固井技術(shù)基礎(chǔ)（量大、多圖、易懂）

概述

1、固井得概念

為了達(dá)到加固井壁，保證繼續(xù)安全鉆進(jìn)，封隔油、氣和水層，保證勘探期間得

分層測(cè)試及在整個(gè)開(kāi)采過(guò)程中合理得油氣生產(chǎn)等目得而下入優(yōu)質(zhì)鋼管，并在井筒與

鋼管環(huán)空充填好水泥得作業(yè)，稱(chēng)為固井工程。

2、固井得目得

1、封隔易坍塌、易漏失得知雜地層，鞏固所鉆過(guò)得井眼,保證鉆井順利迸行；

2、提供安裝井口裝置得基礎(chǔ)，控制井口噴和保證井內(nèi)泥漿出口高于泥漿池，以

利鉆井液流回泥漿池；

3、封隔油、氣、水層，防止不同壓力得油氣水層間互竄，為油氣得正常開(kāi)采提

供有利條件；

4、保護(hù)上部砂層中得淡水資源不受下部巖層中油、氣、鹽水等液體得污染；

5、油井投產(chǎn)后，為酸化壓裂進(jìn)行增產(chǎn)措施創(chuàng)造了先決有利得條件；

3、固井得步驟

1、下套管

交管與鉆桿不同，就就是一次性下人得管材，沒(méi)有加厚部分，長(zhǎng)度沒(méi)有嚴(yán)格規(guī)

定。為保證固井質(zhì)量和順利地下入套管，要做套管柱得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)用途、地層

預(yù)測(cè)壓力和套管下入深度設(shè)計(jì)套管得強(qiáng)度，確定套管得使用壁厚，鋼級(jí)和絲扣類(lèi)型。

2、注水泥

注水泥就就是套管下入井后得關(guān)鍵工序,其作用就就是將套管和井壁得環(huán)形

空間封固起來(lái)，以封隔油氣水層，使套管成為油氣通向井中得通道。

3、井口安裝和套管試壓

下套管注水泥之后，在水泥凝固期間就要安裝井口。表層套管得頂端要安套

管頭得殼體。各層套管得頂端都掛在套管頭內(nèi),套管頭主要用來(lái)支撐技術(shù)套管和油

層套管得重量，這對(duì)固井水泥未返至地面尤為重要。套管頭還用來(lái)密封套管間得環(huán)

形空間，防止壓力互竄。套管頭還就就是防噴器、油管頭得過(guò)渡連接。陸地上使用

得套管頭上還有兩個(gè)側(cè)口,可以進(jìn)行補(bǔ)擠水泥、監(jiān)控井況。注平衡液等作業(yè)。

4、檢查固井質(zhì)量

安裝好套管頭和接好防噴器及防噴管線后，要做套管頭密封得耐壓力檢查,

和與防噴器聯(lián)接得密封試壓。探套管內(nèi)水泥塞后要做套管柱得壓力檢驗(yàn)，鉆穿套管

鞋2?3米后(技術(shù)套管)要做地層壓裂試臉。生產(chǎn)井要做水泥環(huán)得質(zhì)量檢驗(yàn),用聲波

探測(cè)水泥環(huán)與套管和井壁得膠結(jié)情況。固井質(zhì)量得全部指標(biāo)合格后，才能進(jìn)入到下

一個(gè)作業(yè)程序。

4、固井得方法

1、內(nèi)管柱固井

把與鉆柱連接好得插頭插入套管浮箍或浮鞋得密封插座內(nèi)，通過(guò)鉆柱注入水泥

進(jìn)行固井作業(yè)，稱(chēng)為內(nèi)管柱固井。內(nèi)管柱固井主要用于大尺寸(16"~30〃)導(dǎo)管或表

層套管得固井。

2、單級(jí)雙膠塞固井

首先下套管至預(yù)定井深后裝水泥頭、膠塞（頂塞和底塞），循環(huán)水泥,打隔離液，投

底塞,再注入水泥漿，然后投頂寒，開(kāi)始替泥漿。底塞落在浮籟上被擊穿。頂?shù)兹鰤?

