天然气集团公司固井技术规范.doc

固 井 技 术 规 范 试行 中国石油天然气集团公司 2009 年 5 月 i 41 目 录 第一章总 则 1 第二章固井设计 1 第一节设计依据和内容 1 第二节压力和温度 2 第三节管柱和工具 附件 3 第四节前置液和水泥浆 5 第五节下套管和注水泥 6 第六节应急预案和施工组织 8 第三章固井准备 8 第一节钻井设备 8 第二节井口准备 9 第三节井眼准备 9 第四节套管和工具 附件 11 第五节水泥和外加剂 13 第六节固井设备及井口工具 15 第七节仪器仪表 16 第四章固井施工 17 第一节下套管作业 17 第二节注水泥作业 18 第三节固井过程质量评价 20 第五章固井质量评价 21 ii 41 第一节基本要求 21 第二节水泥环评价 22 第三节质量鉴定 23 第四节管柱试压和井口装定 24 第六章特殊井固井 25 第一节天然气井 25 第二节深井超深井 27 第三节热采井 28 第四节定向井 大位移井和水平井 28 第五节调整井 29 第七章挤水泥和注水泥塞 30 第一节挤水泥 30 第二节注水泥塞 33 第八章特殊固井工艺 34 第一节分级注水泥 34 第二节尾管注水泥 35 第三节内管注水泥 37 第九章附 则 38 1 41 中国石油天然气集团公司固井技术规范 总 则 固井是钻井工程的关键环节之一 固井质量对于延 长油气井寿命和发挥油气井产能具有重要作用 为提高固井管 理和技术水平 保障作业安全和质量 更好地为勘探开发服务 依据有关规定制定本规范 固井工程应从设计 准备 施工和检验环节严格把 关 采用适应地质和油气藏特点及钻井工艺的先进适用固井技 术 实现安全 优质 经济 可靠的目的 固井作业应严格按照固井设计执行 固井设计 设计依据和内容 应以钻井地质设计 钻井工程设计 实钻资料和测 井资料为基础 依据有关技术规定 规范 标准进行固井设计并 在施工前按审批程序完成设计审批 进行固井设计时应从井身质量 井眼稳定 井底清 洁 钻井液和水泥浆性能 固井施工等方面考虑影响施工安全和 固井质量的因素 固井设计中至少应包含以下内容 1 构造名称 井位 井别 井型 井号等信息 2 实钻地质和工程 录井 测井资料等基础数据 2 41 3 管柱强度校核和管串结构设计 水泥浆化验数据 固井 施工参数等关键施工数据的计算和分析结果 4 固井施工方案和施工过程的质量控制 安全保障措施 5 应对固井风险的技术预案和 HSE 预案 用于固井设计的重要基础数据应从多种信息渠道获 得验证 尽量避免以单一方式获得数据 压力和温度 应根据钻井地质设计 钻井工程设计 实钻资料 测 井资料评估或验证地层孔隙压力 破裂压力和坍塌压力 确定井底温度应以实测为主 根据具体情况也可选 用以下方法 1 经验经验推算法 推算法 井底循环温度 T 循 的经验计算公式 T 循 钻井液循环出口温度 垂直井深 m 168 m 其中 钻井液循环出口温度取钻井液循环 1 2 周时的出口 温度 或者 T 循 井底静止温度 地区经验系数 其中 地区经验系数的取值范围一般为 0 75 0 90 2 地温梯度法 地温梯度法 井底静止温度 T 静 计算方法如下 T 静 地表平均温度 地温梯度 m 垂直井深 m 其中 地表平均温度为地表以下 100m 处恒温层的温度 3 41 3 数 数值值模模拟拟法 法 采用专用设计软件中的温度模拟器计算井下循环温度 管柱和工具 附件 套管柱强度设计应采用等安全系数法并进行双轴应 力校核 高压油气井 深井超深井 特殊工艺井还应进行三轴应 力校核 高压油气井和深井超深井的管柱强度设计应考虑螺 纹密封因素 热采井的管柱强度设计应考虑高温注蒸汽过程中 的热应力影响 定向井 大位移井和水平井的管柱强度设计应考 虑弯曲应力 对管柱载荷安全系数的一般要求为 抗外挤安全系 数不小于 1 125 抗内压安全系数不小于 1 10 管体抗拉伸安全 系数不小于 1 25 对于公称直径 244 5mm 含 244 5mm 以上的套 管 螺纹抗拉伸安全系数不小于 1 6 对于公称直径 244 5mm 以 下的套管 螺纹抗拉伸安全系数不小于 1 8 在正常情况下按已知产层孔隙压力 钻井液液柱压 力或预测地层孔隙压力计算套管柱抗挤载荷 遇到膏盐层等特 殊地层时 该井段套管抗挤载荷应取上覆地层压力值 且该段高 强度套管柱长度在膏盐层段上下至少附加 100m 对于含有硫化氢 二氧化碳等酸性气体井的套管柱 强度设计在材质选择上应明确提出抗酸性气体腐蚀的要求 压裂酸化 注水 开采方面对套管柱的技术要求应 4 41 由采油和地质部门在区块开发方案中提出 作为设计依据 套管螺纹的一般选用原则可以参考下表执行 内压力 MPa 井况可选用螺纹保证条件 油井 水井 LC BC 1 螺纹公差符合 API STD5B 2 