天然氣井固井施工方案一、工程概況1.1井筒基本參數(shù)井型：直井（或定向井，根據(jù)實際井型調(diào)整）設計井深：4500m完鉆井徑：φ215.9mm（主力氣層段）套管程序：表層套管：φ339.7mm×1500m（水泥返至地面）技術套管：φ244.5mm×3200m（封固易漏、易塌地層）油層套管：φ177.8mm×4500m（封固主力氣層段）井眼狀況：井斜≤30°，全角變化率≤3°/30m，井徑擴大率≤15%。1.2地層特征主力氣層：二疊系茅口組（3800-4200m），地層壓力系數(shù)1.8-2.0，溫度120-140℃，含H?S（100-200g/m3）及CO?（50-100g/m3）。復雜地層：漏失層：三疊系嘉陵江組（2500-2800m），裂縫發(fā)育，漏失速率5-10m3/h；鹽膏層：侏羅系自流井組（1200-1500m），易塑性變形導致井眼縮徑。1.3固井目的封隔高壓氣層與淡水層，防止氣竄及地下水污染；固定套管柱，保障后期壓裂、采氣作業(yè)安全；形成抗腐蝕水泥環(huán)，滿足氣井30年生產(chǎn)壽命要求。二、固井設計2.1管柱與工具設計2.1.1套管柱結構套管規(guī)格鋼級壁厚（mm）下入深度（m）主要工具配置φ177.8mmP11011.624500浮箍（4450m）、浮鞋（4500m）、分級箍（3500m）2.1.2扶正器配置氣層段（3800-4200m）：每根套管安裝1只剛性扶正器，螺旋葉片式，扶正力≥50kN；斜井段（2000-3000m）：每3根套管安裝1只彈性扶正器，保證套管居中度≥75%。2.2水泥漿體系設計2.2.1氣層段水泥漿（抗硫防竄體系）配方：G級高抗硫水泥+35%石英砂（抗溫劑）+5%膠乳（防竄劑）+2%微膨脹劑+0.5%緩凝劑；性能參數(shù)：密度：1.95-2.05g/cm3，流動度≥24cm，API失水≤50mL；稠化時間：300-360min（井底循環(huán)溫度140℃）；48h抗壓強度≥20MPa，水泥石滲透率≤0.01×10?3μm2。2.2.2上部井段水泥漿（低密度防漏體系）配方：G級水泥+15%漂珠（減輕劑）+3%降失水劑+1%消泡劑；性能參數(shù)：密度：1.55-1.65g/cm3，稠化時間240-280min；24h抗壓強度≥13.8MPa，滿足套管試壓要求。2.3前置液體系隔離液：鉆井液基漿+2%隔離劑，用量20m3（環(huán)空高度150m），密度1.25g/cm3，黏度50-60s；沖洗液：清水+1%表面活性劑，用量10m3，沖洗效率≥90%。2.4施工參數(shù)設計注替排量：1.2-1.5m3/min（確保紊流接觸時間≥8min）；施工壓力：最高泵壓≤35MPa（校核套管抗內(nèi)壓強度）；替漿量：按井眼容積×1.2附加系數(shù)計算，碰壓壓力≥5MPa。三、施工準備3.1井眼準備通井與劃眼：采用φ215.9mm銑齒鉆頭通井至井底，循環(huán)排量≥2.0m3/min，進出口鉆井液密度差≤0.02g/cm3；鉆井液處理：調(diào)整鉆井液黏度至45-55s，動切力≥15Pa，確保井眼清潔無沉砂；井眼穩(wěn)定性評價：電測井徑曲線驗證井徑擴大率≤15%，漏失層段提前注入暫堵劑（碳酸鈣顆粒200目）。3.2套管與工具檢查套管驗收：逐根檢查絲扣完好度，通徑規(guī)（φ156mm×1.5m）通過，管體超聲探傷合格率100%；工具試壓：浮箍/浮鞋：清水試壓25MPa，穩(wěn)壓30min壓降≤0.5MPa；分級箍：投球后循環(huán)通道開啟壓力≤1.5MPa，關閉壓力≥20MPa。3.3固井設備調(diào)試水泥車：3臺雙機雙泵（額定壓力40MPa，排量3m3/min），并聯(lián)運行；混漿系統(tǒng)：連續(xù)混漿器（最大排量5m3/min），密度計、流量計精度±0.02g/cm3；井口工具：水泥頭（耐壓40MPa）、高壓管匯（試壓35MPa，穩(wěn)壓5min無泄漏）。