固井质量问题及其原因

技术交流20010年8月固井质量问题及其原因分析1/6/20231主要内容1、概述2、环空窜流的类型及成因3、固井质量影响因素分析4、固井系统工程设计理念5、单项技术6、常见固井质量问题及其原因1/6/20232固井，就是在钻井作业钻达一定的井深以后，在井眼中下入套管，把水泥浆注入到套管外环形空间（简称环空）某预定位置，并使其在预定时间内迅速硬化、凝结，与地层、套管良好胶结，形成优质、完整、具有良好层间封隔能力的水泥环，进而密封环空、实现层间封隔的工艺过程。一、概述1/6/20233固井目的：钻井：封隔井下复杂情况，如塑性盐层、高压水层、大段泥页岩以及疏松破碎带等，为泥浆循环提供良好的井眼通道，为顺利进行后续钻井作业奠定基础，从而防止井眼失稳，减少井下复杂和事故，以缩短建井周期，降低油气勘探开发成本。一、概述1/6/20234固井目的：完井：提供良好的井眼条件。

只有层间封隔良好的井眼，才能实施分层作业，如分层测试等；才能实施酸化、压裂等强化开采措施；才能根据油田长期开发的需要选用适宜的开采方式，如分层开采、分组开采等。一、概述1/6/20235固井目的：开发：提供良好的油气流通道；防止油气资源散失而提高采收率；防止油气藏能量散失而延长自喷生产时间，降低油气生产成本；防止套管外油、气、水互窜而影响油气井的正常生产，并节约修井费用；支撑、保护套管，防止套管因受力或受地层流体腐蚀而损坏，确保油气井寿命满足油田长期开发的需要；便于实施压裂、酸化、分层注水、分层开采等强化开采措施等。一、概述1/6/20236固井的特点一次性工程,如果固井质量不好,或出现固井事故，难以补救，且补救费用高；隐蔽工程,主要流程在井下,施工时不能直接观察,施工时间短。受多种因素的综合影响；费用高，花钱多；承前启后，钻井-采油；一、概述1/6/20237层间封隔失败的后果环空窜流：在注水泥作业后，由于水泥浆体系设计不合理，或固井工程设计不合理，或注水泥施工操作不合理，水泥浆未能完全充满待封固的环形空间，或未能形成优质、完整的水泥环，或未与欲封固井段的地层、套管良好胶结，不能在油气井正常生产寿命期间有效密封环空而导致井口冒油、气、水，或油、气、水在地下层间互窜的现象。一、概述1/6/20238窜至地面明显地下窜流隐蔽套管；环空窜流通道；高压层；低压层；一、概述层间封隔失败的后果：环空窜流1/6/20239一、概述环空窜流的危害1/6/202310美国一、概述述环空窜流流的危害害12/29/202211一、概述述环空窜流流的危害害12/29/202212一、概述述环空窜流的的危害12/29/202213环空窜流的的危害：钻井：由于于不能有效效封隔井下下的复杂地地层，将影影响后续钻钻井作业的的顺利进行行，从而影影响油气井井的建井周周期和建井井成本，甚甚至影响整整个区块的的勘探、开开发进程。。完井：由于于地层之间间未能得到到良好的层层间封隔，，将无法根根据油田长长期开发的的需要，进进行分层测测试、分层层开采等分分层作业。。一、概述述12/29/202214环空空窜窜流流的的危危害害：：开发发：：难以以进进行行分分层层测测试试、、分分层层开开采采或或分分组组开开采采等等措措施施，，致致使使部部分分储储量量难难以以动动用用，，不不利利于于提提高高产产量量和和采采收收率率；；油气气藏藏本本身身的的能能量量、、资资源源将将通通过过窜窜流流通通道道散散失失，，不不利利于于提提高高产产量量和和采采收收率率；；高压压地地层层水水将将通通过过窜窜流流通通道道进进入入油油气气藏藏，，影影响响油油气气资资源源在在地地下下分分布布、、运运移移，，甚甚至至对对油油气气藏藏造造成成严严重重的的破破坏坏，，如如油油气气层层水水淹淹。。