使用符合 API Bul 5A3 的螺纹密封脂 3 井底温度 120 油气混和井 气井 LC BC 1 螺纹公差符合 API STD5B 2 使用专用螺纹密封脂 3 井底温度 120 28 热采井金属密封螺纹 1 需要全尺寸评价试验验证 2 注汽温度 350 油井 水井 LC BC 1 螺纹公差符合 API STD5B 2 使用专用螺纹密封脂 3 井底温度 120 28 55 油气混和井 气井 凝析气井 金属密封螺纹 1 螺纹公差符合验收条件 2 井底温度 177 3 选用 LC 和 BC 时应使用专用密封脂 且 井底温度符合要求 55 98 油井 油气混和井 气井 凝析气井 金属密封螺纹 1 螺纹公差符合 API STD5B 2 使用符合 API Bul 5A3 的螺纹密封脂或专 用密封脂 3 井底温度 177 98所有井金属密封螺纹 1 需要全尺寸评价试验验证 2 螺纹逐根套管检验 3 使用专用的螺纹密封脂 4 井底温度 177 在公称直径相同的管串中 套管柱顶部至少应有一 根套管与管柱中通径最小的套管相同 分级箍 悬挂器等工具和浮箍 浮鞋等套管附件的 强度应不低于同井段使用的套管强度 其螺纹类型与所联接套 管一致或者经转换短节可以与套管相联接 材质选择应按第十 四条要求执行 转换短节不应降低套管螺纹的密封级别 应根据井径 井斜和方位测井数据进行套管扶正器 设计并结合具体井下情况优化套管扶正器数量和位置 其中 套 5 41 管扶正器安放至少应做到套管鞋及以上 30 50m 每根套管安放 一只 含油气层井段每根套管安放一只 分级箍等工具上下 30 50m 每根套管安放一只 刮泥器 旋流发生器等附件根据具体情况以保障安 全和质量为原则选用 前置液和水泥浆 水泥浆和前置液设计内容包括配方及性能 使用 数量和使用方法 前置液设计 1 使用量 使用量 在不造成油气侵及垮塌的原则下 一般占环空 高度 300 500m 或接触时间 7 10min 2 性能要求 性能要求 隔离液能有效冲洗 稀释 隔离和缓冲钻井液 并与钻井液和水泥浆具有良好的相容性 能够控制滤失量 不腐 蚀套管 不影响水泥环的胶结强度 水泥浆试验按 GB19139 执行 试验内容主要包括 密度 稠化时间 滤失量 抗压强度 流变性能 游离液和水泥浆 沉降稳定性等 特殊情况下应进行水泥石的渗透率试验 固井水泥浆密度一般应比同井使用的钻井液密度 高 0 24g cm3以上 漏失井和异常高压井应根据地层破裂压力和 平衡压力原则设计水泥浆密度 固井水泥浆的稠化时间一般应为施工总时间附 加 1 2h 尾管固井的水泥浆稠化时间至少应为配浆开始至提出 6 41 或倒开 中心管并将多余水泥浆冲洗至地面的总时间附加 1 2h 分级固井的一级水泥浆稠化时间至少应为从配浆开始至 打开循环孔并将多余水泥浆冲洗至地面的总时间附加 1 2h 应控制水泥浆的滤失量 一般井固井时水泥浆滤 失量应小于 150ml 6 9MPa 30min 气井 定向井 大位移井和 水平井以及尾管固井时应控制水泥浆滤失量小于 50ml 根据地 层条件 充填水泥浆滤失量一般不大于 250ml 生产套管固井时 封固段顶部水泥石 24 48h 抗 压强度应不小于 7MPa 产层段水泥石 24 48h 抗压强度应不小 于 14MPa 其养护压力和温度依据井深条件而定 水泥浆流变性能应满足固井施工需要 气井 大斜度井 大位移井和水平井固井时水泥 浆应控制游离液接近于零 凡有较厚盐岩层 钾盐层 复合盐岩层或石膏层固 井应使用抗盐水泥浆体系 井底静止温度超过 110 时应在水泥中加入 30 40 的硅粉 漏失井固井时应根据需要在水泥浆中加入防漏材 料或采用其它防漏措施 下套管和注水泥 表层套管和技术套管的套管鞋位置应根据继续钻 进需要并结合管柱自由伸长量和井底沉砂情况确定 一般情况 7 41 下应尽量接近井底 应按照维护为主 调整为辅的原则合理调整钻井 液性能使其满足下套管和注水泥作业要求 1 下套管前的钻井液性能以降低摩阻和防止钻屑沉积为目 的 2 注水泥前的钻井液性能以改善流动性为目的 3 钻井液性能和滤饼质量不能满足需要时 应在钻进阶段 开始逐步调整 避免钻井液性能在短时间内发生剧烈变化 应使用专用软件对管柱在井眼中的通过性作出预 测 根据环空返速 地层承压能力等计算管柱允许下放速度和下 放阻力 制定相应的下套管措施 对于表层套管和技术套管 套管鞋至浮箍以上 2 3 根套管的螺纹应采用螺纹粘接剂粘接 必要时可以同时采 用铆钉冷铆 应使用专用设计软件对固井施工过程进行模拟 根据井下具体情况对施工参数进行优化 根据不同地区的特点 及具体井况确定适宜的环空流体流态 依据测井井径计算注水泥量 附加系数根据地区 经验而定 实际水泥准备量应考虑罐余及运输和输送过程中的 损失 对于测量整个裸眼井段的井 计算注水泥量时应采用上层 