固井工程质量控制措施.docx

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1、固井工程质量控制措施第一、保证套管正常下入套管能否正常下入到井内设计位置，是固井方案能否正常实施的前提，必须根据井眼情况制定合理的下套管措施，下面介绍常规井下套管和特殊井下套管的关键技术措施。一、常规井下套管措施常规井下套管除严格执行下套管作业规程外，在以下几个方面要更加重视：（1）下套管前通井，保证没有遇阻点、卡点和缩径点。（2）井眼循环干净，井底与钻井液中无大量岩屑、泥砂。（3）处理钻井液性能，保证井壁稳定，不坍塌、不掉块。（4）钻井液有良好的润滑性，并且流动性良好，性能基本接近完钻时钻井液性能。（5）确保压稳地层流体，保证井眼不涌、油气水不上窜，油气水较活跃的地层，油气上窜速度应达到行业

2、标准规定的要求（油层上窜速度应WlOm/h；气层上窜速度应W15m/h）。（6）井下必须无漏失现象，若有漏失，必须先堵漏后下套管。（7）凡准备入井的套管，各项参数必须符合设计要求。（8）套管及入井工具附件在运、送、装卸过程中，严禁碰撞，护丝应带齐上紧。（9）送到井场的套管，必须按行业标准和作业规程进行严格细致检查。（10）对套管进行通内径、丈量长度、清洗丝扣、编号、编排套管顺序。（11）要严格执行套管供应商提供的套管紧扣扭矩进行紧扣。（12）套管必须按规定安装扶正器。（13）下套管过程要连续灌钻井液，掏空长度应小于规定值。（14）下套管过程中临时停止下套管时，必须活动套管。（15）控制下放速度

3、，使钻井液环空返速小于规定值。（16）清理好井口，严防井下落物。二、特殊井下套管措施特殊井一般是指存在特殊情况的井、特殊轨迹井和特殊工艺井，如套管负荷过重的井、大斜度井、水平井和大位移井、漏失井等。此类井下套管应在执行常规井下套管技术措施的基础上，根据井的难度采取相应的其他措施。1、套管负荷过重的井当套管有效负荷超过钻机额定提升负荷的70%时，一般采用以下办法解决套管负荷超重的问题。,1）采用套管掏空法。采用套管掏空法以减轻套管有效悬重。即在套管串中使用高抗同压浮箍，在下套管时保持一定量的掏空度。2）采用漂浮接箍（漂浮减阻器）下套管。采用漂浮接箍（漂浮减阻器）下套管既能减小斜井段和水平段摩阻，

4、又能减小套管浮重，而且该方法能准确地确定减轻的重量值，是减少下套管负荷的较好的办法。3）采用尾管固井及同接固井工艺。当套管有效负荷超过钻机有效提升负荷过多时,可将套管一次性下入改为分两次下入，即先以尾管的形式下入下部套管段，进行尾管固井，待水泥浆凝固后，再下入上部套管段与底部套管回接，并进行固井，从而解决了套管负荷过重的问题。2、大斜度井、水平井和大位移井大斜度井、水平井和大位移井下套管的主要难点是克服套管下入摩阻大的问题，一般根据井的难易程度分别采取以下措施。1）钻井液减阻技术。对于水平位移不大的大斜度井、水平井，一般为减小摩阻，在钻井液中混入原油或加入减阻剂，以降低套管下入摩阻；并且在大斜

5、度井段和水平井段的套管中加入足量的高支承力扶正器（有时用刚性扶正器），以防压差粘卡套管；由于下入了足量的扶正器，在固井时能保证套管在井内居中，有助于提高水泥浆顶替效率。2）滚动减阻技术。对于位移较大的井除采取以上措施外，还可以在钻井液中加入塑料球，使套管局部滑动摩擦变为滚动摩擦，以减小套管下入摩阻；另外在技术套管内和地层坚硬的井眼处可使用滚子扶正器，进一步减小磨阻，保证套管正常下人。3）套管漂浮技术。套管下入时，套管自身重力克服摩擦阻力，摩擦阻力为套管自重在接触面垂直方向正压力产生，对于位垂比较大的大位移井（一般大于2）,由于井眼垂直段较短，下套管时，垂直井段重力推动力较小，而大斜度井段和水平