一、、概概述述12/29/202215环空窜流流的危害害：开发：酸液、压压裂液等等注入流流体通过过窜流通通道进入入非目的的层，将将降低增增产措施施的实施施效果，，同时，，注入流流体乱窜窜将使波波及地区区的地层层压力发发生变化化，从而而影响油油气田的的正常生生产及合合理开发发，甚至至造成严严重事故故，如断断块复活活导致套套管成片片地被破破坏；套管得不不到水泥泥环的良良好保护护，易被被地层流流体、注注入流体体腐蚀损损坏，从从而影响响油气井井的正常常生产，，甚至无无法满足足油田长长期开发发的需要要。一、概述述12/29/202216固井质质量要要求：：不论是是钻井井、完完井还还是开开发，，对固固井质质量的的要求求，都都可以以归结结为：：套管管：：有足够够的强强度，，能承承受井井下多多种外外力的的作用用，耐耐腐蚀蚀、不不断、、不裂裂、不不变形形。水泥环环：良好的的层间间封隔隔，不出现现环空空窜流流。可根据据层间间封隔隔效果果判定定固井井质量量的原原因。。一、概概述述12/29/202217固井的的主要要目的的是层层间封封隔，，一旦旦出现现环空空窜流流，就就表明明层间间封隔隔失败败，因因此，，要实实现固固井的的目的的，必必须有有效防防止环环空窜窜流。。环空窜窜流是是一个个非常常复杂杂的物物理、、化学学作用用过程程，影影响因因素多多，且且各因因素之之间相相互影影响、、相互互制约约；既既可由由某些些因素素单独独作用用形成成，也也可由由某些些因素素综合合作用用形成成；不不同的的影响响因素素，其其作用用时间间、作作用方方式、、作用用原理理都有有所不不同。。二、环空窜窜流的形态态及其成因因12/29/202218因此，要防防止环空窜窜流，需对对其本身、、其影响因因素及其作作用机理、、作用规律律有系统、、科学、全全面的认识识。只有这样，，才能在进进行固井工工程设计和固固井作业时时，对其进进行全面的掌握和和控制，掐掐断环空窜窜流形成的渠道，，有效防止止环空窜流流，从而获得优良良的固井质质量。二、环空窜窜流的形态态及其成因因12/29/202219环空窜流流的两个个必要条条件动力←层层间压差差：客观观存在、、改变不不了通道←水水泥与地地层、套套管胶结结形成良良好层间间封隔中中的薄弱弱环节，，即水泥泥石本体体，或水泥泥石与地地层、套套管之间间的连接接界面、。二、环空空窜流的的形态及及其成因因地层水泥石套管12/29/202220二、环空窜流流的形态及其其成因窜流通道水泥石本体大肚子、窄边边死泥浆、指指进泥浆窜槽槽候凝，地层流流体窜槽、侵侵入自由水通道、、严重分层水泥水化裂缝缝，收缩、膨膨胀水泥石破碎解解体，高温、、冲击、射孔孔井壁残存泥饼饼套管、地层表表面油湿微环隙，管内内憋压候凝地层流体动态态干扰界面胶结破坏坏，PT变化化、冲击固井界面12/29/202221死泥浆浆、泥泥饼套管、、地层层表面面油湿湿出现时间注水泥凝结后候凝自由水通道、分层水泥水化裂缝地层流体侵入动态水干扰管内憋压、微环隙提前作业、动井口水泥石破碎解体界面胶结破坏二、环环空窜窜流的的形态态及其其成因因12/29/202222固井是是一项项涉及及多学学科的的系统统工程程，影影响因因素多多，且且各因因素之之间相相互影影响、、相互互制约约，既既可单单独作作用影影响固固井质质量，，也可可综合合作用用影响响固井井质量量，因因此，，要提提高固固井质质量，，必须须对固固井质质量影影响因因素及及其作作用机机理形形成全全面、、清晰晰的认认识，，只有有这样样才能能在固固井工工程设设计和和固井井作业业时对对其进进行全全面的的掌握握和控控制，，从而而获得得优良良的固固井质质量。。三、固固井质质量影影响因因素分分析12/29/202223根据据固固井井作作业业涉涉及及的的对对象象分分井眼条件地层条件作业目的套管钻井液水泥浆前置液注水泥施工固井质量影响因素三、、固固井井质质量量影影响响因因素素分分析析12/29/202224（1）井井眼类型型根据井眼眼剖面形形状，可可分为常常规直井井、定向向井、水水平井、、特殊结结构井等等；根据钻井井目的，，可分为为探井、、评价井井、开发发井、调调整井、、注入井井等；根据井下下复杂情情况，可可分为高高温高压压深井、、超深井井，低压压易漏井井，热采采井、小小间隙井井等。