套管内径校核井径数据的准确程度 施工压力控制 8 41 1 固井设计中应坚持 三压稳 的原则 即固井前压稳 固 井过程中压稳和候凝过程中压稳 环空静液柱压力与环空流动 阻力之和应小于地层破裂压力 环空静液柱压力应大于地层孔 隙压力 2 施工设备应满足最高施工压力要求 3 碰压前应降低替浆排量 避免大排量碰压 一般应采取管内敞压方式候凝 有条件时应在环空 憋入一定压力候凝 应急预案和施工组织 固井设计阶段应根据现场具体情况进行风险识别 采取相应技术措施消除或回避风险 同时 应针对无法消除或回 避的风险制定应急技术预案和 HSE 预案 应根据作业要求确定施工组织机构 将岗位和职 责落实到人 固井准备 应认真做好固井准备工作 为作业成功创造良好 条件 钻井设备 通井和下套管前应认真检查地面设备 设施 发 现问题及时整改 检查内容主要包括提升系统 动力系统 循环 系统 传动系统 井控装置及辅助设备 下套管前应校验指重表和立管 钻井泵的压力表 9 41 钻井泵的缸套应满足固井设计的排量 压力要求 动力端运转正常 上水平稳良好 下套管灌钻井液装置应做到结构合理 管线连接 安全可靠 防止井下落物 配浆水罐应保证清洁干净 避免污染配浆用水 可以根据具体情况对配浆水罐增加保温或加热装置并装配搅拌 器 井口准备 应根据各层套管座挂要求选择合适规格的套管头 套管头的安装和使用应符合出厂使用说明书的规定 和要求 使用联顶节固井时应准确计算联入 避免套管无 法座挂到套管头内 下套管前 闸板防喷器应更换与所下套管尺寸相 符的闸板并试压 井眼准备 下套管前应校核钻具长度 核实井眼深度 下套管前必须进行通井作业 对阻 卡井段应认 真划眼 一般通井钻具组合的最大外径和刚度应不小于原钻具 组合 对于深井 大斜度井和水平井 通井钻具组合的最大外径 10 41 和刚度应不小于下入套管的外径和刚度 通井时应以不小于钻进时的最大排量至少循环 2 周 漏失井下套管前应先进行承压堵漏 所需承压能 力一般应根据下套管和注水泥时的最大井底动态液柱压力确定 下套管前必须压稳油气层 根据井下状况和油气 藏条件将油气上窜速度控制在安全范围内 当地层漏失压力和 孔隙压力差值很小容易发生井漏时 可以根据具体情况控制气 井的油气上窜速度小于 20m h 控制油井的油气上窜速度小于 15m h 受井身结构限制造成设计套管与井眼环空间隙小 于 19mm 时 可采取扩眼等相应措施改善环空几何条件 通井时应合理调整钻井液性能 1 应控制钻井液滤饼的摩阻系数 水平位移 500m 的定向 井摩阻系数控制在 0 10 之内 水平位移 500m 的定向井摩阻系 数控制在 0 08 之内 井深 3500m 的直井摩阻系数控制在 0 15 之 内 井深 3500m 的直井摩阻系数控制在 0 12 之内 2 起钻前通过短起下钻循环测定油气上窜速度 钻井液液 柱压力不能平衡地层压力或油气上窜速度不满足1 第五十七条 要求时 应适当加重钻井液并通过短起下钻进行验证 确认压稳 油气层 11 41 如需在通井下钻过程中进行中途循环 应避开易垮 易漏地层 下钻中途和下钻到底开泵时应先小排量顶通 然后再 逐渐加大排量 有技术套管的井应在技术套管内循环好钻井液 后再继续下钻 通井过程中如发生井漏应进行堵漏作业 条件具 备时应验证地层承压能力 套管和工具 附件 套管送井前应进行检查并作好记录 1 套管送井前检查项目包括 接箍 管体 螺纹外观 钢级 与壁厚 直线度 长度 锥度 通内径 螺纹机紧度 紧密距 探伤 静水压力试验 2 特殊螺纹套管送井前应按订货合同规定或推荐项目与方 法检查 应认真检查到井套管 做好下套管准备工作 1 应使用抓管机或吊车卸套管 套管在管架上摆放时应分 层隔开 层数不宜超过三层 直焊缝套管为两层 2 应清点到井套管的数量 按规格 用途进行整理并检查 3 应通过目视对套管进行现场检查 查实钢级 生产厂家 壁厚等参数 不同类型的套管要分隔排列并做好标记 以免混用 4 应逐根检查到井套管的接箍 螺纹和本体 有缺陷的套 管应做好标记防止误入井内 接箍余扣超过 2 扣 接箍有裂纹 螺纹有损伤的套管不能下入井内 本体有裂纹 弯曲 凹痕深度 12 41 超过名义壁厚 12 5 不能下入井内 本体表面锈蚀程度超过名义 壁厚 12 5 的套管不能下入井内 无法辨认的套管不能下入井内 5 应逐根清洗并检查套管螺纹 特殊螺纹套管清洗按厂家 要求进行 6 应使用符合标准要求的通径规对到井套管逐根通径 通 径规不能通过的套管不能下入井内 应做好标记防止误入井内 7 钻井工程和地质人员应分别对送井套管逐根进行丈量 记录 统一编制下入顺序号并核对一致 套管长度测量点从接箍 端面至 API 螺纹消失点或最终分度线记号 梯形螺纹以印在套 管本体上的三角符号的低边为准 其它螺纹按厂家规定的测量 方法为准 