固井質(zhì)量問題及其原因分析

固井質(zhì)量問題及其原因分析主要內(nèi)容1、概述2、環(huán)空竄流的類型及成因3、固井質(zhì)量影響因素分析4、固井系統(tǒng)工程設(shè)計理念5、6、常見固井質(zhì)量問題及其原因4/17/20242固井，就是在鉆井作業(yè)鉆達一定的井深以后，在井眼中下入套管，把水泥漿注入到套管外環(huán)形空間（簡稱環(huán)空）某預(yù)定位置，并使其在預(yù)定時間內(nèi)迅速硬化、凝結(jié)，與地層、套管良好膠結(jié)，形成優(yōu)質(zhì)、完整、具有良好層間封隔能力的水泥環(huán)，進而密封環(huán)空、實現(xiàn)層間封隔的工藝過程。一、概述4/17/20243固井目的：鉆井：封隔井下復(fù)雜情況，如塑性鹽層、高壓水層、大段泥頁巖以及疏松破碎帶等，為泥漿循環(huán)提供良好的井眼通道，為順利進行后續(xù)鉆井作業(yè)奠定基礎(chǔ)，從而防止井眼失穩(wěn)，減少井下復(fù)雜和事故，以縮短建井周期，降低油氣勘探開發(fā)成本。一、概述4/17/20244固井目的：完井：提供良好的井眼條件。只有層間封隔良好的井眼，才能實施分層作業(yè)，如分層測試等；才能實施酸化、壓裂等強化開采措施；才能根據(jù)油田長期開發(fā)的需要選用適宜的開采方式，如分層開采、分組開采等。一、概述4/17/20245固井目的：開發(fā)：

提供良好的油氣流通道；

防止油氣資源散失而提高采收率；

防止油氣藏能量散失而延長自噴生產(chǎn)時間，降低油氣生產(chǎn)成本；

防止套管外油、氣、水互竄而影響油氣井的正常生產(chǎn)，并節(jié)約修井費用；

支撐、保護套管，防止套管因受力或受地層流體腐蝕而損壞，確保油氣井壽命滿足油田長期開發(fā)的需要；

便于實施壓裂、酸化、分層注水、分層開采等強化開采措施等。一、概述4/17/20246固井的特點一次性工程,如果固井質(zhì)量不好,或出現(xiàn)固井事故，難以補救，且補救費用高；隱蔽工程,主要流程在井下,施工時不能直接觀察,施工時間短。受多種因素的綜合影響；費用高，花錢多；承前啟后，鉆井-采油；一、概述4/17/20247層間封隔失敗的后果環(huán)空竄流：在注水泥作業(yè)后，由于水泥漿體系設(shè)計不合理，或固井工程設(shè)計不合理，或注水泥施工操作不合理，水泥漿未能完全充滿待封固的環(huán)形空間，或未能形成優(yōu)質(zhì)、完整的水泥環(huán)，或未與欲封固井段的地層、套管良好膠結(jié)，不能在油氣井正常生產(chǎn)壽命期間有效密封環(huán)空而導(dǎo)致井口冒油、氣、水，或油、氣、水在地下層間互竄的現(xiàn)象。一、概述4/17/20248竄至地面明顯地下竄流隱蔽

套管；

環(huán)空竄流通道；

高壓層；

低壓層；一、概述

層間封隔失敗的后果：環(huán)空竄流4/17/20249一、概述環(huán)空竄流的危害4/17/202410

美國一、概述環(huán)空竄流的危害4/17/202411

一、概述環(huán)空竄流的危害4/17/202412

一、概述環(huán)空竄流的危害4/17/202413環(huán)空竄流的危害：鉆井：由于不能有效封隔井下的復(fù)雜地層，將影響后續(xù)鉆井作業(yè)的順利進行，從而影響油氣井的建井周期和建井成本，甚至影響整個區(qū)塊的勘探、開發(fā)進程。完井：由于地層之間未能得到良好的層間封隔，將無法根據(jù)油田長期開發(fā)的需要，進行分層測試、分層開采等分層作業(yè)。一、概述4/17/202414環(huán)空竄流的危害：開發(fā)：

