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固井及其步骤

作者:程程日期:2015-09-25

固井是钻井过程中的重要作业。在钻井作业中一般至少要有两次固井(生产井),多至4~5次固 井(深探井)。最上面的固井是表层套管固井,它起的是“泥浆通路,油气门户”的作用。在下一次开钻之前,表层套管上要装防喷器预防井喷。防喷器之上要装泥 浆导管,是钻井液返回泥浆池的通路。钻井过程中往往要下技术套管固井,它起的是“巩固后方,安全探路”的作用。和公路的隧道、煤矿中的巷道一样,钻井过程 中也会遇到井塌、高压和不稳定的地层,同时也是为了在向前“探路” 中遇险有个退路,起到“救助”的作用。油层套管起的是“严密封隔,油气门户”的作用。油层未钻穿前,油气水在地层中处于平衡和封隔的状态,钻穿后油气水层 连成一体。所以为了试油和开采油气,必须下油层套管注水泥,将油气水层严密封隔;同时,油层套管在生产时是油气藏向井口输送的通道,关井时是油气的临时仓 库。图6-7是表层、技术和油层套管的示意图。   

固井过程分为三步:   

1.下套管   

套管有不同的尺寸和钢级。表层固井通常使用20~13 3/8英寸的套管,多数是采用钢级低的“J”级套管。技术套管通常使用13 3/8~7英寸的套管,采用的钢级较高。油层套管固井通常使用7~5英寸的套管,钢级强度与技术套管相同。根据用途、地层预测压力和套管下入深度设计套管 的强度,确定套管的使用壁厚,钢级和丝扣类型。   

套管与钻杆不同,是一次性下入的管材,没有加厚部分,长度没有严格规定。为保证固井质量和顺利地下入套管,要做套管柱的结构设计。   

2.注水泥   

是套管下入井后的关键工序,其作用是将套管和井壁的环形空间封固起来,以封隔油气水层,使套管成为油气通向井中的通道。   

油井水泥是封固套管和井壁环形空间的重要材料。因为井有深有浅,地下有常压常温 和高压高温,地层中还含有各种不同的化学物质,所以要求油井水泥有广泛的适应能力。目前我国使用的油井水泥有9个级别和三个类型。不同级别和类型的水泥适 用不同的井下条件。所以,根据井的深度和温度选择水泥是注水泥作业的首要任务。   

有限的水泥级别,尚满足不了注水泥浆时要求的性能,现在使用的G级和H级水泥多 采用添加剂调节其性能,是目前使用最普遍的水泥。添加剂可分七类:有调节密度剂、调节凝固时间添加剂、控制漏失添加剂、降失水剂、控制粘度剂、异常情况的 特殊添加剂等。一种级别的水泥可使用一种或多种添加剂。   

套管下完后,立即接通循环管线和注水泥管线,做好注水泥前的准备工作。首先要开 泵循环钻井液,因套管与井壁的间隙较小,利用高的上返速度冲击井壁上的泥饼,同时调整钻井液的性能,直到循环泵压稳定为止。在这期间,固井泵的启动,供 灰、供水、混浆、吸浆等工作都应准备就绪,如图6-8所示。   

在水泥浆注入套管之前,要泵入一定量的前置液,用来隔离钻井液和水泥浆,以避免混浆。而且隔离液返出套管后,也起到清洗环形空间的作用。   

水泥浆的顶替速度要根据井下的情况而定。如无特殊情况应采用高速紊流顶替。但在地层破裂压力低的情况下,只能采用低速顶替。   

3.井口安装和套管试压   

下套管注水泥之后,在水泥凝固期间就要安装井口。表层套管的顶端要安套管头的壳 体。各层套管的顶端都挂在套管头内,套管头主要用来支撑技术套管和油层套管的重量,这对固井水泥未返至地面尤为重要。套管头还用来密封套管间的环形空间, 防止压力互窜。套管头还是防喷器、油管头的过渡连接。陆地上使用的套管头上还有两个侧口,可以进行补挤水泥、监控井况。注平衡液等作业。   

套管试压是检查固井质量的重要组成部分。安装好套管头和接好防喷器及防喷管线 后,要做套管头密封的耐压力检查,和与防喷器联接的密封试压。探套管内水泥塞后要做套管柱的压力检验,钻穿套管鞋2~3米后(技术套管)要做地层压裂试 验。生产井要做水泥环的质量检验,用声波探测水泥环与套管和井壁的胶结情况。固井质量的全部指标合格后,才能进入到下一个作业程序

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