套管测量长度一般精确到小数点后两位数 cm 要求 精度较高时可精确到小数点后三位 mm 8 井场应有一定数量的备用套管 一般应按送井套管数量 的 3 准备 也可采用以下方法确定备用套管数量 表层套管一 般备用 1 根 对于技术套管和生产套管 套管总长不超过 2500m 时备用 3 根 套管总长 2500 3000m 时备用 5 根 套管总长超 过 3500m 时备用 6 根 应做好到井固井工具的检查和准备工作 1 固井工具应有出厂合格证 使用说明书 2 应绘制固井工具草图 标明主要尺寸 3 固井工具在装卸 运输过程中应避免受到碰撞 挤压 到 13 41 井后应认真检查并妥善保管 4 使用分级箍时应检查核实工具随带的碰压胶塞 打开塞 关闭塞是否齐全 相关配合尺寸是否正确 对于液压打开循环孔 的分级箍还应检查打开套销钉数并核对与之对应的压力级别 5 使用尾管悬挂器时应检查核实工具随带的回接筒和插入 头 球座短节 憋压球 钻杆胶塞 套管胶塞是否齐全 核对规格 尺寸是否与设计相符 同时检查钻杆胶塞能否通过送入钻具和 水泥头 并核实中心管内径是否与钻杆胶塞匹配 应做好到井套管附件的检查和准备工作 1 所有附件均应有出厂合格证书 2 所有附件在装卸 运输过程中均应避免受到碰撞 挤压 到井后应妥善保管 3 应检查浮鞋和浮箍的规格尺寸是否与所下套管一致 核 实正反向承压能力是否满足施工要求 4 应检查扶正器 刚性 弹性 外形 尺寸是否与所下套管匹 配并满足井眼条件要求 5 应认真检查碰压胶塞的尺寸和质量是否满足作业要求 水泥和外加剂 应使用质量检验合格的油井水泥和外加剂固井 固井前应对用于施工的水泥 外加剂和外掺料抽样检查 合格后 方可使用 同时使用两种以上的外加剂时应进行复合使用性能 测试 14 41 同井次固井应使用同一生产批号的水泥 外加剂 和外掺料 应妥善保管到井水泥和外加剂 防潮湿 防日光 暴晒 液体外加剂应防冻 使用高密度或低密度水泥浆固井时应严格按设计 比例干混加重材料或减轻材料 干混完成后应按设计水泥浆配 方抽样检查混拌成品的水泥浆密度 符合设计后方可使用 长途 运输干混水泥到现场后应重新抽样检查密度变化 必要时重新 混拌 应根据现场需要在配制混合水前对现场水 水泥 和外加剂取样并按设计规定条件和配方进行复核试验 合格后 再配制混合水 配制混合水时应按顺序加入外加剂并充分循环 达 到均匀稳定 配制完成后应取样并进行复查试验 检查混配质量 应根据现场需要在固井施工前对含有外加剂的混 合水和水泥取样并按设计规定条件和配方完成现场复核试验 含有外加剂的混合水配制完成后应防止杂物进入 和液体流失 配制完成 48h 后仍未固井时 固井前应重新进行现 场复核试验 特殊复核时间要求各油田可以根据需要确定 固井设备及井口工具 注水泥设备 15 41 1 水泥车 撬 应装备再混合系统 推荐使用装备有水泥浆 密度自动控制系统的水泥车 撬 2 固井前应全面检查 保养水泥车 撬 泵排量和压力应达 到额定值 3 应按设计要求配备水泥车 撬 浅井 中深井可以使用最 高工作泵压不小于 40MPa 的水泥车 撬 深井 超深井和特殊作 业井宜使用工作泵压 70 100MPa 的水泥车 撬 4 高密度和超低密度水泥浆固井 尾管固井 水平井固井 宜采用批混装置 散装水泥罐 车 1 应按设计水泥量配置散装水泥罐 车 2 使用散装水泥罐 车 前应全面检查供灰系统 出灰系统 供气系统并将罐内残余水泥清除干净 3 使用立式罐固井时应将立式罐和运灰罐车的罐内残余水 泥清除干净 4 供灰口至水泥车 撬 距离超过 12m 时应加恒压罐过渡 5 多罐 多车供灰时应使用供灰集成器装置以保证连续 稳定供灰 6 应认真检查散装水泥罐 车 气路 做到管线不堵 不漏 连接可靠 7 应认真检查压风机 确保工作正常 井口工具 16 41 1 水泥头的额定工作压力应达到以下要求 公称直径 508mm 和 339 7mm 的水泥头试压 21MPa 公称直径 244 5mm 和 177 8mm 的水泥头试压 35MPa 公称直径小于 177 8mm 的水 泥头试压 49MPa 2 水泥头应每井次保养一次并定期试压 探伤 3 水泥头在送井前应进行全面检查 保养 其螺纹应与所 联接套管 钻具的螺纹一致 所有阀门应做到开关灵活 水泥头 内的胶塞应装配合格 胶塞挡销应能够灵活打开 4 下套管吊卡 卡瓦 卡盘 在送井前应进行全面检查 保养 其承载能力满足下套管负荷需要 规格尺寸与所下套管一致 套管钳规格尺寸应与所下套管匹配并认真检查钳 牙质量 仪器仪表 水泥车 撬 的车台仪表至少应能够显示排量和压 力参数 条件具备时还应同时显示密度参数 技术套管 生产套管固井时应配备固井施工参数 实时采集系统 显示并记录排量 压力和密度参数 应定期校验固井施工参数采集系统 流量计的一 