難以進行分層測試、分層開采或分組開采等措施，致使部分儲量難以動用，不利于提高產(chǎn)量和采收率；

油氣藏本身的能量、資源將通過竄流通道散失，不利于提高產(chǎn)量和采收率；

高壓地層水將通過竄流通道進入油氣藏，影響油氣資源在地下分布、運移，甚至對油氣藏造成嚴(yán)重的破壞，如油氣層水淹。一、概述4/17/202415環(huán)空竄流的危害：開發(fā)：

酸液、壓裂液等注入流體通過竄流通道進入非目的層，將降低增產(chǎn)措施的實施效果，同時，注入流體亂竄將使波及地區(qū)的地層壓力發(fā)生變化，從而影響油氣田的正常生產(chǎn)及合理開發(fā)，甚至造成嚴(yán)重事故，如斷塊復(fù)活導(dǎo)致套管成片地被破壞；

套管得不到水泥環(huán)的良好保護，易被地層流體、注入流體腐蝕損壞，從而影響油氣井的正常生產(chǎn)，甚至無法滿足油田長期開發(fā)的需要。一、概述4/17/202416固井質(zhì)量要求：不論是鉆井、完井還是開發(fā)，對固井質(zhì)量的要求，都可以歸結(jié)為：套管：有足夠的強度，能承受井下多種外力的作用，耐腐蝕、不斷、不裂、不變形。水泥環(huán)：良好的層間封隔，不出現(xiàn)環(huán)空竄流?？筛鶕?jù)層間封隔效果判定固井質(zhì)量的原因。一、概述4/17/202417固井的主要目的是層間封隔，一旦出現(xiàn)環(huán)空竄流，就表明層間封隔失敗，因此，要實現(xiàn)固井的目的，必須有效防止環(huán)空竄流。環(huán)空竄流是一個非常復(fù)雜的物理、化學(xué)作用過程，影響因素多，且各因素之間相互影響、相互制約；既可由某些因素單獨作用形成，也可由某些因素綜合作用形成；不同的影響因素，其作用時間、作用方式、作用原理都有所不同。

二、環(huán)空竄流的形態(tài)及其成因4/17/202418因此，要防止環(huán)空竄流，需對其本身、其影響因素及其作用機理、作用規(guī)律有系統(tǒng)、科學(xué)、全面的認識。只有這樣，才能在進行固井工程設(shè)計和固井作業(yè)時，對其進行全面的掌握和控制，掐斷環(huán)空竄流形成的渠道，有效防止環(huán)空竄流，從而獲得優(yōu)良的固井質(zhì)量。

二、環(huán)空竄流的形態(tài)及其成因4/17/202419環(huán)空竄流的兩個必要條件動力←層間壓差：客觀存在、改變不了通道←水泥與地層、套管膠結(jié)形成良好層間封隔中的薄弱環(huán)節(jié)，即水泥石本體