固井結(jié)束。

3、尾管固井

尾管固井就就是用鉆桿將尾管送至懸掛設(shè)計(jì)深度后，通過(guò)尾管懸掛器把盡管

懸掛在外層套管上,首先坐封尾管懸掛器，然后開(kāi)始注水泥、投鉆桿膠塞頂替、鉆桿

膠塞剪斷尾管膠塞后與尾管膠塞重合，下行至球座處碰壓，固井結(jié)束。

二=井深結(jié)構(gòu)二二

1、井身結(jié)構(gòu)得概念

井身結(jié)構(gòu)就就是指由直徑、深度和作用各不相同，且均注水泥封固環(huán)形空間

而形成得軸心線重合得一組套管與水泥環(huán)得組合。

2、組成及作用

井身結(jié)構(gòu)主要由導(dǎo)管、表層套管、技術(shù)套管、油層套管和各層套管外得水泥

環(huán)等組成C1、導(dǎo)管:井身結(jié)構(gòu)中下入得第一層套管叫導(dǎo)管C其作用就就是保持井口

附近得地表層。2、表層套管:井身結(jié)構(gòu)中第二層套管叫表層套管，一般為幾十至幾百

米。下入后，用水泥漿固井返至地面。其作用就就是封隔上部不穩(wěn)定得松軟地層和

水層。

3、技術(shù)套管:表層套管與油層套管之間得套管叫技術(shù)套管。就就是鉆井中途遇到高

壓油氣水層、漏失層和坍塌層等復(fù)雜地層時(shí)為鉆至目得地層而下得套管，其層次由

復(fù)雜層得多少而定°作用就就是封隔難以控制得復(fù)雜地層,保持鉆井工作順利送

行。4、油層套管:井身結(jié)構(gòu)中最內(nèi)得一層套管叫油層套管。油層套管得下入深度取

決于油井得完鉆深度和完井方法。一般要求固井水泥返至最上部油氣層頂部1()()?

150米。其作用封隔油氣水層，建立一條供長(zhǎng)期開(kāi)采油氣得通道。

5、水泥返高:就就是指固井時(shí)，水泥漿沿套管與井壁之間和環(huán)形空間上返面到

轉(zhuǎn)盤(pán)平面之間得距離。

3、相關(guān)術(shù)語(yǔ)

