固井技術(shù)基礎(chǔ)

1、固井技術(shù)基礎(chǔ)（量大、多圖、易懂）概述1、固井的概念為了達(dá)到 加固井壁，保證繼續(xù)安全鉆進(jìn)， 封隔油、氣和水層，保證勘探期間的分層測(cè)試及在整個(gè)開(kāi) 采過(guò)程中合理的油氣生產(chǎn)等目的而 下入優(yōu)質(zhì)鋼管，并在井筒與鋼管環(huán)空充 填好水泥的作業(yè)，稱為固井工程。2、固井的目的1 .封隔易坍塌、易漏失的復(fù)雜地層，鞏固所鉆過(guò)的井眼，保證鉆井順利進(jìn)行；2 .提供安裝井口裝置的基礎(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，防止不同壓力的油氣水層間互竄，為油氣的正常開(kāi)采提供有利條件；4 .保護(hù)上部砂層中的淡水資源不受下部巖層中油、氣、鹽水等液體的污染；5 .油井投產(chǎn)后，為 酸化壓

2、裂進(jìn)行增產(chǎn)措施創(chuàng)造了先決有利的條件；3、固井的步驟1 .下套管套管與鉆桿不同，是一次性下入的管材，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，要做套管柱的結(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)套管的強(qiáng)度，確定套管的使用壁厚，鋼級(jí)和絲扣類型 。2 .注水泥注水泥是套管下入井后的關(guān)鍵工序，其作用是將套管和井壁的環(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的通道。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。表層套管的頂端要安套管頭的殼體。各層套管的頂端都掛在套管頭內(nèi)，套管頭主要用來(lái)支撐技術(shù)套管和油層套管的重量，這對(duì)固井水泥未

3、返至地面 尤為重要。套管頭還用 來(lái)密封套管間的環(huán)形空間，防止壓力互竄。套管頭還是 防噴器、油管頭 的過(guò)渡 連接。陸地上使用的套管頭上還有兩個(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，要做套管頭密封的耐壓力檢查，和與防噴器聯(lián)接的密封試壓。探套管內(nèi)水泥塞后要做套管柱的 壓力檢驗(yàn)，鉆穿套管鞋23米后（技術(shù)套管）要做 地層壓裂 試驗(yàn)。生產(chǎn)井要做 水泥環(huán)的質(zhì)量 檢驗(yàn)，用聲波探測(cè)水泥環(huán)與套管和井壁的膠結(jié)情況 。固井質(zhì)量的全部 指標(biāo)合格后，才能進(jìn)入到下一個(gè)作業(yè)程序。4、固井的方法1 .內(nèi)管柱固井把與鉆柱連接好的插頭插入套管 浮箍或浮鞋 的密封插

4、座內(nèi)， 通過(guò)鉆柱注入水泥進(jìn)行固井作業(yè)，稱為 內(nèi)管柱固井。內(nèi)管柱固井主要用于大尺寸（1630 ）導(dǎo)管或表層套管的固井。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，然后投頂塞，開(kāi)始替泥漿。底塞落在浮箍上被擊穿。頂?shù)兹鰤?，固井結(jié)束。3 .尾管固井尾管固井是用鉆桿將尾管送至懸掛設(shè)計(jì)深度后，通過(guò)尾管懸掛器把尾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。=井深結(jié)構(gòu)=4 、井身結(jié)構(gòu)的概念井身結(jié)構(gòu)是指由直徑、深度和作用各不相同，且均注水泥封

5、固環(huán)形空間而形成的軸心線重合的一組 套管與水泥環(huán)的組合。5 、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的水泥環(huán)等組成。1 .導(dǎo)管：井身結(jié)構(gòu)中下入的第一層套管叫導(dǎo)管。其作用是保持井口附近的地表層。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。其作用是封隔上部不穩(wěn)定的松軟地層和水層。3 .技術(shù)套管：表層套管與油層套管之間的套管叫技術(shù)套管。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)為鉆至目的地層而下的套管，其層次由復(fù)雜層的多少而定。作用是封隔難以控制 的復(fù)雜地層，保持鉆井工作順利進(jìn)行。4 .油層套管：井身

6、結(jié)構(gòu)中最內(nèi)的一層套管叫油層套管。油層套管的下入深度取決于油井的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100150米。其作用封隔油氣水層，建立一條供長(zhǎng)期開(kāi)采油氣的通道。5 .水泥返高：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)平面之間的距離。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)鉆頭所鉆井的最后位置之間的距離。2 .套管深度：從轉(zhuǎn)盤(pán)上平面到套管鞋的深度。3 .人工井底：鉆井或試油時(shí)，在套管內(nèi)留下的水泥塞面叫人工井底。其深度是從轉(zhuǎn)盤(pán)上平面到人工井底之間的距離。=固井方法=1、內(nèi)管柱固井如上圖所示，把與鉆柱連接好的插入頭插入套管浮箍/鞋的密封插座內(nèi)，然

7、后通過(guò)鉆柱注水泥進(jìn)行固井作業(yè)，稱為內(nèi)管柱固井。內(nèi)管柱固井主要用于大尺寸（1630 ）導(dǎo)管或表層套管的固井，其優(yōu)點(diǎn) 為：在無(wú)大尺寸膠塞、水泥頭的情況下，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)水泥漿的污染；減小水泥漿的浪費(fèi)，有效保證固井質(zhì)量。2、單級(jí)雙膠塞固井單級(jí)雙膠塞套管固井是海上鉆井最常用的固井方法，它是采用雙套管膠塞（頂、底塞）進(jìn)行固井的，其工藝流程如圖所示。一般地，自升式平臺(tái)或?qū)Ч芗苌系墓叹褂闷胀ㄌ坠苣z塞，而浮式平臺(tái)上的固井使用 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，各附件的功能在以后的章節(jié)里會(huì)講述。3、尾管固井尾管固