，或水泥石與地層、套管之間的連接界面、

。

二、環(huán)空竄流的形態(tài)及其成因地層水泥石套管

4/17/202420二、環(huán)空竄流的形態(tài)及其成因竄流通道水泥石本體大肚子、窄邊死泥漿、指進泥漿竄槽候凝，地層流體竄槽、侵入自由水通道、嚴(yán)重分層水泥水化裂縫，收縮、膨脹水泥石破碎解體，高溫、沖擊、射孔井壁殘存泥餅套管、地層表面油濕微環(huán)隙，管內(nèi)憋壓候凝地層流體動態(tài)干擾界面膠結(jié)破壞，PT變化、沖擊固井界面4/17/202421死泥漿、泥餅套管、地層表面油濕出現(xiàn)時間注水泥凝結(jié)后候凝自由水通道、分層水泥水化裂縫地層流體侵入動態(tài)水干擾管內(nèi)憋壓、微環(huán)隙提前作業(yè)、動井口水泥石破碎解體界面膠結(jié)破壞二、環(huán)空竄流的形態(tài)及其成因4/17/202422固井是一項涉及多學(xué)科的系統(tǒng)工程，影響因素多，且各因素之間相互影響、相互制約，既可單獨作用影響固井質(zhì)量，也可綜合作用影響固井質(zhì)量，因此，要提高固井質(zhì)量，必須對固井質(zhì)量影響因素及其作用機理形成全面、清晰的認識，只有這樣才能在固井工程設(shè)計和固井作業(yè)時對其進行全面的掌握和控制，從而獲得優(yōu)良的固井質(zhì)量。三、固井質(zhì)量影響因素分析4/17/202423根據(jù)固井作業(yè)涉及的對象分井眼條件地層條件作業(yè)目的套管鉆井液水泥漿前置液注水泥施工固井質(zhì)量影響因素三、固井質(zhì)量影響因素分析4/17/202424（1）井眼類型根據(jù)井眼剖面形狀，可分為常規(guī)直井、定向井、水平井、特殊結(jié)構(gòu)井等；根據(jù)鉆井目的，可分為探井、評價井、開發(fā)井、調(diào)整井、注入井等；根據(jù)井下復(fù)雜情況，可分為高溫高壓深井、超深井，低壓易漏井，熱采井、小間隙井等。不同的井型，其作業(yè)要求和難點也有所不同，可根據(jù)具體情況制定相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并選用適宜的技術(shù)措施。三、固井質(zhì)量影響因素分析-井眼條件4/17/202425（2）井眼參數(shù)主要包括井深、井徑、返高及上層套管程序，可影響環(huán)空漿柱結(jié)構(gòu)、注水泥過程中的環(huán)空流動壓耗、頂替流速、流態(tài)以及水泥漿、沖洗液、隔離液的用量。（3）井眼質(zhì)量包括井徑規(guī)則程度、井眼光滑程度、井徑擴大率，以及井眼的清潔、暢通程度等。可影響安全下套管、環(huán)空流動壓耗，以及水泥漿的量及其對鉆井液的頂替效率。三、固井質(zhì)量影響因素分析-井眼條件4/17/202426（4）環(huán)空間隙影響水泥漿對鉆井液的頂替流速、流態(tài)，從而影響頂替效率，以及平衡注水泥設(shè)計。另外，小間隙水泥環(huán)抗沖擊能力較弱，其長期密封性能對水泥石的力學(xué)及厚度有特殊要求。（5）井內(nèi)溫度、壓力影響水泥漿的流變性、穩(wěn)定性和注水泥施工的安全性，以及水泥石的強度等性能。三、固井質(zhì)量影響因素分析-井眼條件4/17/202427（1）地層巖性剖面可影響水泥與地層之間的界面膠結(jié)及密封能力，從而影響固井第二界面的層間封隔質(zhì)量。（2）地層壓力可影響環(huán)空漿柱結(jié)構(gòu)、水泥漿體系性能、平衡注水泥施工設(shè)計、頂替流速、流態(tài)和在候凝過程中壓穩(wěn)地層流體、防止地層流體竄槽等一系列影響固井質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。三、固井質(zhì)量影響因素分析-地層條件4/17/202428（3）地層流體特性包括組分、狀態(tài)(靜態(tài)、動態(tài))，可影響水泥漿的正常凝結(jié)過程，妨礙其形成優(yōu)質(zhì)、完整的水泥環(huán)；另外，可通過化學(xué)腐蝕作用破壞水泥石的化學(xué)、力學(xué)穩(wěn)定性從而影響水泥環(huán)的長期密封性能。