次仪表应每井次保养一次并定期校验 固井施工 下套管作业 下套管载荷应不超过钻机额定载荷 深井超深井下 17 41 套管前应检查井架负荷是否满足下套管安全要求 下套管前井场应有足够的贮备钻井液 井口应准 备循环接头和内防喷工具 下套管作业按 SY T 5412 执行 套管螺纹在旋合前应清洗干净并保持清洁 上钻 台套管应戴好护丝 防止套管螺纹损坏 管柱联接时应使用质量 合格的螺纹密封脂 推荐使用带有扭矩记录的液压套管钳下套管 套 管螺纹旋合扭矩应达到规定值 特殊螺纹按照特殊螺纹标准规 定执行 下套管时应记录实际套管螺纹旋合扭矩值或余扣值 悬重超过 100t 的公称直径 244 5mm 及以上的大 尺寸套管宜采用气动卡盘下入井内 应严格按设计要求安装扶正器 套管柱上提下放应平稳 上提高度以刚好打开吊 卡为宜 坐放吊卡 卡瓦 时应减少冲击载荷 应根据环空返速 地层承压能力 钻井液性能等 参数确定和控制套管柱下放速度 应控制套管掏空深度处于安全范围内 合理的套 管掏空量根据浮动装置的承压能力 套管承载能力以及灌满钻 井液所需时间综合确定 使用普通型浮箍 浮鞋 时 下套管过程中应及时 足量灌满钻井液 使用自灌型浮箍 浮鞋 时应随时观察 发现自 灌装置失效后应及时 足量灌满钻井液 对于管柱下部装有漂浮 18 41 接箍的井 无异常情况中途不应循环钻井液 下套管过程中应尽量缩短静止时间 静止时间超过 5min 时应活动套管 活动距离不小于套管柱伸缩量的两倍 下套管过程中应有专人观察和记录井口钻井液返 出情况 记录灌钻井液后悬重变化情况 发现异常应及时采取相 应措施 下套管至设计深度后应复查下井套管与未下井套 管数量是否与送井套管总数相符 下完套管灌满钻井液后方可开泵循环 应控制循 环排量由小到大 确认泵压无异常变化和井下无漏失后再将排 量逐渐提高到固井设计要求 注水泥作业 注水泥作业按 SY T 5374 执行 注水泥前应以不小于钻进时的最大环空返速至少 循环 2 周 应控制钻井液粘切 钻井液密度 1 30g cm3时 屈服 值 5Pa 塑性粘度 10 30 mPa s 钻井液密度 1 30 1 80g cm3时 屈服值1 80g cm3时 屈服值 15Pa 塑性粘度 40 75mPa s 应在注水泥前做好准备工作并完成技术交底 1 检查 核对钻井液性能和钻井泵排量 2 检查 核对前置液 配浆水 替浆液 水泥量和水泥浆试 验数据 19 41 3 检查固井设备 包括计量仪表 记录装置 水泥车 压塞 车 供水系统 供灰系统 4 检查钻井设备 包括仪器仪表及记录装置 循环系统 钻 机提升及动力系统 控制系统 照明系统和井控设备 5 检查固井施工应急技术预案 HSE 预案 6 按不小于预计最高施工压力的 1 2 倍对注水泥管线试压 注水泥应按设计连续施工 水泥浆密度应保持均 匀 平均密度与设计密度误差不超过 0 025g cm3 应采用仪表计量和人工计量方式同时计量注替参 数和数量并相互核对 应采用固井压力 排量 密度实时采集系统连续 监控施工过程 为固井过程质量评价创造条件 固井候凝 1 表层及技术套管的候凝时间应保证水泥石抗压强度不低 于 3 5MPa 2 一般采用井口敞压方式候凝 当浮箍 浮鞋 失效时 应采 用憋压方式候凝 控制套管内压力高于管外静压力 2 0 3 0MPa 并有专人观察井口压力 按要求及时放压 施工资料整理按 SY T 5374 附录要求执行 固井过程质量评价 根据固井施工记录按 固井过程质量评价表 20 41 要求评价固井过程质量 当得分大于 14 时固井过程质量可评估 为合格 固井固井过过程程质质量量评评价表价表 参 数技 术 要 求得 分 若 m 1 3g cm3 屈服值 5 Pa 若 m 1 3 1 8g cm3 屈服值1 8g cm3 屈服值2 循环周1 水泥浆密度波动范围 0 025g cm32 前置液接触时间7 10 min1 水泥浆稠化时间符合设计要求2 水泥浆滤失量符合设计要求1 注替浆量符合设计要求1 注替排量符合设计要求1 套管扶正器加放符合设计要求1 活动套管是2 奖励 固井作业中间间断时间 3 min1 施工过程中复杂情况无1 碰压是1 试压符合设计要求1 候凝方式符合设计要求1 总分数20 注 在注水泥过程中活动套管增加 2 分 未活动套管不扣分 出现下列情况之一时固井过程质量不合格 水泥浆出套管鞋后施工间断时间超过 30min 管内水泥塞高度超过设计要求或替空 套管 未下至设计井深 漏封油气层 固井后环空冒油气水 固井质量评价 表层套管下深应满足井控安全 封固浅水 层 疏松地层 砾石层的要求 且其坐入稳固岩层应不小于 10m 技术套管的材质 强度 螺纹类型 管串结 21 41 构应满足封固复杂井段 固井工艺 井控安全以及下一步钻井中 相应地层不同流体的要求 生产套管的材质 强度 螺纹类型 