1、完鉆井深:從轉(zhuǎn)達(dá)盤(pán)上平面到鉆井完成時(shí)鉆頭所鉆井得最后位置之間得距

離。2、套管深度:從轉(zhuǎn)盤(pán)上平面到套管鞋得深度。

3、人工井底:鉆井或汰油時(shí)，在套管內(nèi)留下得水泥塞面叫人工井底。其深度就就

是從轉(zhuǎn)盤(pán)上平面到人工井底之間得距離。

二二固井方法二二

1、內(nèi)管柱固井

如上圖所示，把與鉆柱連接好得插入頭插入杳管浮箍/鞋得密封插座內(nèi)，然后

通過(guò)鉆柱注水泥進(jìn)行固井作業(yè)，稱(chēng)為內(nèi)管柱固井。內(nèi)管柱固井主要用于大尺寸

(16〃?30")導(dǎo)管或表層套管得固井，其優(yōu)點(diǎn)為:在無(wú)大尺寸膠塞、水泥頭得情況下,

可對(duì)大尺寸套管進(jìn)行固井;通過(guò)鉆柱注水泥、頂替，可大大減少對(duì)水泥漿得污染;或小

水泥漿得浪費(fèi)，有效保證固井質(zhì)量。

2、單級(jí)雙膠塞固井

單級(jí)雙膠塞套管固井就就是海上鉆井最常用得固井方法，她就就是采用雙

套管膠塞(頂、底塞)進(jìn)行固井得，其工藝流程如圖所示。一般地，自升式平臺(tái)或?qū)Ч?/p>

架上得固井使用普通套管膠塞，而浮式平臺(tái)上得固井使用SSR膠塞。在使用單級(jí)雙

膠塞固井時(shí)，套管柱附件主要由浮鞋、浮箍、扶正器和膠塞等組成，各附件得功能在

以后得章節(jié)里會(huì)講述。

3、尾管固井

尾

管固井就就是用鉆桿將是管送至懸掛設(shè)計(jì)深度后，通過(guò)尾管懸掛器把尾管懸掛在外

層套管上,然后開(kāi)始注水泥作業(yè)得固井方法。尾管懸掛器可分為機(jī)械式和液壓式兩

種類(lèi)型，我們通常使用得就就是液壓式尾管懸掛器，其固井工藝流程如上圖所示。

4、注水泥塞

要處理井漏、棄井、回填枯竭層位、側(cè)鉆和隔絕地層等作業(yè)時(shí)，就需要注水

泥塞技術(shù),平衡水泥塞就就是最常用得方法。注水泥塞時(shí),首先將鉆具下至注水泥塞

設(shè)計(jì)深度得頂部,注水泥并替出水泥漿（要保證管內(nèi)水泥面高于環(huán)空水泥塞面高度），

然后慢慢起出鉆具離開(kāi)水泥塞頂面，循環(huán)沖洗干凈管柱，使水泥塞留在原位置如上圖

7JTo

5、擠水泥

擠水泥就就是用液壓迫使水泥漿進(jìn)入裸眼或經(jīng)套管或尾管孔眼進(jìn)入地層

中得注水泥作業(yè)，典型擠水泥作業(yè)如上圖所示。

==固井水泥漿二二

油井水泥就就是一種水硬性膠凝材料,她與水按一定得比例混合便形成水泥漿,

并在井下硬化成具有一定抗壓強(qiáng)度和滲透率得水泥石。

1）水泥水化過(guò)程

油井水泥得水化就就是放熱反應(yīng),按其水化速度和結(jié)構(gòu)得形成，大致可分為

四個(gè)過(guò)程:起始期、遲緩期、凝結(jié)期和硬化期。

A、起始期。在水泥干粉與水混合得幾分鐘時(shí)間內(nèi)，迅速發(fā)生水化反應(yīng)，有大量

水化熱生成，在水泥礦物表面上形成一層水化硅酸鈣凝膠，因這種作用最初僅在水泥

顆粒表面進(jìn)行，只消耗一部分水，其余得水份充滿(mǎn)于水泥顆粒之間，水泥漿具有流動(dòng)性

能。

B、遲緩期。由于最初在水泥礦物表面生成得水化硅酸鈣凝膠滲透率非常低，阻

止了礦物進(jìn)一步水化，而使水化速度明顯變慢，此期，水泥漿得流動(dòng)性能相對(duì)比較穩(wěn)定，

水泥漿得泵送入井應(yīng)在這一時(shí)期完成。這一段時(shí)間可延續(xù)數(shù)十分鐘到數(shù)小時(shí)。

C、凝結(jié)期。隨著水化繼續(xù)向水泥顆粒得深處發(fā)展,礦物表面得水化硅酸鈣凝膠

脹開(kāi)，水化過(guò)程又加速進(jìn)行，產(chǎn)生得水化物交互生成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，失去了流動(dòng)性能，水泥漿

進(jìn)入了凝結(jié)時(shí)期,這段時(shí)間大約需幾十分鐘。

D、硬化期。隨著水化物繼續(xù)沉積，大量晶體析出，體系得孔隙度、滲透率逐漸

降低，強(qiáng)度逐漸增加,硬化成微晶結(jié)構(gòu)得水泥石。這一段時(shí)期，隨著水泥石滲透率得不

斷降低，水化反應(yīng)速度逐漸變慢，但持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)，可達(dá)數(shù)十天，甚至數(shù)年。硬化期得明

顯特征就就是強(qiáng)度增長(zhǎng),這也就就是固井所期求得。

2）油井水泥常用外加劑

由于井下環(huán)境匕地面條件惡劣得多，為了使水泥漿廣泛地用于油田鉆井、完

井、修井等作業(yè)中，對(duì)水泥漿密度、稠度、稠化時(shí)間和抗壓強(qiáng)度等都具有更高得要

求，采用純水泥已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足工藝技術(shù)要求，必須依靠外加劑來(lái)調(diào)節(jié)其使用性能。

目前，常用外加劑得種類(lèi)主要有:緩凝劑、降失水劑、分散劑、消泡劑、促凝劑、抗

高溫強(qiáng)度穩(wěn)定劑、減輕劑等等，

A其主要作用如下：

緩凝劑:主要就就是延長(zhǎng)水泥漿稠化時(shí)間或凝結(jié)時(shí)間。

促凝劑:主要就就是縮短水泥漿稠化時(shí)間以及增大水泥石得早期抗壓強(qiáng)度。

降失水劑:主要用以防止水泥漿急劇失水,保護(hù)油氣層。

減輕劑:主要就就是降低水泥漿密度，防止水泥漿在低壓漏失層發(fā)生漏失。

分散劑:用以改善水泥漿得流動(dòng)性能,有利于水泥漿在低泵速泵壓下進(jìn)入紊流狀

態(tài)。

消泡劑:防止和避免溶解水起泡，穩(wěn)定水泥漿密度。

抗高溫強(qiáng)度穩(wěn)定劑:在深井、高溫情況下，加入硅粉，防止水泥石抗壓強(qiáng)度出現(xiàn)熱

衷退現(xiàn)象。

==浮鞋與浮箍二=

1、浮鞋與浮報(bào)

油田開(kāi)發(fā)早笠用得就就是承托環(huán)（阻流環(huán)），又稱(chēng)為浮箍，其作用就就是注水

泥時(shí)用來(lái)控制股塞得下行位置，以確保管內(nèi)水泥塞長(zhǎng)度、防止水泥漿倒流。但她靠

金屬與尼龍得密封,密封效果差、承壓能力低，因此逐漸被淘汰。浮鞋或浮箍就就是

能產(chǎn)生浮力得套管引鞋或接箍。引鞋就就是用來(lái)引導(dǎo)套管柱沿井筒順利下到井內(nèi)，

防止套管腳插入井壁巖層，減少下井阻力。

浮鞋除具有引鞋得作用一外回流。在下套管過(guò)程中，使環(huán)空鉆井液保持流

動(dòng)。浮籟也具有防止水泥漿回流得作用，同時(shí)還具有在固井時(shí)膠塞碰壓、限制人

工井底得深度和套管柱下底腳水泥塞得高度得作用，從而保證油層套管底部得封固

質(zhì)量。出于浮鞋或浮箍耐高溫、密封性和可鉆性好,連接方便因而可代替引鞋、套

管鞋等。

分類(lèi)