（4）地層氣竄潛力不同氣竄潛力的地層，需要使用不同的防竄水泥漿體系，并采取適當(dāng)?shù)膲悍€(wěn)防竄候凝措施。三、固井質(zhì)量影響因素分析-地層條件4/17/202429（1）返高影響水泥漿的量、漿柱結(jié)構(gòu)、頂替流速流態(tài)度以及候凝過程中的壓穩(wěn)。（2）后續(xù)強化開采措施對返高及擬實施強化開采措施井段的水泥石強度、固井質(zhì)量有特殊要求。三、固井質(zhì)量影響因素分析-作業(yè)要求4/17/202430（3）后期工況變化不同的井別，有不同的后期工況變化，但都要求水泥環(huán)具有良好的長期密封性能。水泥漿凝結(jié)后，井內(nèi)溫度、壓力的變化可影響水泥石與地層、套管的界面膠結(jié)及密封能力，從而影響水泥環(huán)的長期密封性能。三、固井質(zhì)量影響因素分析-作業(yè)要求4/17/202431（3）后期工況變化高溫下水泥石強度衰退、解體，導(dǎo)致水泥環(huán)密封性能失效。水泥石耐腐蝕能力不足，水泥石所處化學(xué)環(huán)境的變化，如地層水離子組分發(fā)生變化，均可影響水泥石的化學(xué)、力學(xué)穩(wěn)定性，從而影響水泥環(huán)的長期密封性能。三、固井質(zhì)量影響因素分析-作業(yè)要求4/17/202432（1）類型(油基、水基、脂基等)不同類型的鉆井液在地層和套管表面的潤濕性，可影響水泥石對地層、套管的界面膠結(jié)強度及密封能力，從而影響第一、第二界面的層間封隔能力。（2）密度影響環(huán)空漿柱結(jié)構(gòu)、平衡注水泥設(shè)計等與井底有效壓力相關(guān)的各個環(huán)節(jié)，如壓穩(wěn)和防漏。三、固井質(zhì)量影響因素分析-鉆井液4/17/202433（3）流變性(粘度、切力、觸變性)是否利于頂替，可影響水泥漿對其的頂替效率。是否利于降低循環(huán)壓耗，影響平衡注水泥。（4）濾餅質(zhì)量薄而韌且容易被沖洗液分散的濾餅有利于安全下套管、提高水泥對地層、套管的膠結(jié)能力，從而提高聯(lián)結(jié)界面的膠結(jié)、密封質(zhì)量。三、固井質(zhì)量影響因素分析-鉆井液4/17/202434（1）表面粗糙度及清潔度影響水泥與套管之間的界面膠結(jié)能力，從而影響層間封隔效果。（2）抗拉、承壓及耐腐蝕能力影響套管的安全以及油氣井的生產(chǎn)壽命。（3）套管絲扣連接絲扣連接強度對于安全下套管、套管柱抗拉強度有重要影響。絲扣連接的密封能力對氣井的安全生產(chǎn)有重要影響。三、固井質(zhì)量影響因素分析-套管4/17/202435（1）體系可根據(jù)不同的分類指標(biāo)進行分類。不同體系具有不同的特殊性能，以滿足封隔不同地層的需要。（2）穩(wěn)定性目前，主要考核指標(biāo)為失水、析水和懸浮穩(wěn)定性（水泥石柱上下的密度差）。失水、析水、水泥石柱上下的密度差越小，體系越穩(wěn)定。水泥漿體系穩(wěn)定是安全施工、候凝過程壓穩(wěn)、形成優(yōu)質(zhì)水泥環(huán)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。三、固井質(zhì)量影響因素分析-水泥漿4/17/202436（3）流變性可影響現(xiàn)場配漿、平衡注水泥、頂替流速、流態(tài)以及最終的頂替效率。（4）施工安全性合理的稠化時間，既可確保注水泥施工操作安全進行，又可縮短候凝時間。（5）適應(yīng)性對材料性能的微小變化、溫度波動、液灰比波動有較強的適應(yīng)性，影響施工的安全、效率及質(zhì)量。三、固井質(zhì)量影響因素分析-水泥漿4/17/202437（6）凝結(jié)過程中的防竄能力水泥漿具有適當(dāng)?shù)姆栏Z能力，既有利于在候凝過程中壓穩(wěn)地層流體、防止地層流體侵入環(huán)空、降低固井質(zhì)量，又有利于降低體系的成本。（7）水泥石強度及長期穩(wěn)定性水泥石強度應(yīng)足以支撐、保護套管，并滿足后續(xù)施工的需要。