工藝具有三方面技術(shù)特點，一是能減少水泥漿在套管內(nèi)與鉆井液的摻混;二是縮短頂替鉆井液的時間，水泥漿可提前返出;三是減少因附加水泥量過大造成的浪費和環(huán)境污染。

插入法固井工藝套管結(jié)構(gòu)為插入式浮鞋+套管串（也可以為：引鞋+1根套管+插入式浮箍+套管串），鉆桿串結(jié)構(gòu)為插頭+鉆桿扶正器+鉆桿串，具體工藝流程：注入前置液→注入水泥漿替入鉆井液（替入量比鉆桿內(nèi)容積少0.5m3）→放回壓，檢查回壓凡爾是否倒流→上提鉆桿循環(huán)出多余的水泥漿。

3.2分級固井工藝

分級固井工藝是通過地面控制打開和關(guān)閉位于套管中的一種特殊工具串，在固井時使注水泥作業(yè)分兩次（級）或多次（級）施工完成，所有分級箍的關(guān)閉都是靠注水泥后釋放關(guān)閉塞，在碰壓時關(guān)閉塞推動關(guān)閉套下移，關(guān)閉循環(huán)孔。

分級固井工藝適用范圍主要有六方面，一是一次要求注水泥量過大或固井段過長的井;二是地層破裂壓力系數(shù)低、滲透性濾失嚴(yán)重的井;三是封固段中有嚴(yán)重漏失層的井;四是下部有高壓層，固井侯凝期間需要防止侯凝失重的井;五是上下封隔層距離較遠(yuǎn)，而中間不需水泥封隔的井;六是完鉆井深過大，套管過長，上部需要水泥封固支承的井。

由于分級箍的不同，分級固井工藝可分為多種類型，按施工方式可分為非連續(xù)打開式、連續(xù)打開方式和連續(xù)式注水泥式，按注水泥次數(shù)可分為雙級注水泥工藝和三級注水泥工藝。

3.3預(yù)應(yīng)力固井工藝

預(yù)應(yīng)力固井是在稠油熱采井中使用的一種固井工藝技術(shù)，在注水泥前或水泥漿凝固前，給套管提拉一定的拉力，使套管內(nèi)部預(yù)先產(chǎn)生拉應(yīng)力，從而平衡（減?。┨坠苁軣崤蛎洉r所產(chǎn)生的壓應(yīng)力，防止原油熱采過程中套管膨脹損壞。

3.4外插法固井工藝

外插法固井一般在大井眼淺井固井中使用，多用于易坍塌、易漏失且難以建立循環(huán)井的固井施工，其工藝特點是在套管外環(huán)空中插入多個細(xì)管，細(xì)管的長度取決于要求的封固段長度，細(xì)管的多少根據(jù)井徑大小而定，一般井徑越大用細(xì)管數(shù)越多。將多個外管并聯(lián)在一起匯入至一根注入細(xì)管，通過水泥車從該管線中向套管外環(huán)空注入水泥，至套管外環(huán)空中返出，以達(dá)到固井的目的。

外插法固井只適用于淺井，具有水泥用量計算誤差小、節(jié)約水、施工時間短等特點，固井過程中流動阻力小且不易漏失，水泥漿與鉆井液摻混少。

3.5反注水泥法固井工藝

反注水泥法固井一般用于套管底部漏失嚴(yán)重的井，其工藝特點是從套管外環(huán)空按設(shè)計量向井內(nèi)注水泥，從套管內(nèi)返出鉆井液，當(dāng)井底嚴(yán)重漏失時，鉆井液直接漏入地層，再用鉆井液將水泥漿替到預(yù)定位置，以達(dá)到固井的目的。

反注水泥法固井的特點主要有三方面，一是減少了因水泥漿上返時底部回壓過大而造成的水泥漿漏失，保證水泥漿返高，減小水泥漿對地層污染;二是水泥漿頂替效率低，易產(chǎn)生泥漿竄槽;三是為保證套管底部固井質(zhì)量，需要部分水泥漿返入套管，固井后鉆少量水泥塞。

4.結(jié)論

本文在對固井基本條件及技術(shù)要求分析基礎(chǔ)上，對常規(guī)固井工藝技術(shù)進(jìn)行分析研究，包括插入法固井工藝、分級固井工藝、預(yù)應(yīng)力固井工藝、外插法固井工藝以及反注水泥法固井工藝等，重點對固井工藝流程和技術(shù)特點進(jìn)行分析，對油井固井工藝優(yōu)化具有指導(dǎo)意義。

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作者簡介：張升峰，男，1986年9月出生湖南邵陽，回族，工程師，2012年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（北京），現(xiàn)于中石油遼河油田公司鉆采工程技術(shù)部從事鉆井管理工作。