管串结 构应满足固井 完井 井下作业及油气生产要求 盐水层 盐岩层 复合盐岩层 盐膏层 含 腐蚀性流体的地层等特殊地层必须用水泥封固 基本要求 水泥浆的设计返深标准 1 表层套管固井的设计水泥浆返深应返到地面 2 技术套管固井的设计水泥浆返深应至少返至中性 和 点 以上 300m 遇到油气层 或先期完成井 时设计水泥浆返深要求 与生产套管相同 3 生产套管固井的设计水泥浆返深一般应进入上一层技术 套管内或超过油气层顶界 300m 4 对于高危地区的油气井 生产套管固井的设计水泥浆返 深应返至上一层技术套管内 且形成的水泥环面应高出已经被 技术套管封固的喷 漏 塌 卡 碎地层以及全角变化率超出设 计要求的井段以上 100m 5 对于热采井和高压 高含酸性气体的油气井 各层套管 固井的设计水泥浆返深均应返至地面 管内水泥塞长度和人工井底的标准 1 生产套管阻流环距套管鞋的长度不少于 10m 22 41 2 技术套管 或先期完成井 阻流环距套管鞋长度一般为 20m 3 人工井底 管内水泥塞面 距油气层底界以下不少于 15m 水泥环评价 水泥环胶结质量评价应参照 SY T 6592 并依 据本油田相关标准执行 以声幅测井 CBL 和变密度测井 VDL 综合解释评价固井质量 经声幅和变密度测井后仍不能明确鉴 定质量以及其它特殊情况下 可用扇区胶结测井或其它方法鉴 定 1 胶结测井一般应在注水泥后 24 48h 进行 特殊工艺井 尾管固井 分级固井 低密度水泥固井等 和特殊条件固井 长封 固段固井 高温井固井等 的胶结测井时间依据具体情况确定 2 胶结测井曲线必须测至最深油气层底界以下 10m 水泥环胶结质量解释标准见下表 常常规规水泥水泥浆浆固井水泥固井水泥环环胶胶结质结质量量 CBL VDL 综综合解合解释标释标准表准表 测 井 结 果 CBL 曲线VDL 图 胶结质量 评价结论 0 声幅相对值 15 套管波消失 地层波清晰连续优 15 声幅相对值 30 套管波弱 地层波不连续中 声幅相对值 30 套管波明显差 低密度水泥低密度水泥浆浆固井水泥固井水泥环环胶胶结质结质量量 CBL VDL 综综合解合解释标释标准表准表 测 井 结 果 CBL 曲线VDL 图 胶结质量 评价结论 0 声幅相对值 20 套管波消失 地层波清晰连续优 20 声幅相对值 40 套管波弱 地层波不连续中 23 41 声幅相对值 40 套管波明显差 质量鉴定 生产套管固井的质量鉴定主要针对封隔油 气层段部分 实际水泥环面应超过油气层顶界 50m 对 于井深小于 2000m 的井 油气层顶界以上连续胶结中等以上的 水泥环长度不少于 10m 对于井深大于 2000m 的井 油气层顶界 以上连续胶结中等以上的水泥环长度不少于 20m 对于高压 高含酸性气体 高危地区的油 气井 水泥环胶结质量中等以上井段的长度应达到封固井段长 度的 70 表层套管固井应保证套管鞋和井口处的水 泥环封固质量 技术套管固井应保证套管鞋处封固质量 技术套 管封固盐水层 盐岩层 复合盐岩层 盐膏层和含腐蚀性流体的 地层等影响油气井寿命的地层时 对这些地层的固井质量要求 与生产套管相同 固井质量统计只考核一次合格率和优质率 固井质量不合格的井经过补救措施达到本 章第一节 第二节标准者 可视为合格 声幅变密度测井综合评 价水泥胶结质量不合格的井如经试油 射孔等作业证实不影响 开发 可视为水泥胶结质量合格 24 41 在未进行胶结测井的情况下 地质和开发 部门可以根据具体情况采用固井过程质量评价结果进行固井质 量评价 其适用条件为 固井设备配备压力 排量和密度实时采 集系统 同一开发区块中前 5 口井的固井过程质量和水泥胶结质 量评价结论均为合格 高压天然气井 定向井 大位移井 水平井 等复杂高难度井以及井眼扩大率大于 15 或分井段井眼最大全 角变化率超过下表要求时不应采用固井过程质量评价结果进行 固井质量评价 分井段最大全角分井段最大全角变变化率 化率 30m 井深 m 井段 m 1000 20003000400050006000 1000 1 40 1 15 1 15 1 00 1 00 1 00 2000 2 10 1 40 1 15 1 15 1 15 3000 2 10 2 00 2 10 2 10 4000 2 30 2 15 2 15 5000 2 30 2 30 5000 3 00 管柱试压和井口装定 套管柱试压 1 试压时间试压时间 表层套管一般在固井结束 24h 后试压 技术套管和生产套管 试压压力不大于 25MPa 时 试压宜在水泥胶结测井后进行 也 可以根据具体情况在碰压后实施 试压压力高于 25MPa 时 应根据水泥石强度发展情况确定 25 41 试压时间 2 试压试压指指标标 试压压力值等于套管柱抗内压强度和井口额定压力之中最 小值的 80 