6、段较长，不但不产生重力推动力，反而使摩阻加大（由于重力变成了对井壁的正压力，而摩阻与正压力成正比），因此套管下入更加困难，对于此类井，可采用“套管漂浮技术”降低套管对井壁的正压力，从而降低摩阻，实现套管正常下入。（1）大位移井下套管困难的原因分析。在下套管过程中，影响套管下入的力主要有：套管重力、套管浮力、套管与井壁的摩擦阻力和钻井液的黏滞力（图1）等。“要保证套管下入，必须满足下列条件：G xcosaP X。xcosa + 尸（式 1 ）F=”N（式 2）N =（G-Q） xsina（式3）Q = y.xp（式 4）式中V_套管体积，G一套管质量；/P井眼流体密度；Q浮力； a井斜角一F摩擦

7、力；漂浮体积；N正压力。从一摩擦系数；上式中，井斜角、重力、流体密度、套管体积和摩擦系数在特定井段为常数，摩擦力F为可变量，由式2可知，影响摩擦力最直接的因素是正压力N,只有通过降低N值才能降低摩擦阻力F值。由式2、式3看出，当井眼钻完以后，井斜角a为固定值，套管串重力G为固定值，只有通过增大浮力Q才能降低N值，从而减小摩擦力Fo由式4可知，增大浮力Q的办法是增大漂浮体积，可以通过封堵某一段套管使该段套管漂浮体积变为套管外体积，这样增加了漂浮体积，从而增大浮力Q。因此，增加斜井段或水平段的套管浮力，可以降低大位移井下套管摩擦阻力。（2）使用套管漂浮减阻器（漂浮接箍）减阻。根据上述分析，如果将斜

8、井段或水平段套管内的钻井液掏空，漂浮体积就变成了套管外体积，套管的重量没变，套管的浮力会增大，增加了套管离开井壁的正推力,从而使套管对井壁的正压力减小，摩擦力降低。因此，在下套管时，采用套管漂浮技术以减小套管下入摩阻。套管漂浮技术是通过使用漂浮接箍或套管漂浮减阻器来实现。使用方法是在套管串中的设计位置连接漂浮减阻器（或漂浮接箍），使大斜度井段或水平段的某段套管不灌入钻井液，以增加套管的漂浮体积，增加漂浮力，减小套管对井壁的正压力，降低套管下入摩阻（图2）。正推力（浮力分力图2漂浮减阻器减阻原理示意图刖I存鞋爆浮力 摩阻力重力3、漏失井下行力（重力分力）正压力（1:力分力）1）钻井过程中一直漏失

9、的井。对于在钻井过程中一直漏失的井，在下套管前必须进行堵漏，防止在下套管过程中一旦发生井漏，造成无法处理的复杂情况；若井下有高压油、水、气层，下套管过程发生井漏时，会造成环空液面下降，可能带来井涌或井喷事故。2）下套管前堵漏成功的井。对于下套管前堵漏成功的井，在下套管时也要采取防漏措施，防止下套管过程中再次发生井漏。一般采用以下措施:（1）减小环空流阻。通过提高钻井液的流动性，降低循环钻井液时的流动阻力，从而降低钻井液上返时的动液柱压力，减小对井底的回压。（2）严格控制套管下放速度。降低环空钻井液回流速度，从而降低流动阻力，减小套管下入过程的动液柱压力，以防压漏地层。（3）使用“自灌浆浮箍”。

10、使用“自灌浆浮箍”实现下套管自动灌浆，使套管下入时流向环空的钻井液减少，既能减少下套管时间，又能减小环空流体返速，达到降低环空流阻的目的；同时不需要停止下套管灌钻井液，防止套管粘卡。（4）补充环空液面。下套管过程中，始终观察环空钻井液液面，若发现液面降低，应及时补充钻井液，避免因轻微漏失使液柱压力降低，从而诱发油气水浸入井内造成井涌等复杂情况。3）下套管过程发生井漏的处理办法。对于井下较复杂的严重漏失井，尽管采取了一些防漏措施，但也可能在下套管过程中发生井漏；有些钻井过程中没有发生漏失的正常井，由于井眼复杂，井下坍塌或缩径等原因，也可能在下套管过程中造成井下憋漏。对于下套管过程井下发生漏失的井