主要體現(xiàn)為抗高溫強度衰退和抗地層流體腐蝕的能力。三、固井質(zhì)量影響因素分析-水泥漿4/17/202438（8）水泥環(huán)的力學(xué)、熱學(xué)性能在油井生產(chǎn)過程中，水泥環(huán)所處環(huán)境條件不可避免地要發(fā)生變化，如由熱采引起的溫度變化，由酸化、壓裂引起的壓力變化，以及由蒸汽吞吐引起的周期性應(yīng)力等。水泥石應(yīng)具有一定的力學(xué)、熱學(xué)性能，以適應(yīng)這些工況的變化，并維持良好的界面膠結(jié)、密封能力，使水泥環(huán)具有良好的長期密封性能。三、固井質(zhì)量影響因素分析-水泥漿4/17/202439不同的密度、類型，有不同的特殊性能，以滿足不同固井作業(yè)的需要。可影響沖洗、隔離的效果，從而影響水泥漿對鉆井液的頂替效率。用量影響接觸時間、頂替效率，亦影響環(huán)空漿柱結(jié)構(gòu)設(shè)計和平衡注水泥設(shè)計。能否與鉆井液、水泥漿良好相容，可影響頂替效率和施工安全?？赡軟_垮、泡垮地層而影響井眼的穩(wěn)定性。三、固井質(zhì)量影響因素分析-前置液4/17/202440（1）安全下套管將套管安全下至井底，有利于后續(xù)固井作業(yè)的順利進行，并提高固井作業(yè)的質(zhì)量，為獲得優(yōu)良的固井質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。（2）循環(huán)洗井、調(diào)整鉆井液性能確保井眼清潔、穩(wěn)定，為順利進行固井作業(yè)做好準(zhǔn)備，尤其要減少死泥漿、巖屑床的存在。適當(dāng)降低鉆井液的粘度、切力，使其利于被水泥漿頂替，可提高頂替效率，并降低循環(huán)壓耗。三、固井質(zhì)量影響因素分析-施工4/17/202441（3）配漿混配的水泥漿，其性能是否達到設(shè)計要求，對于安全施工、平衡注水泥、提高頂替效率、候凝過程中壓穩(wěn)并使水泥漿凝結(jié)形成優(yōu)質(zhì)、完整的水泥環(huán)具有重要意義。連續(xù)混配方式，通過調(diào)節(jié)水灰比控制水泥漿的密度波動，因此，所配水泥漿的性能與設(shè)計水泥漿性能之間存在一定的差異，不利于提高固井質(zhì)量。批量混配方式，需增加批量混配設(shè)備，但所配水泥漿密度波動較小，性能更接近設(shè)計要求，利于提高固井質(zhì)量。三、固井質(zhì)量影響因素分析-施工4/17/202442（4）平衡注水泥按照設(shè)計的排量、流態(tài)注水泥，且在注入過程中壓穩(wěn)地層流體而不壓漏薄弱地層，可防止地層流體環(huán)空竄槽和井漏。能否實現(xiàn)平衡注水泥，可影響水泥漿的返高、水泥漿的流速流態(tài)、頂替效率、施工作業(yè)的安全，并影響最終的固井質(zhì)量。三、固井質(zhì)量影響因素分析-施工4/17/202443（5）頂替效率替凈是形成優(yōu)質(zhì)、完整的水泥環(huán)，獲得優(yōu)良固井質(zhì)量和層間封隔效果的重要前提。頂替效率不高，可直接降低水泥環(huán)的層間封隔質(zhì)量。套管居中，合理的接觸時間，合理的頂替流速、流態(tài)，頂替液和被頂替液之間合理的密度級差、流變性級差，加強沖洗、隔離效果，以及在有條件的情況下，上下、旋轉(zhuǎn)活動套管，振動固井等，均有助于提高頂替效率。三、固井質(zhì)量影響因素分析-施工4/17/202444（6）候凝過程中壓穩(wěn)（失重）如在候凝過程中不能壓穩(wěn)地層流體，地層流體將侵入環(huán)空，破壞水泥漿柱的完整性、使其無法形成優(yōu)質(zhì)、完整的水泥環(huán)而導(dǎo)致環(huán)空竄流?？赏ㄟ^多種壓穩(wěn)措施，如環(huán)空憋壓，雙級、多級注水泥，振動固井，可壓縮水泥等。建議：KQ，延緩或消除失重，進而壓穩(wěn)。