按套管下井時(shí)鉆井液進(jìn)入方式得不同,浮鞋浮箍可分為普通型和自灌型;接回

壓裝置得工作方式又可分為浮球式扣舌板式等。浮箍用于承接膠塞組，使箍鞋間

有一段水泥塞，并容納套管內(nèi)壁附著得雜質(zhì)等，確保水泥漿柱不被替空，從而保證套管

鞋外得固井質(zhì)量。同時(shí)可作為防止水泥回流得備用。浮箍就就是用來(lái)控制套管柱內(nèi)

水泥塞得高度，她兩端都有扣，可以連接于任意兩套管之間，而浮鞋只就就是一端有母

扣，只能位于套管得最前端。

浮箍和浮鞋有水泥式得和金屬得，浮鞋一般在套管得最下端，而浮箍一般在浮

鞋上端一點(diǎn)，在雙級(jí)注水泥得時(shí)候也會(huì)加個(gè)浮箍,基本作用就就就是用來(lái)防止注水泥

時(shí)水泥漿倒返。

1、套管分類(lèi)

1、隔水導(dǎo)管（或?qū)Ч?包括錘打入樁■管）

2、表層套管

3、技術(shù)套管（中間套管或保護(hù)套管）

4、生產(chǎn)套管或尾管。

2、各種套管作用

1、導(dǎo)管

導(dǎo)管主要用來(lái)隔離海水，引導(dǎo)鉆頭入井和井內(nèi)泥漿從井口返回泥漿池，封隔海底

而以下得疏松易塌地層，用以支承表層、技術(shù)和油層套管得重量。

2、表層套管

表層套管用來(lái)封隔上部不穩(wěn)定得松軟地層和水層及淺層氣，安裝井口裝置以控

制井涌井噴，同時(shí)支承技術(shù)套管和油層套管或尾管得重量。

3、技術(shù)套管或中間套管

技術(shù)套管主要用來(lái)封隔難以控制得復(fù)雜地層以保證鉆井工作順利進(jìn)行下

去。

4、生產(chǎn)套管

生產(chǎn)套管主要用來(lái)把生產(chǎn)層和其她地層封隔開(kāi)/巴不同壓力將油、氣、水層

封隔開(kāi)來(lái),在井內(nèi)建立一條油、氣通路，保證長(zhǎng)期生產(chǎn)，并能滿(mǎn)足合理開(kāi)采油、氣和酸

化壓裂等增產(chǎn)措施得要求。

3、尾管柱

按功能為為鉆井尾管、生產(chǎn)尾管、回接尾管等

1、鉆井尾管:

鉆井尾管功能相當(dāng)于技術(shù)套管得尾管稱(chēng)為鉆井尾管。

2、用鉆井尾管得意義

?封隔漏失層、高壓層等；

?節(jié)約鉆井成本；

?滿(mǎn)足使用復(fù)合鉆具要求；

?控制套管磨損（滿(mǎn)足后期回接）。

3、生產(chǎn)尾管

生產(chǎn)尾管功能相當(dāng)于生產(chǎn)套管得尾管稱(chēng)為生產(chǎn)尾管。

4、使用生產(chǎn)尾管得意義：

?封隔油、氣、水層；

?節(jié)約鉆井成本；

?滿(mǎn)足使用復(fù)合油管要求；

5、回接尾管:

回接尾管主要用于修復(fù)尾管以上套管，回接套管至井口或回接套管至上層套管

內(nèi)任何深度。

6、常見(jiàn)套管串結(jié)構(gòu)

?插入式/內(nèi)管固井套管串結(jié)構(gòu)常用套管尺寸：30"、20"、13-3/8”；

?單級(jí)固井套管串結(jié)構(gòu)，常用套管尺寸:13-3/8”、9-5/8”、7”；

?雙級(jí)固井套管串結(jié)構(gòu)，常用套管尺寸：13-3/8”、9-5/8”、7”；

?尾管管串結(jié)構(gòu)，常用套管尺寸:13-3/8”、9-5/8”、7“、5"、4一

1/2”；

==固井設(shè)備=二

1、固井設(shè)備基本構(gòu)成

2、其她設(shè)備

單撬泵

批混罐

3、固井泵工作原理

1）基本結(jié)構(gòu)：

固井泵主要包括泵缸、活塞、吸水閥和排水閥等基本部件。

2）工作原理：

?吸入過(guò)程:當(dāng)活塞從（左圖所示）得極右位置向左移動(dòng)時(shí),活塞右側(cè)腔室得容積

增大，其中壓力降低。吸入口得液體就在大氣壓力和泵缸內(nèi)壓力得壓力差作用F,沿

吸入管上升，推開(kāi)吸入閥進(jìn)入泵缸。此時(shí)，排出閥處于關(guān)閉狀態(tài)。

?排出過(guò)程:活塞在到達(dá)終點(diǎn)后，活塞即開(kāi)始由左向右移動(dòng)，工作腔室得容積逐漸

減小，進(jìn)入泵缸中得液體受到活塞得擠壓，使壓力迅速增高推開(kāi)排出閥，將液體排出。

此時(shí)，吸入閥處于關(guān)閉狀態(tài)。

3、水泥漿混合裝置

4、ADC混合系統(tǒng)