3.4材料準備材料名稱規(guī)格數(shù)量（t）質(zhì)量要求G級高抗硫水泥APISpec10A150初凝時間≥120min，細度≥300m2/kg石英砂80-120目50二氧化硅含量≥98%膠乳防竄劑固含量40%8耐溫≥150℃，抗鹽≥15%漂珠密度0.6g/cm320抗壓強度≥30MPa，燒失量≤2%四、施工工藝4.1下套管作業(yè)套管串組合：按設計順序排列套管，絲扣涂抹API標準螺紋脂，扭矩扳手控制上扣扭矩（φ177.8mm套管扭矩2800-3200N·m）；灌漿作業(yè)：每下入50根套管灌漿一次，灌漿量=套管容積×1.1，防止壓差卡套管；套管居中：扶正器安裝后復核間距，確保氣層段居中度≥80%；聯(lián)頂節(jié)安裝：絲扣上扣扭矩3500N·m，井口找中偏差≤5mm。4.2注水泥作業(yè)4.2.1施工流程循環(huán)排氣：開泵循環(huán)鉆井液，排量由0.5m3/min逐步升至1.5m3/min，循環(huán)一周（約2h）；注入前置液：先注沖洗液10m3（排量1.0m3/min），再注隔離液20m3（排量1.2m3/min）；注水泥漿：低密度段：1.60g/cm3水泥漿80m3（3500-4500m）；高密度段：2.00g/cm3水泥漿60m3（3800-4200m氣層段）；壓膠塞：投膠塞后替鉆井液，替漿量=環(huán)空容積+套管容積-水泥漿量，碰壓壓力5-8MPa；憋壓候凝：關井憋壓10MPa，持續(xù)2h后泄壓至0，候凝48h。4.2.2特殊工藝控制分級注水泥：當注水泥至3500m分級箍位置時，投球憋壓打開分級箍，循環(huán)排氣后繼續(xù)注替；防漏措施：漏失層段（2500-2800m）降低排量至0.8m3/min，同時加入隨鉆堵漏劑（纖維+碳酸鈣）。4.3施工監(jiān)測實時監(jiān)測：水泥漿密度（每5min記錄一次）、泵壓、排量、返出液量；異常處理：若泵壓突升（>35MPa），立即降排量至0.5m3/min，循環(huán)排查是否遇阻；若返出量減少，啟動備用水泥車維持壓力，同時注入堵漏漿。五、質(zhì)量控制5.1固井質(zhì)量評價聲幅測井：水泥環(huán)膠結質(zhì)量：氣層段：聲幅≤20%（優(yōu)質(zhì)），≤30%（合格）；非氣層段：聲幅≤40%（合格）；聲波變密度測井：自由套管波消失，地層波清晰，表明水泥環(huán)膠結良好；套管試壓：候凝48h后，套管內(nèi)清水試壓15MPa，穩(wěn)壓30min壓降≤0.5MPa。5.2關鍵環(huán)節(jié)控制控制環(huán)節(jié)質(zhì)量標準責任人水泥漿密度±0.02g/cm3泥漿工程師頂替效率≥95%（計算紊流接觸時間）固井工程師井口憋壓10MPa/2h現(xiàn)場技術員六、安全措施6.1HSE管理防硫措施：井口安裝固定式H?S檢測儀（報警值10ppm），作業(yè)人員佩戴正壓式呼吸器；井場設置風向標，H?S濃度≥20ppm時立即啟動應急預案；防火防爆：固井設備接地電阻≤4Ω，高壓管匯禁止帶壓拆卸；動火作業(yè)辦理許可證，配備2臺8kg干粉滅火器。6.2井控要求防噴器：全封閘板（耐壓35MPa），處于待命狀態(tài)，遠程控制臺距井口≥30m；壓井液儲備：密度1.8g/cm3鉆井液100m3，確保發(fā)生氣竄時能快速壓井。6.3人員防護作業(yè)人員穿戴防靜電工作服、安全帽、防砸鞋；高空作業(yè)（≥2m）系雙鉤安全帶，設置安全網(wǎng)。七、應急預案7.1氣竄處理現(xiàn)象：井口返出量增大，套壓持續(xù)上升（>2MPa）；措施：立即關閉套管閘門，啟動水泥車向套管內(nèi)注入高密度鉆井液（2.0g/cm3）；若套壓繼續(xù)上升，從環(huán)空擠注水泥漿（密度2.1g/cm3），擠注壓力≤20MPa。7.2井漏處理現(xiàn)象：注入量>返出量，泵壓突然下降；措施：停注水泥漿，注入10m3暫堵漿（鉆井液+20%核桃殼）；若漏失停止，降低排量至0.8m3/min繼續(xù)施工；若漏失未止，啟用分級箍分段固井。7.3設備故障水泥車停泵：立即啟動備用水泥車，維持排量≥1.0m3/min，確保水泥漿連續(xù)注入；管匯刺漏：關閉上游閘門，使用備用管匯替換，處理時間≤15min（水泥漿稠化時間預留2h緩沖）。八、施工組織現(xiàn)場指揮：1名固井高級工程師，負責統(tǒng)籌協(xié)調(diào)；技術組：3人（固井、泥漿、鉆井各1人），負責參數(shù)監(jiān)控與