三、固井質(zhì)量影響因素分析-施工4/17/202445四大時段溫度變化壓力變化外力作用液體環(huán)境水泥石自身性能配漿性能平衡注水泥頂替效率順利作業(yè)注水泥凝結(jié)后壓穩(wěn)自由水通道水化微裂縫動態(tài)干擾收縮微環(huán)隙管內(nèi)憋壓候凝微環(huán)隙提前動井口提前試壓候凝準(zhǔn)備階段基本數(shù)據(jù)收集室內(nèi)設(shè)計現(xiàn)場陳化,復(fù)核井眼準(zhǔn)備下套管三、固井質(zhì)量影響因素分析4/17/202446影響固井質(zhì)量的六大關(guān)鍵環(huán)節(jié)任一環(huán)節(jié)有誤，都可能導(dǎo)致環(huán)空竄流、導(dǎo)致水泥環(huán)層間封隔失敗。基本數(shù)據(jù)收集地層情況井眼質(zhì)量泥漿性能溫度壓力固井要求復(fù)雜事故后期工況固井工程設(shè)計套管柱下套管水泥漿沖洗液隔離液扶正器漿柱結(jié)構(gòu)頂替設(shè)計平衡注水泥壓穩(wěn)候凝室內(nèi)結(jié)果現(xiàn)場復(fù)核水泥漿前置液陳化實驗適應(yīng)性試驗配灰、配液室內(nèi)復(fù)核井眼及作業(yè)準(zhǔn)備泥漿性能井下穩(wěn)定井眼暢通井眼清潔下套管施工機具候凝管內(nèi)干擾管外干擾失重收縮膨脹懸浮失穩(wěn)壓穩(wěn)注水泥配漿前置液水泥漿注替排量頂替效率順利作業(yè)三、固井質(zhì)量影響因素分析4/17/202447前述因素相互影響、相互制約，既可單獨作用，也可聯(lián)合作用影響固井質(zhì)量。因此，從某種程度上說，影響固井質(zhì)量的因素構(gòu)成一個環(huán)環(huán)相扣的單鏈過程，任何一個環(huán)節(jié)存在不足，都將影響最終的固井質(zhì)量，為此，在進行固井施工方案設(shè)計時，必須對其進行全面的考慮。四、固井系統(tǒng)工程設(shè)計理念4/17/202448地層條件：既定井眼質(zhì)量：給定泥漿性能：可調(diào)套管性能：限定注水泥工藝：可控工況變化：限定優(yōu)良固井質(zhì)量水泥漿、沖洗液、隔離液性能：可調(diào)四、固井系統(tǒng)工程設(shè)計理念4/17/202449如何針對上述既定或給定的影響因素，調(diào)配并配制出能滿足平衡注水泥、提高頂替效率、候凝過程中壓穩(wěn)地層流體、形成優(yōu)質(zhì)水泥環(huán)，凝結(jié)后能適應(yīng)后期工況變化需要的水泥漿，并通過合理的施工工藝將其注入井內(nèi)，注入過程中壓穩(wěn)而不壓漏地層并頂替干凈，之后壓穩(wěn)候凝，使水泥漿柱形成優(yōu)質(zhì)、完整的水泥環(huán)，即成為影響固井質(zhì)量的關(guān)鍵。四、固井系統(tǒng)工程設(shè)計理念4/17/202450（1）、作業(yè)前的準(zhǔn)備工作---基本內(nèi)容收集基本數(shù)據(jù)，如井眼條件、地層條件、鉆井液性能、后期工況變化等。根據(jù)收集到的基本數(shù)據(jù)，確定可滿足平衡注水泥、提高頂替效率、候凝過程中壓穩(wěn)、形成優(yōu)質(zhì)水泥環(huán)、良好界面膠結(jié)、適應(yīng)后期工況變化、維持長期密封性能水泥漿、水泥石應(yīng)該具備的性能。套管及其附件。制定詳細、周密的施工方案。現(xiàn)場配漿、平衡注水泥、提高頂替效率、候凝過程中壓穩(wěn)。四、固井系統(tǒng)工程設(shè)計理念4/17/202451基本設(shè)計參數(shù)、條件合理可靠水泥性能優(yōu)良、質(zhì)量穩(wěn)定可靠處理劑質(zhì)量穩(wěn)定、性能配伍無突變套管及其附件滿足要求且質(zhì)量可靠注水泥設(shè)備性能良好、可靠現(xiàn)場作業(yè)人員操作熟練參與方協(xié)調(diào)、處理到位井眼及作業(yè)準(zhǔn)備充分（1）、作業(yè)前的準(zhǔn)備工作---基本條件質(zhì)量控制四、固井系統(tǒng)工程設(shè)計理念4/17/202452（2）、套管柱強度、結(jié)構(gòu)設(shè)計及安全下入結(jié)構(gòu)簡單但強度滿足要求關