5、水泥緩沖罐

工作原理：

?容積緩沖：“蓄水池”作用，平衡平臺(tái)灰罐輸灰得壓力和出灰量得波動(dòng)。

?二次氣化:氣化氣通過(guò)氣化囊得纖維網(wǎng)孔流入罐內(nèi)水泥，進(jìn)行第二次氣化（第一

次在平臺(tái)灰罐內(nèi)），把水泥變成灰氣混合物。

?氣灰分離:灰下沉，氣上浮至灰罐頂部，通過(guò)罐內(nèi)排氣管和平衡閥排出舷外。

?恒壓出灰:平衡閥自劫調(diào)節(jié)排氣閥得開(kāi)口大小,使得緩沖罐頂部得壓力恒定在

6?9PSI。A處得壓力=頂部B處氣壓（6?9Ps1）+干灰水泥得壓力（高度乘密

度）。

二二套管附件二=

1、水泥頭

1）套管水泥頭

釋放下膠塞時(shí)，旋轉(zhuǎn)退出釋放下?lián)蹁N(xiāo)，下膠塞在重力和泵送液體推動(dòng)下離開(kāi)下

膠塞所在內(nèi)腔（釋放指示銷(xiāo)有顯示），并沿套管內(nèi)壁被驅(qū)替至套管浮箍上。放上膠塞時(shí),

旋轉(zhuǎn)退出釋放上擋銷(xiāo)，上膠塞在重力和頂替液得推動(dòng)下，離開(kāi)上膠塞所在內(nèi)腔（釋放指

示銷(xiāo)有顯示），驅(qū)替水泥漿并清刮套管內(nèi)壁直到與下膠塞重合、碰壓為止。

2）尾管水泥頭

尾管水泥頭用于尾管固井。尾管水泥頭由提升短節(jié)、本體、旋轉(zhuǎn)軸承機(jī)構(gòu)、

鉆桿塞擋銷(xiāo)機(jī)構(gòu)、投球機(jī)構(gòu)、鉆桿聯(lián)接短節(jié)和閥門(mén)管匯等部分組成，如圖所示。尾

管水泥頭主要用于尾管因井，提升短節(jié)和旋轉(zhuǎn)軸承機(jī)構(gòu)得作用同鉆桿水泥頭得對(duì)應(yīng)

機(jī)構(gòu)相同。坐掛尾管懸掛器時(shí),旋轉(zhuǎn)投球機(jī)構(gòu)得手柄，頂桿便將球從投球機(jī)構(gòu)內(nèi)腔頂

出，球在重力和泵送液體得推動(dòng)下,沿鉆桿內(nèi)腔落到懸掛器球座上，在泵壓得作用下使

尾管懸掛器實(shí)現(xiàn)坐掛。釋放尾管膠塞時(shí)，旋轉(zhuǎn)鉆桿塞擋銷(xiāo)機(jī)構(gòu)得手柄,使擋銷(xiāo)從鉆桿

塞內(nèi)腔收回，鉆桿塞便在泵送液體得推動(dòng)下離開(kāi)鉆桿塞所在內(nèi)腔，沿鉆桿內(nèi)壁落到尾

管膠塞座上，在泵壓得作用下剪切釋放尾管膠塞。

膠塞

2、循環(huán)頭

循環(huán)頭用于下套管或尾管中途連接下入套管、頂驅(qū)或地面高壓管匯上,建立循

環(huán)得井口工具。

3、插入接頭

插入接頭與插入式浮鞋或浮箍配套使用,主要用于大尺寸套管得內(nèi)管固井作

業(yè)，有直插式和旋轉(zhuǎn)插入式。

4、SSR平衡閥

SSR平衡閥與鉆桿水泥頭配套使用，主要作用就就是:平衡SSR水下釋放系

統(tǒng)管內(nèi)外壓差，避免膠塞非正常釋放。

A三維動(dòng)畫(huà)|固井工程設(shè)計(jì)

==固井質(zhì)量==

1、注水泥質(zhì)量要求

1、水泥返高、水泥塞長(zhǎng)度和人工井底得規(guī)定

油氣層固井，設(shè)計(jì)水泥返高應(yīng)超過(guò)油氣層頂界150米,實(shí)際封過(guò)油氣層頂部

不少于50米。其中要求合格得水泥環(huán)段，對(duì)于淺于2000米得井不少于10米，深于2

000米得并不少于20米。

2、為了保證套管管鞋封固質(zhì)量，油層套管采用雙寒固井時(shí)，阻流環(huán)距套管鞋長(zhǎng)