不同的井井型，其其作业要要求和难难点也有有所不同同，可根根据具体体情况制制定相应应的技术术标准，，并选用用适宜的的技术措措施。三、固井井质量影影响因素素分析-井眼条条件12/29/202225（2）井眼眼参数主要包括井井深、井径径、返高及及上层套管管程序，可可影响环空空浆柱结构构、注水泥泥过程中的的环空流动动压耗、顶顶替流速、、流态以及及水泥浆、、冲洗液、、隔离液的的用量。（3）井眼眼质量包括井径规规则程度、、井眼光滑滑程度、井井径扩大率率，以及井井眼的清洁洁、畅通程程度等。可影响安全全下套管、、环空流动动压耗，以以及水泥浆浆的量及其其对钻井液液的顶替效效率。三、固井质质量影响因因素分析-井眼条件件12/29/202226（4）环空空间隙影响水泥浆浆对钻井液液的顶替流流速、流态态，从而影影响顶替效效率，以及平衡注注水泥设计计。另外，小间间隙水泥环环抗冲击能能力较弱，，其长期密密封性能对对水泥石的的力学及厚厚度有特殊殊要求。（5）井内内温度、压压力影响水泥浆浆的流变性性、稳定性性和注水泥泥施工的安安全性，以以及水泥石石的强度等等性能。三、固井质质量影响因因素分析-井眼条件件12/29/202227（1）地层岩岩性剖面可影响水泥与与地层之间的的界面胶结及及密封能力，，从而影响固固井第二界面面的层间封隔隔质量。（2）地层压压力可影响环空浆浆柱结构、水水泥浆体系性性能、平衡注注水泥施工设设计、顶替流流速、流态和和在候凝过程程中压稳地层层流体、防止止地层流体窜窜槽等一系列列影响固井质质量的关键环环节。三、固井质量量影响因素分分析-地层条条件12/29/202228（3）地层流流体特性包括组分、状状态(静态、、动态)，可可影响水泥浆浆的正常凝结结过程，妨碍碍其形成优质质、完整的水水泥环；另外外，可通过化化学腐蚀作用用破坏水泥石石的化学、力力学稳定性从从而影响水泥泥环的长期密密封性能。（4）地层气气窜潜力不同气窜潜力力的地层，需需要使用不同同的防窜水泥泥浆体系，并并采取适当的的压稳防窜候候凝措施。三、固井质量量影响因素分分析-地层条条件12/29/202229（1）返高高影响水泥浆浆的量、浆浆柱结构、、顶替流速速流态度以以及候凝过过程中的压压稳。（2）后续续强化开采采措施对返高及拟拟实施强化化开采措施施井段的水水泥石强度度、固井质质量有特殊殊要求。三、固井质质量影响因因素分析-作业要求求12/29/202230（3）后后期工况况变化不同的井井别，有有不同的的后期工工况变化化，但都都要求水水泥环具具有良好好的长期期密封性性能。水泥浆凝凝结后，，井内温温度、压压力的变变化可影影响水泥泥石与地地层、套套管的界界面胶结结及密封封能力，，从而影影响水泥泥环的长长期密封封性能。。三、固井井质量影影响因素素分析-作业要要求12/29/202231（3））后期期工况况变化化高温下下水泥泥石强强度衰衰退、、解体体，导导致水水泥环环密封封性能能失效效。水泥石石耐腐腐蚀能能力不不足，，水泥泥石所所处化化学环环境的的变化化，如如地层层水离离子组组分发发生变变化，，均可可影响响水泥泥石的的化学学、力力学稳稳定性性，从从而影影响水水泥环环的长长期密密封性性能。。三、固固井质质量影影响因因素分分析-作业业要求求12/29/202232（1））类型型(油油基、、水基基、脂脂基等等)不同类类型的的钻井井液在在地层层和套套管表表面的的润湿湿性，，可影影响水水泥石石对地地层、、套管管的界界面胶胶结强强度及及密封封能力力，从从而影影响第第一、、第二二界面面的层层间封封隔能能力。。