稳压 30min 压力降低应不超过 0 5MPa 在碰压后 进行试压时 稳压 5min 压力降低应不超过 0 5MPa 套管头试压指标与套管柱试压指标相同 井口装定 1 技术套管和生产套管的井口装定应采用套管头并安装高 压泄压管线 阀门及压力表 2 在井口装定时管柱所受拉力按 SY T 5731 计算 对于未装采油树的井 井口应戴井口帽并 标明井号 在寒冷地区 井口套管应掏空 3 5m 并灌满废机油或 柴油防止井口冻裂 特殊井固井 天然气井 高压天然气井的生产套管应选用气密螺纹 套管 其上一层技术套管宜选用气密螺纹套管 螺纹选用方法参 照第十六条规定执行 套管材质选择按第十四条要求执行 天然气固井时应慎用分级固井技术 高压 高含酸性气体井的生产套管及其上一层技术套管固井时不宜采 用分级固井技术 尾管固井时 推荐套管重合段不少于 26 41 150m 尾管底部水泥塞 30 50m 和尾管顶部水泥塞 50 100m 高压气井的套管重合段可以适当延长 推荐尾管底部水泥塞 50 100m 尾管顶部水泥塞 100 200m 固井工具 套管附件的材质 螺纹类型和 强度应满足第十八条要求 水泥浆应考虑水泥石膨胀收缩性能 水泥 浆滤失量 游离液和沉降稳定性应满足第二十六条 第二十九条 要求 沉降稳定性试验的水泥浆液柱上下密度差应小于 0 02g cm3 应尽量提高水泥浆的固相含量并进行水泥 石渗透率和抗压强度试验 高压气井固井水泥石 7 天的气体渗 透率应小于 0 05 10 3 m2 7 天抗压强度应不小于 30MPa 裂缝性地层固井时水泥浆密度一般不超过同 井钻井液密度 0 12g cm3 孔隙性地层固井按第二十四条执行 在保证套管柱和井下安全的前提下 应根据 具体情况采用环空加回压候凝技术 对环空施加的回压值应综 合考虑气层压力 顶替结束时的环空井底静态压力 地层破裂 漏失 压力和水泥浆及钻井液的失重程度等影响因素确定 尾管 回接固井时所施加的环空回压值根据管柱试压压力和水泥石抗 压强度试验结果确定 对于在下套管和注水泥过程中发生严重漏 失的高压天然气井 可以根据井下具体情况采用反挤注水泥等 27 41 措施补救 深井超深井 应在合理评估井底压力和温度的基础上进 行套管柱设计和水泥浆化验 套管螺纹选择可以参照第十六条 规定执行 套管材质选择应按第十四条要求执行 固井施工前应按第六十九条 第七十一条 要求复核水泥浆稠化时间并在井底循环温度条件下完成水泥浆 钻井液和前置液的相容性试验 应考虑高温高压对水泥浆稠化时间的影响 在井底温度的误差范围内酌情增加水泥浆稠化时间的试验 生产套管和上一层技术套管的固井水泥石 性能要求与第一百二十八条相同 固井作业应优先选用具有水泥浆密度自动 控制功能 工作泵压达到 70MPa 以上的注水泥设备 并尽量采 用批混 批注方式施工 长封固段固井时应根据地层压力合理设计 水泥浆密度 达到第三十九条要求 公称直径 244 5mm 及以上的大尺寸套管 固井时应根据具体情况采用内管注水泥或双塞法固井 尾管和小间隙固井时应在确认套管通过性 的前提下严格按设计安放套管扶正器 并尽量在注水泥和替钻 井液期间上下活动或旋转套管 28 41 尾管固井时套管重合段的技术要求可参照第 一百二十五条确定 水泥浆候凝的技术要求可参照第一百三十 条确定 热采井 应在钻井期间控制油层段井径扩大率不超 过 10 并努力改善钻井液滤饼质量 根据热采方式和最高注蒸汽温度选择热采 水泥浆体系 一般应在水泥中掺入水泥重量 40 60 的硅粉 套管螺纹选择应符合第十六条要求 一般应采用提拉预应力方式固井或在管柱 上加装热应力补偿器 预应力固井所需预应力值根据具体情况 通过计算确定 定向井 大位移井和水平井 通井钻具组合应符合第五十四条规定 并 记录井下摩阻情况 造斜点以下井段在通井时应采用短起下钻 处理 通井到底后应以钻进时的最大排量循环洗井不少于 3 周 必要时应考虑使用一段高粘钻井液洗井携砂 清除岩屑床 钻屑 下套管前钻井液性能应符合第五十九条要 求 当井底沉砂较多时可以根据井下具体情况适当提高钻井液 屈服值 29 41 套管和扶正器设计应符合第二章第三节规 定 大斜度井段根据具体情况使用刚性扶正器或组合使用弹性 与刚性扶正器 应选择下入阻力小的强制复位型浮箍 浮鞋 其 强度满足第十八条要求 根据井下具体情况使用漂浮接箍帮助 套管顺利下入 应计算下套管摩阻 确认有效轴向压力大 于摩擦力并小于受压段产生的一次弯曲作用力 在确保井眼稳定的条件下 下完套管后应 以固井设计的最大排量循环不小于 3 倍井筒容积量 循环结束 后应尽快进行注水泥作业 水泥浆应具有较好的稳定性 滤失量和游 离液应满足第二十六条 第二十九条和第一百二十七条要求 水泥浆量设计应考虑井眼椭圆度或钻井键 槽的影响 应采用再循环式混浆系统混配水泥浆 以 