度不少于10米，技術(shù)套管（或先期完成井）,一般為20米，套管鞋位置應(yīng)盡量靠近井

底O

3、油氣層底界距人工井底（管內(nèi)水泥面，浮箍位置）不少于15米，主要就就是

為了滿(mǎn)足采油方面得需要。

4、其中第二條就就是為了防止上膠塞下行時(shí)所刮下得套管內(nèi)表面上得液膜

漿體污染水泥漿,而影響套管鞋附近得水泥封固質(zhì)量。

2、水泥環(huán)質(zhì)量鑒定

目前我國(guó)水泥環(huán)質(zhì)量鑒定一般以聲幅測(cè)井（CBL,也稱(chēng)水泥膠結(jié)測(cè)井）為

準(zhǔn)。聲幅相對(duì)值在15%（油田現(xiàn)場(chǎng)有得也采用10%）以?xún)?nèi)為優(yōu)等,30%為合格;聲幅超

過(guò)30%得井段則視為水泥封固不合格。聲幅測(cè)井一般在注水泥后24小時(shí)到48小

時(shí)內(nèi)進(jìn)行，但對(duì)特殊井（如尾管固井、采用緩凝水泥固井等）聲幅測(cè)井時(shí)間可依具體情

況而定，現(xiàn)在變密度測(cè)井（VDL）也在逐漸普及。

1、井溫測(cè)井

水泥得水化反應(yīng)就就是放熱反應(yīng),其凝結(jié)過(guò)程中所放出得熱量通過(guò)套管傳給

套管內(nèi)液體，可使笄內(nèi)溫度上升一定數(shù)值，如6℃-20℃。而環(huán)空中沒(méi)有水泥得井段方

內(nèi)溫度為正常溫度。利用這一特性，可以測(cè)定水泥漿在環(huán)空中得返高位置,即水泥頂

部深度。

2、聲幅測(cè)井（水泥膠結(jié)測(cè)井）

聲幅測(cè)井就就是根據(jù)聲學(xué)原理所進(jìn)行得測(cè)井。在井下，從測(cè)井儀聲波發(fā)射出

聲波，聲波向四周以近似球形得波陣面發(fā)散，通過(guò)不同得介質(zhì)和路線后傳播到接收

器。最先到達(dá)接收器得就就是沿著套管傳播得滑行波（叫套管波）所產(chǎn)生得折射波，其

次就就是傳到地層后又傳播回來(lái)得地層波，盡管在鉆井液內(nèi)聲波得傳播距離最短，但

由于在鉆井液內(nèi)聲速相對(duì)較低，所以鉆井液波（泥漿波）到達(dá)最遲。聲幅測(cè)井記錄得就

就是最先到達(dá)得套管波得首波幅度。

套管波在傳播過(guò)程中要向套管內(nèi)和環(huán)形空間散失能量,即聲幅要衰減（降低）。

套管波得衰減程度和套管內(nèi)外介質(zhì)性質(zhì)及期分布有關(guān)。因?yàn)楣軆?nèi)鉆井液得分布及性

質(zhì)就就是不變得,因此向管內(nèi)散失得能量為恒定值。在此基礎(chǔ)上得套管波得衰減程

度就將取決于管外水泥與套管得膠結(jié)情況。實(shí)臉證明，在其她條件不變得情況下，套

管首波幅度得對(duì)數(shù)與套管周?chē)辔茨z結(jié)部分所占套管周長(zhǎng)得百分?jǐn)?shù)之間存在線性

關(guān)系，即與套管膠結(jié)得水泥越多，所接收得聲幅越上，而當(dāng)管外全為鉆井液時(shí)，所接收得

聲幅最大。

由測(cè)量線路把所接收得聲幅大小轉(zhuǎn)變成與之成比例得電壓大小，加以記錄。

沿井深由下而上進(jìn)行測(cè)試,就可得到一條沿井深反映水泥與套管膠結(jié)情況得聲幅測(cè)

井曲線。應(yīng)用聲幅測(cè)井曲線檢測(cè)水泥環(huán)質(zhì)量就就是通過(guò)相對(duì)幅度進(jìn)行得（以環(huán)空內(nèi)

全為鉆井液得自由套管段得聲幅值為基準(zhǔn)）。

相對(duì)幅度二目得段聲幅曲線幅度/自由套管段聲幅曲線幅度*100%,

3、聲波變密度測(cè)井

聲幅測(cè)井測(cè)量記錄得就就是套管首波幅度。聲波變密度測(cè)井（VDL,簡(jiǎn)稱(chēng)變

密度測(cè)井）就就是用接收器將套管波、地層波等聲波幅度按到達(dá)時(shí)間先后全部測(cè)量

記錄,再用一定得方法顯示，以評(píng)價(jià)水泥環(huán)質(zhì)量得測(cè)井方法。當(dāng)進(jìn)行變密度測(cè)井時(shí)，同

時(shí)進(jìn)行聲幅測(cè)井。變密度測(cè)井因?yàn)槟軌驕y(cè)量記錄地層波,因此能夠反映出水泥與地

層(俗稱(chēng)第二界面)有膠結(jié)情況。將變密度測(cè)井結(jié)果與聲幅測(cè)井結(jié)果對(duì)比分析,可以全

面地評(píng)價(jià)水泥環(huán)質(zhì)量。

A三維動(dòng)畫(huà)|固井技術(shù)