（2））密度度影响环环空浆浆柱结结构、、平衡衡注水水泥设设计等等与井井底有有效压压力相相关的的各个个环节节，如如压稳稳和防防漏。。三、固固井质质量影影响因因素分分析-钻井井液12/29/202233（3）流变变性(粘度度、切力、、触变性)是否利于顶顶替，可影影响水泥浆浆对其的顶顶替效率。。是否利于于降低循环环压耗，影影响平衡注注水泥。（4）滤饼饼质量薄而韧且容容易被冲洗洗液分散的的滤饼有利利于安全下下套管、提提高水泥对对地层、套套管的胶结结能力，从从而提高联联结界面的的胶结、密密封质量。。三、固井质质量影响因因素分析-钻井液12/29/202234（1））表表面面粗粗糙糙度度及及清清洁洁度度影响响水水泥泥与与套套管管之之间间的的界界面面胶胶结结能能力力，，从从而而影影响响层层间间封封隔隔效效果果。。（2））抗抗拉拉、、承承压压及及耐耐腐腐蚀蚀能能力力影响响套套管管的的安安全全以以及及油油气气井井的的生生产产寿寿命命。。（3））套套管管丝丝扣扣连连接接丝扣扣连连接接强强度度对对于于安安全全下下套套管管、、套套管管柱柱抗抗拉拉强强度度有有重重要要影影响响。。丝丝扣扣连连接接的的密密封封能能力力对对气气井井的的安安全全生生产产有有重重要要影影响响。。三、、固固井井质质量量影影响响因因素素分分析析-套套管管12/29/202235（1）体系可根据不同的的分类指标进进行分类。不不同体系具有有不同的特殊殊性能，以满满足封隔不同同地层的需要要。（2）稳定性性目前，主要考考核指标为失失水、析水和和悬浮稳定性性（水泥石柱柱上下的密度度差）。失水水、析水、水水泥石柱上下下的密度差越越小，体系越越稳定。水泥泥浆体系稳定定是安全施工工、候凝过程程压稳、形成成优质水泥环环的重要物质质基础。三、固井质量量影响因素分分析-水泥浆浆12/29/202236（3））流变变性可影响响现场场配浆浆、平平衡注注水泥泥、顶顶替流流速、、流态态以及及最终终的顶顶替效效率。。（4））施工工安全全性合理的的稠化化时间间，既既可确确保注注水泥泥施工工操作作安全全进行行，又又可缩缩短候候凝时时间。。（5））适应应性对材料料性能能的微微小变变化、、温度度波动动、液液灰比比波动动有较较强的的适应应性，，影响响施工工的安安全、、效率率及质质量。。三、固固井质质量影影响因因素分分析-水泥泥浆12/29/202237（6））凝凝结结过过程程中中的的防防窜窜能能力力水泥泥浆浆具具有有适适当当的的防防窜窜能能力力，，既既有有利利于于在在候候凝凝过过程程中中压压稳稳地地层层流流体体、、防防止止地地层层流流体体侵侵入入环环空空、、降降低低固固井井质质量量，，又又有有利利于于降降低低体体系系的的成成本本。。（7））水水泥泥石石强强度度及及长长期期稳稳定定性性水泥泥石石强强度度应应足足以以支支撑撑、、保保护护套套管管，，并并满满足足后后续续施施工工的的需需要要。。主主要要体体现现为为抗抗高高温温强强度度衰衰退退和和抗抗地地层层流流体体腐腐蚀蚀的的能能力力。。三、、固固井井质质量量影影响响因因素素分分析析-水水泥泥浆浆12/29/202238（8）水水泥环的的力学、、热学性性能在油井生生产过程程中，水水泥环所所处环境境条件不不可避免免地要发发生变化化，如由由热采引引起的温温度变化化，由酸酸化、压压裂引起起的压力力变化，，以及由由蒸汽吞吞吐引起起的周期期性应力力等。水泥石应应具有一一定的力力学、热热学性能能，以适适应这些些工况的的变化，，并维持持良好的的界面胶胶结、密密封能力力，使水水泥环具具有良好好的长期期密封性性能。三、固井井质量影影响因素素分析-水泥浆浆12/29/202239不同的密度、、类型，有不不同的特殊性性能，以满足足不同固井作作业的需要。。可影响冲洗、、隔离的效果果，从而影响响水泥浆对钻钻井液的顶替替效率。用量影响接触触时间、顶替替效率，亦影影响环空浆柱柱结构设计和和平衡注水泥泥设计。