11、，可采取以下措施。,J（1）开泵循环钻井液。增加钻井液流动性，降低流动阻力，减小井底的动液柱压力；同时将井下的岩石掉块及沉砂循环至沉砂池。（2）若不能建立循环，应及时向环空灌满钻井液。以防环空液柱面下降，不能压稳油、气、水层，造成井涌。（3）上提套管，并活动套管，试开泵循环。若还不能建立循环，再继续上提，直到开泵建立循环为止；循环处理钻井液，携带井眼内掉块和沉砂，当钻井液性能达到要求、井下干净时，再慢慢下人套管。（4）若还不能解决漏失问题，建议起出套管，下钻堵漏。保证井眼不漏后再重新下入套管。4、下套管时间较长的复杂井一些井因井深并存在井下复杂情况，如易涌、易漏、井下掉块、缩径等，下套管速度不

12、能过快，需要很长时间才能下完套管。由于钻井液长时间静止或没有系统循环钻井液,会导致井下情况变得更为复杂，如高压油、气、水向上运移带来井涌或溢流的风险；钻井液启动阻力增加带来开泵井漏的风险等。对于此类井必须采取以下措施。（1）下套管中途循环钻井液，并对钻井液性能进行处理，使得钻井液始终保持良好的流动性；通过循环排出地层进入钻井液中的气体，确保钻井液均匀并保持设计密度。（2）对于特殊工艺井，如“筛管顶部注水泥”、“封隔器完井”等需要使用盲管的井，必须使用“可循环式”盲管以保证下套管过程中循环钻井液，防止下套管过程中井下发生复杂情况时无法处理。(3)下套管过程中，始终观察环空钻井液液面，若发现液面降

13、低，应及时补充钻井液，避免因液柱压力降低而诱发油、气、水浸入环空，引起溢流或井涌。(4)根据井眼特点，选用适合井眼特点的扶正器，合理设计扶正器间距并加足扶正器，以避免套管下入过程中发生压差卡套管。5、井径不规则的井对于井径不规则的井，在认真执行常规下套管措施的前提下，还要着重加强以下措施。(1)选用导向性能和质量较好的引鞋，在前5根套管连续使用高弹性扶正器，并在引鞋附近固定1只扶正器，以保证套管导向，在下入过程中套管不戳向井壁。(2)下入的扶正器必须采取定位措施。最常用的方法是使用定位箍将扶正器定位，以防止套管上提或下放时扶正器被卡在小井眼处。扶正器不使用定位箍定位为什么会卡在小井眼处呢？我们

14、通过扶正器定位箍防卡套管原理进行分析(图3)：把定位箍安装在扶正器中间并离开套管接箍，当套管下放到小井眼处时，定位箍挡住扶正器下端，扶正器通过弹性变形向上拉长，直径变小，顺利穿过小井眼井段图3 (a),然后恢复原状；当套管上提到小井眼处时，定位箍挡住扶正器上端，扶正器通过弹性变形向下拉长，直径变小，顺利穿过小井眼井段图3 (b),然后恢复原状。如果不用扶正器定位箍定位，当套管下放到小井眼处时，扶正器被推到套管接箍处，使扶正器发生弹性压缩，直径变大，卡住套管，不能下行图3 (c),从而发生卡套管事故。同理，当套管上提到小井眼处时，扶正器会被下推到套管接箍处，使扶正器发生弹性压缩，直径变大，卡住套

15、管，不能下行图3(d),从而发生卡套管事故。因此，在复杂井眼下套管时必须对扶正器定位。另外，扶正器定位也能提高扶正效果，有利于提高固井质量。图3扶正器定位箍工作原理第二、选择合适的水泥浆体系选择合适的水泥浆体系是保证固井质量的关键因素之一。不同的井型要选用不同的水泥浆体系，高压井应选择高压井水泥浆体系，漏失并应选择漏失井水泥浆体系等。高压井水泥浆体系或漏失井水泥浆体系也分很多类，如何选择要根据目的井对水泥浆体系的性能要求确定。一常规水泥浆体系及性能常规水泥浆体系是指对原始水泥浆性能不做大幅度调整的水泥浆体系。该水泥浆体系由G级水泥按国家油井水泥标准水灰比（0.44）配制水泥浆，密度为1.891.91g/cn，其他性能符合国家油井水泥标准，稠化时间按施工要求调节。水泥浆体系的性能相对容易调整，其性能要求：流动性好，稠化时间满足施工要求，失水不用严格控制，使用常规水灰比配出的密度，水泥石强度不用专门调整，不用外掺料，只用少量的外加剂调整稠化时间和流动度