==固井技術(shù)得現(xiàn)狀及發(fā)展==

1、概述

固井作業(yè)就就是油氣井鉆井工程中最重要得環(huán)節(jié)之一,其主要目得就就是封

隔井眼內(nèi)得油層、氣層和水層，保護(hù)油氣井套管、增加油氣井壽命以及提高油氣產(chǎn)

量。自1903年開(kāi)始固井以來(lái)經(jīng)過(guò)近100年得努力,國(guó)內(nèi)外固井技術(shù)有了很大得

得進(jìn)步。主要表現(xiàn)在:油井水泥得擴(kuò)充與完善，油井基本水泥由一兩種發(fā)展到13種；

油井水泥外加劑已發(fā)展到14大類(lèi)20()多個(gè)品種;普遍采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)對(duì)配漿過(guò)

程進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控,注水泥設(shè)備向操作自動(dòng)化、密度控制精確化方向發(fā)展。

更雜得地層固井技術(shù)日趨完善,研究開(kāi)發(fā)了適應(yīng)高壓氣井、低壓易漏失井、多

壓力系統(tǒng)以及深井超深井高溫固井配套技術(shù)。小井眼固井、水平井固井、分支井固

井和大位移固井等特殊工藝井固井技術(shù);研制開(kāi)發(fā)了尾管懸掛器、雙級(jí)(多級(jí))注水泥

器以及扶正器等；固井計(jì)算機(jī)模擬、仿真與監(jiān)控技術(shù)，提高了固井方案設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)施

工得準(zhǔn)確性、針對(duì)性和科學(xué)性。

2、國(guó)內(nèi)外固井技術(shù)進(jìn)度情況

(1)油井水泥與外加劑研究

1、基本水泥。

基本水泥增加了酸溶水泥、高細(xì)度水泥、波特蘭水泥與高爐礦渣混合物、可

儲(chǔ)存液體水泥和合成樹(shù)脂水泥。

2、外加劑

應(yīng)用油井水泥外加劑已成為解決各種復(fù)雜固井問(wèn)題、提高固井質(zhì)量和保護(hù)油

氣層得主要技術(shù)手段。據(jù)美國(guó)統(tǒng)計(jì),固井外加劑得用量占油田化學(xué)劑得38%。油井

水泥外加劑主要進(jìn)展：

?研制開(kāi)發(fā)了適應(yīng)更寬溫度和密度范圍、抗鹽和抗高溫得高性能降失水劑

?用于深水固井得特殊外加劑

?泡沫水泥漿外加劑

?改善水泥石性能得外加劑

?滿(mǎn)足特殊地質(zhì)條件下得水泥外加劑

⑵固井技術(shù)

1、CcmCRETE固井;｝支術(shù)

為解決異常壓力固井問(wèn)題，道威爾一斯倫貝謝公司于1998年底研究開(kāi)發(fā)了

CcmCRETE技術(shù)。該技術(shù)基于混凝土水泥漿技術(shù)，利用顆粒級(jí)配原理，通過(guò)優(yōu)化水泥

及外摻料顆粒直徑分布(PSD),優(yōu)選3種以上不同直徑得顆粒，使單位體積內(nèi)固相顆粒

增加，盡量降低水泥漿水灰比,提高水泥石得抗壓強(qiáng)度和降低水泥石得孔隙度和滲透

率。

CcmCRETE固井技術(shù)應(yīng)用密度為1、20g/cm3得低密度水泥漿,24h抗壓

強(qiáng)度大于14MPa,水泥石得滲透率和孔隙度明顯小于常規(guī)水泥漿阿曼石油開(kāi)發(fā)公司

(PD。)采用密度為2、40g/cm3得高密度水泥漿技術(shù)成功地解決了Sarmad油

田井深為4800m得深井膏鹽層得高壓固井問(wèn)題。

2、泡沫固井技術(shù)

哈里伯頓公司應(yīng)用泡沫水泥漿替代常規(guī)漂珠低密度水泥漿固井取得了良好得

現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果。泡沫水泥漿由凈漿、氮?dú)?、穩(wěn)泡劑及水泥漿處理劑組成。國(guó)內(nèi)通

過(guò)研究，在水泥和配漿水中分別加入兩種發(fā)泡劑，在混漿時(shí)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氮?dú)?，?/p>

過(guò)穩(wěn)泡劑使之形成穩(wěn)定且相互獨(dú)立得泡沫水泥漿，化學(xué)泡沫水泥漿在國(guó)內(nèi)很多油田

應(yīng)用取得了較好得效果。

3、防竄固井技術(shù)

人們對(duì)環(huán)空氣（水）官得形成原因、影響因素、氣竄得物理過(guò)程、預(yù)測(cè)方法及防

氣竄水泥漿體系做了大量得研究工作,先后研究開(kāi)發(fā)了膨脹水泥、延緩膠凝水泥、

觸變水泥、可壓縮水泥和非滲透乳膠水泥等多種防竄水泥漿體系。在防氣竄水泥漿

性能評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)研究方面，國(guó)內(nèi)外有許多評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)水泥漿防氣竄性能得模式與方