能否与钻井液液、水泥浆良良好相容，可可影响顶替效效率和施工安安全。可能冲垮、泡泡垮地层而影影响井眼的稳稳定性。三、固井质量量影响因素分分析-前置液液12/29/202240（1）安全全下套管将套管安全全下至井底底，有利于于后续固井井作业的顺顺利进行，，并提高固固井作业的的质量，为为获得优良良的固井质质量奠定基基础。（2）循环环洗井、调调整钻井液液性能确保井眼清清洁、稳定定，为顺利利进行固井井作业做好好准备，尤尤其要减少少死泥浆、、岩屑床的的存在。适当降低钻钻井液的粘粘度、切力力，使其利利于被水泥泥浆顶替，，可提高顶顶替效率，，并降低循循环压耗。。三、固井质质量影响因因素分析-施工12/29/202241（3））配浆浆混配的的水泥泥浆，，其性性能是是否达达到设设计要要求，，对于于安全全施工工、平平衡注注水泥泥、提提高顶顶替效效率、、候凝凝过程程中压压稳并并使水水泥浆浆凝结结形成成优质质、完完整的的水泥泥环具具有重重要意意义。。连续混混配方方式，，通过过调节节水灰灰比控控制水水泥浆浆的密密度波波动，，因此此，所所配水水泥浆浆的性性能与与设计计水泥泥浆性性能之之间存存在一一定的的差异异，不不利于于提高高固井井质量量。批量混混配方方式，，需增增加批批量混混配设设备，，但所所配水水泥浆浆密度度波动动较小小，性性能更更接近近设计计要求求，利利于提提高固固井质质量。。三、固固井质质量影影响因因素分分析-施工工12/29/202242（4））平衡衡注水水泥按照设设计的的排量量、流流态注注水泥泥，且且在注注入过过程中中压稳稳地层层流体体而不不压漏漏薄弱弱地层层，可可防止止地层层流体体环空空窜槽槽和井井漏。。能否实实现平平衡注注水泥泥，可可影响响水泥泥浆的的返高高、水水泥浆浆的流流速流流态、、顶替替效率率、施施工作作业的的安全全，并并影响响最终终的固固井质质量。。三、固固井质质量影影响因因素分分析-施工工12/29/202243（5）顶顶替效率率替净是形形成优质质、完整整的水泥泥环，获获得优良良固井质质量和层层间封隔隔效果的的重要前前提。顶顶替效率率不高，，可直接接降低水水泥环的的层间封封隔质量量。套管居中中，合理理的接触触时间，，合理的的顶替流流速、流流态，顶顶替液和和被顶替替液之间间合理的的密度级级差、流流变性级级差，加加强冲洗洗、隔离离效果，，以及在在有条件件的情况况下，上上下、旋旋转活动动套管，，振动固固井等，，均有助助于提高高顶替效效率。三、固井井质量影影响因素素分析-施工12/29/202244（6）候候凝过程程中压稳稳（失重重）如在候凝凝过程中中不能压压稳地层层流体，，地层流流体将侵侵入环空空，破坏坏水泥浆浆柱的完完整性、、使其无无法形成成优质、、完整的的水泥环环而导致致环空窜窜流。可通过多多种压稳稳措施，，如环空空憋压，，双级、、多级注注水泥，，振动固固井，可可压缩水水泥等。。建议：KQ，延延缓或消消除失重重，进而而压稳。。三、固井井质量影影响因素素分析-施工12/29/202245四大时段段温度变化化压力变化化外力作用用液体环境境水泥石自自身性能配浆性能平衡注水泥顶替效率顺利作业注水泥凝结后压稳自由水通道水化微裂缝动态干扰收缩微环隙管内憋压候凝微环隙提前动井口提前试压候凝准备阶段基本数据收集室内设计现场陈化,复核井眼准备下套管三、固井井质量影影响因素素分析12/29/202246影响固井井质量的的六大关关键环节节任一环节节有误，，都可能能导致环环空窜流流、导致致水泥环环层间封封隔失败败。基本数据收集地层情况井眼质量泥浆性能温度压力固井要求复杂事故后期工况固井工程设计套管柱下套管水泥浆冲洗液隔离液扶正器浆柱结构顶替设计平衡注水泥压稳候凝室内结果现场复核水泥浆前置液陈化实验适应性试验配灰、配液室内复核井眼及作业准备泥浆性能井下稳定井眼畅通井眼清洁下套管施工机具候凝管内干扰管外干扰失重收缩膨胀悬浮失稳压稳注水泥配浆前置液水泥浆注替排量顶替效率顺利作业三、固井井质量影影响因素素分析12/29/202247前述因素素相互影影响、相相互制约约，既可可单独作作用，也也可联合合作用影影响固井井质量。。