(guān)鍵（特殊）工況分析合適的強度設(shè)計及校核方法強度、結(jié)構(gòu)滿足要求能夠安全下入井眼準(zhǔn)備、泥漿性能減摩降組措施下入操作四、固井系統(tǒng)工程設(shè)計理念4/17/202453（3）、調(diào)配出性能優(yōu)良的固井液—水泥漿水泥石的力學(xué)、熱學(xué)、化學(xué)性能滿足后期工況及其變化的需要，流變性能滿足平衡注水泥、提高頂替效率的需要，防竄性能滿足候凝過程中壓穩(wěn)、快速形成強度的需要，穩(wěn)定性滿足不出現(xiàn)自由水通道、形成優(yōu)質(zhì)水泥環(huán)的需要，稠化時間滿足安全施工的需要，強度滿足支撐、保護套管的需要。四、固井系統(tǒng)工程設(shè)計理念4/17/202454密度：井底壓力流變性：配漿、平衡注水泥、頂替效率體系穩(wěn)定性：濾失、自由水、懸浮穩(wěn)定稠化時間：施工安全強度：快凝、早強、高強壓穩(wěn)防竄：失重（彈性膨脹）界面膠結(jié)強度：良好（剛性微膨脹）水泥石的滲透率：不產(chǎn)生水化裂縫長期密封性能：強度、界面膠結(jié)、滲透率適應(yīng)性：溫度、液灰比、施工條件及工藝基本性能要求四、固井系統(tǒng)工程設(shè)計理念（3）、調(diào)配出性能優(yōu)良的固井液—水泥漿4/17/202455稠化時間對促凝劑加量波動具有良好的適應(yīng)性四、固井系統(tǒng)工程設(shè)計理念（3）、調(diào)配出性能優(yōu)良的固井液—水泥漿4/17/202456四、固井系統(tǒng)工程設(shè)計理念（3）、調(diào)配出性能優(yōu)良的固井液—水泥漿稠化時間對溫度波動具有良好的適應(yīng)性4/17/202457四、固井系統(tǒng)工程設(shè)計理念（3）、調(diào)配出性能優(yōu)良的固井液—水泥漿超高密度：密度對液灰比波動反應(yīng)靈敏可通過密度控制液灰比4/17/202458四、固井系統(tǒng)工程設(shè)計理念（3）、調(diào)配出性能優(yōu)良的固井液—水泥漿超低密度：密度對液灰比波動反應(yīng)遲鈍通過密度控制液灰比誤差較大，不利于性能控制4/17/202459堵漏能力水泥石的抗沖擊破碎能力體系在凝結(jié)過程中的彈性膨脹能力體系在凝結(jié)過程中的微剛性膨脹能力抗高溫衰退能力耐腐蝕能力抗鹽污染能力四、固井系統(tǒng)工程設(shè)計理念（3）、調(diào)配出性能優(yōu)良的固井液—水泥漿特殊性能要求4/17/202460分散及流變性控制體系穩(wěn)定性控制稠化時間早期強度互相矛盾互相矛盾四、固井系統(tǒng)工程設(shè)計理念（3）、調(diào)配出性能優(yōu)良的固井液—水泥漿4/17/202461兼顧水泥漿綜合工程性能兼顧流變性和體系穩(wěn)定性兼顧稠化時間和早期強度兼顧初期和后期固井質(zhì)量壓穩(wěn)候凝防竄性能針對井況的特殊性能設(shè)計原則（3）、調(diào)配出性能優(yōu)良的固井液—水泥漿四、固井系統(tǒng)工程設(shè)計理念4/17/202462密度流變性穩(wěn)定性用量頂替流態(tài)化學(xué)性能提高頂替效率環(huán)空漿柱結(jié)構(gòu)平衡注水泥壓穩(wěn)防竄候凝設(shè)計原則（3）、調(diào)配出性能優(yōu)良的固井液—前置液四、固井系統(tǒng)工程設(shè)計理念4/17/202463（4）、平衡注水泥在壓穩(wěn)地層流體而不壓漏薄弱地層的條件下將水泥漿順利注入井內(nèi)。在窄安全壓力窗口或小間隙的井內(nèi)，這一工作尤為重要。（5）、頂替效率頂替效率不高是固井質(zhì)量不好的直接原因，因此，應(yīng)通過各種措施盡可能提高頂替效率。四、固井系統(tǒng)工程設(shè)計理念4/17/202464（6）、候凝過程中壓穩(wěn)在水泥漿凝結(jié)過程中，一旦不能壓穩(wěn)地層流體，發(fā)生地層流體竄槽，就無法形成優(yōu)質(zhì)、完整的水泥環(huán)。