法，她們考慮氣井氣層壓力、漿體結(jié)構(gòu)、水泥漿密度、返深等因素?？梢杂行У刂?/p>

導(dǎo)防氣竄固井設(shè)計(jì)。

4、鉆井液轉(zhuǎn)化水泥漿（MTC）固井技術(shù)

該項(xiàng)固井技術(shù)就就是指在泥漿中加入一些可水化得材料，使鉆井液可在一定條

件下轉(zhuǎn)變成具有一定強(qiáng)度得固井液得技術(shù)。該技術(shù)有利于提高固井質(zhì)量，尤其就就

是有助于改善第二界面膠結(jié)質(zhì)量，自80年代研究應(yīng)用以來(lái),一度在固井界引起極大

得關(guān)注，被認(rèn)為就就是傳統(tǒng)固井作業(yè)得一次革命。淡化了頂替效率及頂替技術(shù)。

MTC得應(yīng)用美國(guó)在開(kāi)采了56年得某油田14口井中應(yīng)用了多功能鉆井液技術(shù)，結(jié)果

表明,固井成功率從原來(lái)得28%提高到65%,單井成本節(jié)約8萬(wàn)美元。勝利、遼

河、滇黔桂、長(zhǎng)慶等許多油田已推廣應(yīng)用。

（三）固井工具

為適應(yīng)水平井、大位移井固井要求，美國(guó)哈里伯頓等公司相繼研制開(kāi)發(fā)了滾

珠式剛性扶正器、井下啟動(dòng)剛性扶正器、套管漂浮接箍等。為解決漏失層、氣層等

特殊史雜地層固井問(wèn)題，美國(guó)貝克一休斯公司研制開(kāi)發(fā)了水泥漿膨脹得長(zhǎng)裸眼封隔

器，可通過(guò)水泥漿進(jìn)行膨脹永久性封隔地層，取代注水泥作業(yè)，并能在封隔器上進(jìn)行射

孔作業(yè)，滿(mǎn)足測(cè)試、生產(chǎn)需要。

為適應(yīng)欠平衡鉆井技術(shù)得需求，美國(guó)貝克公司研制開(kāi)發(fā)了在欠平衡條件下，

下入尾管專(zhuān)門(mén)井下裝置，從而保證了全過(guò)程欠平衡作業(yè)得實(shí)施。遙控水泥頭。減少

了開(kāi)檔銷(xiāo)釋放膠塞得時(shí)間，保證了施工得連續(xù)性。為解決水平井尾管固井中由于井

斜大，造成座掛銅球無(wú)法到位實(shí)施憋壓座掛得技術(shù)問(wèn)題,國(guó)內(nèi)研制開(kāi)發(fā)了專(zhuān)門(mén)用于大

斜度、水平井尾管固井得送球器。

（四）水泥漿頂替技術(shù)

美國(guó)道威爾一斯倫貝謝公司提出了有效層流固井技術(shù)，在無(wú)法實(shí)現(xiàn)紊流得條

件下采用有效層流固井技術(shù)取得了較好得現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果。中石化石油鉆井研究所針

對(duì)深井不規(guī)則井眼水泥漿頂替效率低得技術(shù)問(wèn)題，提出了紊流一寒流契合頂替技術(shù)，

通過(guò)理論分析提出在不同井徑條件下同時(shí)實(shí)現(xiàn)紊流和寒流得水泥漿流變性能要求以

及相應(yīng)得水泥漿流變性能設(shè)計(jì)方法。較好地解決了深井井眼不規(guī)則得固井問(wèn)題。

（五）注水泥計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)模擬與設(shè)計(jì)系統(tǒng)

國(guó)內(nèi)外普遍研制開(kāi)發(fā)了相應(yīng)得注水泥動(dòng)態(tài)模擬與設(shè)計(jì)系統(tǒng)，提高了固井設(shè)計(jì)得

針對(duì)性和準(zhǔn)確性。美國(guó)LANDMARK、道威爾一斯倫貝謝、哈里伯頓公司都擁有

先進(jìn)得固井設(shè)計(jì)及作業(yè)評(píng)價(jià)系統(tǒng)。

（六）注水泥設(shè)備

美國(guó)就就是生產(chǎn)成套固井設(shè)備得主要廠家，主要包括哈里伯頓、道威爾一斯倫

貝謝和BJ公司，中國(guó)主要就就是江漢石油管理局第四石油機(jī)器廠。水泥漿得密度

最高可精確控制在2、64g/cm3以?xún)?nèi)。

（七）水泥漿實(shí)驗(yàn)儀器

為了適應(yīng)固井技術(shù)不斷發(fā)展得需求，國(guó)內(nèi)外普遍加大了水泥漿實(shí)驗(yàn)儀器開(kāi)發(fā)力

度。除常規(guī)得失水儀、稠化儀、膠凝強(qiáng)度儀夕卜，美國(guó)CHANDLER公司于2000年

研究開(kāi)發(fā)出了用于模擬和評(píng)價(jià)注水