因此，，从某种种程度上上说，影影响固井井质量的的因素构构成一个个环环相相扣的单单链过程程，任何何一个环环节存在在不足，，都将影影响最终终的固井井质量，，为此，，在进行行固井施施工方案案设计时时，必须须对其进进行全面面的考虑虑。四、固井井系统工工程设计计理念12/29/202248地层条件：既定井眼质量：给定泥浆性能：可调套管性能：限定注水泥工艺：可控工况变化：限定优良固井质量水泥浆、冲洗液、隔离液性能：可调四、固井系系统工程设设计理念12/29/202249如何何针针对对上上述述既既定定或或给给定定的的影影响响因因素素，，调调配配并并配配制制出出能能满满足足平平衡衡注注水水泥泥、、提提高高顶顶替替效效率率、、候候凝凝过过程程中中压压稳稳地地层层流流体体、、形形成成优优质质水水泥泥环环，，凝凝结结后后能能适适应应后后期期工工况况变变化化需需要要的的水水泥泥浆浆，，并并通通过过合合理理的的施施工工工工艺艺将将其其注注入入井井内内，，注注入入过程程中中压压稳稳而而不不压压漏漏地地层层并并顶顶替替干干净，，之之后后压压稳稳候候凝凝，，使使水水泥泥浆浆柱柱形形成优优质质、、完完整整的的水水泥泥环环，，即即成成为为影影响固固井井质质量量的的关关键键。。四、、固固井井系系统统工工程程设设计计理理念念12/29/202250（1））、、作作业业前前的的准准备备工工作作---基基本本内内容容收集集基基本本数数据据，，如如井井眼眼条条件件、、地地层层条条件件、、钻钻井井液液性性能能、、后后期期工工况况变变化化等等。。根据收集到的的基本数据，，确定可满足足平衡注水泥泥、提高顶替替效率、候凝凝过程中压稳稳、形成优质质水泥环、良良好界面胶结结、适应后期期工况变化、、维持长期密密封性能水泥泥浆、水泥石石应该具备的的性能。套管管及其附件。。制定详细、周周密的施工方方案。现场配配浆、平衡注注水泥、提高高顶替效率、、候凝过程中中压稳。四、固井系统统工程设计理理念12/29/202251基本设设计参参数、、条件件合理理可靠靠水泥性性能优优良、、质量量稳定定可靠靠处理剂剂质量量稳定定、性性能配配伍无无突变变套管及及其附附件满满足要要求且且质量量可靠靠注水泥泥设备备性能能良好好、可可靠现场作作业人人员操操作熟熟练参与方方协调调、处处理到到位井眼及及作业业准备备充分分（1））、作作业前前的准准备工工作---基本本条件件质量量控制制四、固固井系系统工工程设设计理理念12/29/202252（2））、套套管柱柱强度度、结结构设设计及及安全全下入入结构简简单但但强度度满足足要求求关键（（特殊殊）工工况分分析合适的的强度度设计计及校校核方方法强度、、结构构满足足要求求能够安安全下下入井眼准准备、、泥浆浆性能能减摩降降组措措施下入操操作四、固固井系系统工工程设设计理理念12/29/202253（3）、调调配出性能能优良的固固井液—水水泥浆水泥石的力力学、热学学、化学性性能满足后后期工况及及其变化的的需要，流流变性能满满足平衡注注水泥、提提高顶替效效率的需要要，防窜性性能满足候候凝过程中中压稳、快快速形成强强度的需要要，稳定性性满足不出出现自由水水通道、形形成优质水水泥环的需需要，稠化化时间满足足安全施工工的需要，，强度满足足支撑、保保护套管的的需要。