因此應(yīng)用各種輔助手段，壓穩(wěn)地層流體，確保水泥漿柱凝結(jié)形成優(yōu)質(zhì)完整的水泥環(huán)。四、固井系統(tǒng)工程設(shè)計理念4/17/2024651、套管—強度及結(jié)構(gòu)設(shè)計五、單項技術(shù)井眼類型：探井、開發(fā)井下入過程中井口套管受強大拉力下入過程中底部套管受強大外擠壓力壓井、生產(chǎn)過程中井口套管受強大內(nèi)壓有無腐蝕性地層流體？有無軟泥巖、鹽巖？工況分析4/17/2024661、套管—強度及結(jié)構(gòu)設(shè)計五、單項技術(shù)是否存在高溫?zé)釕?yīng)力或熱應(yīng)力循環(huán)？是否存在深井套管內(nèi)壁的磨損問題？彎曲井段？強度、密封性能及通過性？是否需要氣密封？井眼質(zhì)量如何？大肚子？狗腿？糖葫蘆？是否需要減摩降阻？強力扶正？工況分析4/17/202467下入摩阻分析最大允許下入速度作業(yè)前充分通井、洗井在泥漿中混入適量原油或塑料小球（潤滑性）漂浮下套管技術(shù)按計算結(jié)果嚴(yán)格控制套管下入速度按安全操作規(guī)程進行作業(yè)注意活動套管并及時灌泥漿根據(jù)需要中途循環(huán)五、單項技術(shù)1、套管—安全下入4/17/202468密度：加重料或減輕料，液灰比分散：↑分散劑，↑液灰比，↓比表面積，粒度級配增稠：↓分散劑，↓液灰比，↑比表面積，↑降失水劑促凝：↑比表面積，↓液灰比，促凝劑，增強劑緩凝：↓比表面積，↑液灰比，緩凝劑降自由水：↑比表面積，↓液灰比，粒度級配，降失水劑降失水：↑比表面積，粒度級配，降失水劑（濾餅滲透率）懸浮穩(wěn)定：↑粘、切，↓密度差，↓外摻料顆粒直徑五、單項技術(shù)2、水泥漿體系設(shè)計技術(shù)4/17/202469密實：粒度級配，↓液灰比提強度：↑水泥量，↓液灰比，粒度級配，增強劑，外摻料壓穩(wěn)：凝結(jié)早期彈性膨脹，減小或延緩失重界面膠結(jié)：凝結(jié)后期剛性膨脹防水浸：增強內(nèi)聚力堵漏：觸變、纖維、顆粒韌性：密實、膠乳、纖維等抗腐蝕：密實、膠乳、硅粉等抗高溫衰退：硅質(zhì)材料五、單項技術(shù)2、水泥漿體系設(shè)計技術(shù)4/17/202470合理確定地層承壓能力憋壓堵漏提高地層承壓能力防漏、堵漏水泥漿環(huán)空漿柱結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)注水泥仿真設(shè)計技術(shù)紊流頂替平衡注水泥技術(shù)前置液紊流水泥漿有效層流頂替平衡注水泥技術(shù)前置液紊流水泥漿塞流頂替平衡注水泥技術(shù)3、平衡注水泥技術(shù)五、單項技術(shù)4/17/202471充分進行井眼準(zhǔn)備工作，保持井眼清潔、暢通調(diào)整泥漿性能沖洗液、隔離液的性能、用量及排量頂替液和被頂替液之間的流變性級差頂替液和被頂替液之間的密度級差扶正器類型、安放位置、數(shù)量設(shè)計水泥漿紊流頂替前置液紊流，水泥漿塞流或有效層流頂替技術(shù)活動套管振動固井4、提高頂替效率技術(shù)五、單項技術(shù)4/17/202472水泥漿體系穩(wěn)定性控制水泥漿凝結(jié)體積收縮、膨脹控制環(huán)空漿柱結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計環(huán)空憋壓候凝關(guān)環(huán)空候凝雙凝水泥固井雙級或多級固井振動固井5、壓穩(wěn)候凝固井設(shè)計技術(shù)五、單項技術(shù)4/17/202473六、常見問題及其原因憋泵、灌香腸設(shè)計溫度、壓力偏低，促凝劑加量偏多或緩凝劑加量偏少，體系在實際溫度下提前稠化。優(yōu)選促凝劑或緩凝劑時，體系稠化實際隨溫度變化近似呈線性變化為佳，否則，體系對溫度、壓力過于敏感，易使體系提前稠化；在一定的溫度、壓力條件下，體系稠化實際隨促凝劑、緩凝劑加量的變化近似呈線性變化為佳，否則，體系對加量變化過于敏感，同樣易使體系提前稠化；現(xiàn)場連續(xù)混配，導(dǎo)致水泥漿密度上波動過大，稠化時間縮短。4/17/