批混批注方式注水泥 应优先采用大排量顶替 并尽量采用在水 平井段 大斜度井段替入轻质液体的漂浮技术改善顶替效果 调整井 钻井部门应与油田开发部门共同确定钻井 时的关井方案 关井区域内的注采井应按方案要求停注放压和 停采 在胶结测井结束后再恢复注采 30 41 应掌握调整井的井下压力动态 摸清注水 汽 后调整井纵 横向压力分布规律 作为制定固井施工方案的 依据 应按照 压稳 居中 替净 密封 的原则进 行调整井设计和施工 条件具备时应在环空施加一定的回压候凝 挤水泥和注水泥塞 挤水泥 应根据挤水泥层段的地层物性 井下套管 状况 挤水泥压力等因素选择适宜的挤水泥方法和程序 同时具备以下条件时应采用关闭井口法挤水 泥 1 挤水泥压力低于套管抗内压强度的 70 和作业压力不超 过井口额定工作压力 2 注 替完水泥浆后具备将作业管柱上提至水泥面以上的 条件 3 需要通过一组炮眼将水泥浆挤入地层或环空 存在以下情况之一时应采用封隔器法挤水 泥 1 挤水泥压力高于套管抗内压强度的 70 或作业压力超过 井口额定工作压力 31 41 2 采用关闭井口法挤水泥时 注 替完水泥浆后不具备将 作业管柱上提至水泥面以上的条件 3 两组炮眼之间的环空连通或炮眼与尾管喇叭口之间的环 空连通 挤水泥前应进行试挤作业 1 当试挤压力可能压裂或压漏挤入位置以下的裸眼地层时 应在挤入位置以下坐封桥塞 试挤压力应不超过桥塞的额定工 作正压差 2 关闭井口试挤时试挤压力应不超过套管抗内压强度的 70 和井口额定工作压力 应分别从作业管柱内和作业管柱与套 管环空试挤并记录试挤排量 压力和挤入量 3 封隔器试挤时的坐封位置应与挤水泥时的坐封位置相同 且至少应高于挤水泥层位 30m 试挤压力应不超过套管抗外挤 强度的 70 或封隔器的额定工作负压差 4 水泥承留器试挤时试挤压力应不超过套管抗外挤强度 的 70 或承留器的额定工作负压差 试挤排量低于 300L min 时宜采用连续式 挤水泥 试挤排量高于 300L min 封堵炮眼 修补套管缺陷时宜 采用间歇式挤水泥 挤水泥作业前应做好准备工作 1 根据作业管柱类型检查防喷器闸板 尺寸不匹配时应更 换闸板并按规定进行试压 32 41 2 挤入位置以下应有水泥塞或可钻式桥塞或可回收式桥塞 封堵下部井段 3 需要通过炮眼挤水泥时应根据测井曲线确定射孔位置和 孔密 射孔位置应避开套管接箍 挤水泥前应使用冲洗液或冲洗 工具冲洗炮眼 应综合考虑地层物性 生产历史 挤水泥 目的和井下具体情况确定挤水泥所需的水泥浆量 挤水泥作业的水泥浆稠化时间试验温度一 般高于注水泥作业的试验温度 水泥浆稠化时间一般为施工时 间附加 2h 对水泥浆滤失量的要求可以参考以下指标 确定 高孔高渗地层小于 50ml 低渗透地层小于 200ml 极低渗透 地层为小于 300ml 裂缝性地层为小于 500ml 挤水泥后需要留水泥塞时 水泥塞面应高 于封堵井段 30 50m 或达到设计位置 挤水泥候凝时间一般为 24 48h 挤水泥作业质量一般采用正压或负压试验 评价 试验压差根据预期的生产压差确定 根据勘探开发需要 也可以在钻穿水泥塞后按照第五章第二节的方法评价 注水泥塞 一般采用平衡法注水泥塞 替浆至管柱内水 泥面略高于管外水泥面即可停止替浆 33 41 裸眼水泥塞长度一般为 100 300m 有效 长度一般不小于 60m 注裸眼水泥塞位置应根据测井资料选择地 层较为坚硬 井径规则的井段 避免在易坍塌 高渗透 大井径 井段注水泥塞 注水泥塞前应压稳地层 除堵漏外 并合 理调整钻井液性能 保持井眼畅通 注水泥塞的管柱应使用不带钻头 钻铤和 稳定器的光钻杆或油管 有条件时管柱下部应根据具体情况在 管柱下部加装钻杆或油管扶正器 并在注水泥塞期间上下活动 或旋转管柱 水泥浆试验条件应按照挤水泥条件确定 水泥浆稠化时间应为注水泥和顶替时间及起钻和循环时间之和 附加 1 2h 水泥浆滤失量控制的技术指标可结合井下具体情况 参照第二十六条确定 注水泥塞应使用前置液和后置液并进行相 容性试验 替浆结束后应将注水泥塞管柱上提至预计 水泥面至少 1 个立柱以上 同时应控制上提注水泥塞管柱的速 度 防止污染水泥塞 水泥塞候凝时间一般为 24 48h 侧钻水 泥塞 36 72h 一般采用钻进方式加 20 100KN 钻压检验水泥 34 41 塞质量 报废井及封堵底水的水泥塞应加压检验 探水泥塞面时应采取安全措施防止未凝固 水泥固结钻具或憋泵 1 钻软水泥时应控制钻压 并在钻水泥塞前处理好钻井液 2 不应完全依靠水泥浆化验结果确定水泥浆凝固时间 宜 假定井下温度低于水泥浆试验温度 3 不应完全依赖悬重变化判断水泥面 宜假定探水泥塞面 时水泥浆未凝固 4 井眼较大时应在理论预计的水泥面位置以上 2 个立柱开 始循环洗井 井眼较小时应在理论预计的水泥面位置以上 3 4