四、固井系系统工程设设计理念12/29/202254密度：井底底压力流变性：配配浆、平衡衡注水泥、、顶替效率率体系稳定性性：滤失、、自由水、、悬浮稳定定稠化时间：：施工安全全强度：快凝凝、早强、、高强压稳防窜：：失重（弹弹性膨胀））界面胶结强强度：良好好（刚性微微膨胀）水泥石的渗渗透率：不不产生水化化裂缝长期密封性性能：强度度、界面胶胶结、渗透透率适应性：温温度、液灰灰比、施工工条件及工工艺基本性能要求四、固井系系统工程设设计理念（3）、调调配出性能能优良的固固井液—水水泥浆12/29/202255稠化时间对对促凝剂加加量波动具具有良好的的适应性四、固井系系统工程设设计理念（3）、调调配出性能能优良的固固井液—水水泥浆12/29/202256四、固井井系统工工程设计计理念（3）、、调配出出性能优优良的固固井液——水泥浆浆稠化时间间对温度度波动具具有良好好的适应应性12/29/202257四、固井系统统工程设计理理念（3）、调配配出性能优良良的固井液——水泥浆超高密度：密密度对液灰比比波动反应灵灵敏可通过密度控控制液灰比12/29/202258四、固井系系统工程设设计理念（3）、调调配出性能能优良的固固井液—水水泥浆超低密度：：密度对液液灰比波动动反应迟钝钝通过密度控控制液灰比比误差较大大，不利于于性能控制制12/29/202259堵漏能力水泥石的抗抗冲击破碎碎能力体系在凝结结过程中的的弹性膨胀胀能力体系在凝结结过程中的的微刚性膨膨胀能力抗高温衰退退能力耐腐蚀能力力抗盐污染能能力四、固井系系统工程设设计理念（3）、调调配出性能能优良的固固井液—水水泥浆特殊性能要求12/29/202260分散及流变变性控制体系稳定性性控制稠化时间早期强度互相矛盾互相矛盾四、固井系系统工程设设计理念（3）、调调配出性能能优良的固固井液—水水泥浆12/29/202261兼顾水泥浆浆综合工程程性能兼顾流变性性和体系稳稳定性兼顾稠化时时间和早期期强度兼顾初期和和后期固井井质量压稳候凝防防窜性能针对井况的的特殊性能能设计原则（3）、调调配出性能能优良的固固井液—水水泥浆四、固井系系统工程设设计理念12/29/202262密度度流变变性性稳定定性性用量量顶替替流流态态化学学性性能能提高高顶顶替替效效率率环空空浆浆柱柱结结构构平衡衡注注水水泥泥压稳稳防防窜窜候候凝凝设计计原原则则（3））、、调调配配出出性性能能优优良良的的固固井井液液——前前置置液液四、、固固井井系系统统工工程程设设计计理理念念12/29/202263（4）、、平衡注注水泥在压稳地地层流体体而不压压漏薄弱弱地层的的条件下下将水泥泥浆顺利利注入井井内。在在窄安全全压力窗窗口或小小间隙的的井内，，这一工工作尤为为重要。。（5）、、顶替效效率顶替效率率不高是是固井质质量不好好的直接接原因，，因此，，应通过过各种措措施尽可可能提高高顶替效效率。四、固井井系统工工程设计计理念12/29/202264（6）、、候凝过过程中压压稳在水泥浆浆凝结过过程中，，一旦不不能压稳稳地层流流体，发发生地层层流体窜窜槽，就就无法形形成优质质、完整整的水泥泥环。因此应用用各种辅辅助手段段，压稳稳地层流流体，确确保水泥泥浆柱凝凝结形成成优质完完整的水水泥环。。四、固井井系统工工程设计计理念12/29/2022651、套套管——强度度及结结构设设计五、单单项技技术井眼类类型：：探井井、开开发井井下入过过程中中井口口套管管受强强大拉拉力下入过过程中中底部部套管管受强强大外外挤压压力压井、、生产产过程程中井井口套套管受受强大大内压压有无腐腐蚀性性地层层流体体？有无软软泥岩岩、盐盐岩？？工况分析12/29/2022661、套套管——强度度及结结构设设计五、单单项技技术是否存存在高高温热热应力力或热热应力力循环环？是否存存在深深井套套管内内壁的的磨损损问题题？弯曲井井段？？强度度、密密封性性能及及通过过性？？是否需需要气气密封封？井眼质质量如如何？？大肚肚子？？狗腿腿？糖糖葫芦芦？是否需需要减减摩降降阻？？强力力扶正正？工况分析12/29/202267下入摩摩阻分分析最大允允许下下入速速度作业前前充分分通井井、洗洗井在泥浆浆中混混入适适量原原油或或塑料料小球球（润润滑性性）漂浮下下套管管技术术按计算算结果果严格格控制制套管管下入入速度度按安全全操作作规程程进行行作业业注意活活动套套管并并及时时灌泥泥浆根据需需要中中途循循环五、单单项技技术1、套套管——安全全下入入12/29/202268密度：加重料或减减轻料，液液灰比分散：↑分散剂，↑液灰比，↓比表面积，，粒度级配配增稠：↓分散剂，↓液灰比，↑比表面积，↑降失水剂促凝：↑比表面积，↓液灰比，促促凝剂，增增强剂缓凝：↓比表面积，↑液灰比，缓缓凝剂降自由水：：↑比表面积，，↓液灰比，粒粒度级配，，降失水剂剂降失水：↑↑比表面积，，粒度级配配，降失水水剂（滤饼饼渗透率））悬浮稳定：：↑粘、切，↓密度差，↓外掺料颗粒粒直径五、单项技技术2、水泥浆浆体系设计计技术12/29/202269密实：粒度级配，，↓液灰比提强度：↑↑水泥量，↓液灰比，粒粒度级配，，增强剂，，外掺料压稳：凝结早期弹弹性膨胀，，减小或延延缓失重界面胶结：：凝结后期刚刚性膨胀防水浸：增强内聚聚力堵漏：触变、纤维维、颗粒韧性：密实、胶乳乳、纤维等等抗腐蚀：密实、胶乳乳、硅粉等等抗高温衰退退：硅质材料五、单项技技术2、水泥浆浆体系设计计技术12/29/202270合理确定地层层承压能力憋压堵漏提高高地层承压能能力防漏、堵漏水水泥浆环空浆柱结构构设计技术注水泥仿真设设计技术紊流顶替平衡衡注水泥技术术前置液紊流水水泥浆有效层层流顶替平衡衡注水泥技术术前置液紊流水水泥浆塞流顶顶替平衡注水水泥技术3、平衡注水水泥技术五、单项技术术12/29/202271充分进行井眼眼准备工作，，保持井眼清清洁、畅通调整泥浆性能能冲洗液、隔离离液的性能、、用量及排量量顶替液和被顶顶替液之间的的流变性级差差顶替液和被顶顶替液之间的的密度级差扶正器类型、、安放位置、、数量设计水泥浆紊流顶顶替前置液紊流，，水泥浆塞流流或有效层流流顶替技术活动套管振动固井4、提高顶替替效率技术五、单项技术术12/29/202272水泥泥浆浆体体系系稳稳定定性性控控制制水泥泥浆浆凝凝结结体体积积收收缩缩、、膨膨胀胀控控制制环空空浆浆柱柱结结构构优优化化设设计计环空空憋憋压压候候凝凝关环环空空候候凝凝双凝凝水水泥泥固固井井双级级或或多多级级固固井井振动动固固井井5、、压压稳稳候候凝凝固固井井设设计计技技术术五、、单单项项技技术术12/29/202273六、、常常见见问问题题及及其其原原因因憋泵泵、、灌灌香香肠肠设计计温温度度、、压压力力偏偏低低，，促促凝凝剂剂加加量量偏偏多多或或缓缓凝凝剂剂加加量量偏偏少少，，体体系系在在实实际际温温度度下下提提前前稠稠化化。。优选选促促凝凝剂剂或或缓缓凝凝剂剂时时，，体体系系稠稠化化实实际际随随温温度度变变化化近近似似呈呈线线性性变变化化为为佳佳，，否否则则，，体体系系对对温温度度、、压压力力过过于于敏敏感感，，易易使使体体系系提提前前稠稠化化；；在一一定定的的温温度度、、压压力力条条件件下下，，体体系系稠稠化化实实际际随随促促凝凝剂剂、、缓缓凝凝剂剂加加量量的的变变化化近近似似呈呈线线性性变变化化为为佳佳，，否否则则，，体体系系对对加加量量变变化化过过于于敏敏感感，，同同样样易易使使体体系系提提前前稠稠化化；；现场连连续混混配，，导致致水泥泥浆密密度上上波动动过大大，稠稠化时时间缩缩短。。12/29/202274六、常常见问问题及及其原原因憋泵、、灌香香肠干灰经经过长长途运运输、、振动动，加加重料料下沉沉或减减轻料料上浮浮分层层，再再按密密度控控制配配浆，，导致致体系系稠化化时间间缩短短液在配配好后后，由由于现现场原原因，，未及及时施施工，，随时时间延延长性性能发发生变变化，，而施施工前前未做做陈化化试验验并进进行调调整，，导致致体系系稠化化时间间缩短短液经过过长时时间放放置，，分层层、不不均，，施工工前未未重新新搅拌拌均匀匀，再再按密密度控控制配配浆，，导致致体系系稠化化时间间缩短短12/29/202275六、常见