8、井是用鉆桿將尾管送至懸掛設(shè)計(jì)深度后，通過(guò)尾管懸掛器把尾管懸掛在外層套管上，然后開(kāi)始注水泥作業(yè)的固井方法。尾管懸掛器可分為機(jī)械式和液壓式兩種類型，我們通常使用的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)，平衡水泥塞是最常用的方法。注水泥塞時(shí)，首先將鉆具下至注水泥塞設(shè)計(jì)深度的頂部，注水泥并替出水泥漿保證管內(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示。5、擠水泥擠水泥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)入地層中的注水泥作業(yè)，典型擠水泥作

9、業(yè)如上圖所示。=固井水泥漿=油井水泥是一種水硬性膠凝材料 ，它與水按一定的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)度和滲透率的水泥石 。1）水泥水化過(guò)程油井水泥的水化是放熱反應(yīng)，按其水化速度和結(jié)構(gòu)的形成，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的幾分鐘時(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 余的水份充滿于水泥顆粒之間，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的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

10、明顯變慢，此期，水泥漿的流動(dòng)性能相對(duì)比較穩(wěn)定，水泥漿的泵送入井應(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)向水泥顆粒的深處發(fā)展，礦物表面的水化硅酸鈣凝膠脹開(kāi)，水化過(guò)程又加 速進(jìn)行，產(chǎn)生的水化物交互生成網(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，體系的孔隙度、滲透率逐漸降低，強(qiáng)度逐漸增加， 硬化成微晶結(jié)構(gòu)的水泥石。這一段時(shí)期，隨著水泥石滲透率的不斷降低，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。硬化期的明顯特征是強(qiáng)度增長(zhǎng)，這也是固井所期求的。2）油井水泥常用外加劑由于井

11、下環(huán)境比地面條件惡劣得多，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)度等都具有更高的要求，采用純水泥已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足工藝技術(shù)要求，必須依靠外加劑來(lái)調(diào)節(jié)其使用性能。目前，常用外加劑的種類主要有：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，其主要作用如下：緩凝劑：主要是延長(zhǎng)水泥漿稠化時(shí)間或凝結(jié)時(shí)間。促凝劑：主要是縮短水泥漿稠化時(shí)間以及增大水泥石的早期抗壓強(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：用以改善水泥漿的流動(dòng)性能，有利于水泥漿在低泵速泵壓

12、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?？垢邷貜?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=1、浮鞋與浮箍油田開(kāi)發(fā)早期用的是 承托環(huán)（阻流環(huán)），又稱為浮箍，其作用是注水泥時(shí)用來(lái)控制膠塞的下行位置， 以確保管內(nèi)水泥塞長(zhǎng)度、防止水泥漿倒流。但它靠金屬與尼龍的密封，密封效果差、承壓能力低，因此逐漸被淘汰。浮鞋或浮箍是能產(chǎn)生浮力的套管引鞋或接箍。引鞋是用來(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。浮鞋除具有引鞋的作用一 外回流。在下套管過(guò)程中，使環(huán)空鉆井液保持流動(dòng)。浮箍也具有 防止水泥漿回流的作用，同時(shí)還具有在

13、固井時(shí)膠塞碰壓、限制人工井底的深度和套管柱下底腳水泥塞的高度的 作用，從而保證油層套管底部的封固質(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。分類按套管下井時(shí)鉆井液進(jìn)人方式的不同，浮鞋浮箍可分為普通型和自灌型；按回壓裝置的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)壁附著的 雜質(zhì)等，確保水泥漿柱不被替空，從而保證套管鞋外的固井質(zhì)量。同時(shí)可作為防止水泥回流的備用。浮箍是用來(lái)控制套管柱內(nèi)水泥塞的高度，它兩端都有扣，可以連接于任意兩套管之間，而浮鞋只是一端有母扣，只能位于套管的最前端。浮箍和浮鞋有水泥式的和金屬的，浮

14、鞋一般在套管的最下端，而浮箍一般在浮鞋上端一點(diǎn)，在雙級(jí) 注水泥的時(shí)候也會(huì)加個(gè)浮箍，基本作用就是用來(lái)防止注水泥時(shí)水泥漿倒返。=套管=1、套管分類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，封隔海底面以下的疏松易塌地 層，用以支承表層、技術(shù)和油層套管的重量。2 .表層套管表層套管用來(lái)封隔上部不穩(wěn)定的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的重量。3 .技術(shù)套管或中間套管技術(shù)套管主要用來(lái)封隔難以控制的

15、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)層和其他地層封隔開(kāi)，把不同壓力的油、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)，并能滿足合理開(kāi)采油、氣和酸化壓裂等增產(chǎn)措施的要求。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)套管的尾管稱為鉆井尾管。2. 用鉆井尾管的意義? 封隔漏失層、高壓層等；? 節(jié)約鉆井成本；? 滿足使用復(fù)合鉆具要求；? 控制套管磨損（滿足后期回接）。3. 生產(chǎn)尾管生產(chǎn)尾管功能相當(dāng)于生產(chǎn)套管的尾管稱為生產(chǎn)尾管。4. 使用生產(chǎn)尾管的意義：? 封隔油、氣、水層；? 節(jié)約鉆井成本；? 滿足使用復(fù)合油管

16、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” 、 4-1/2 ” ；= 固井設(shè)備 =1 、固井設(shè)備基本構(gòu)成2 、其它設(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

17、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）的極右位置向左移動(dòng)時(shí)，活塞右側(cè)腔室的容積增大，其中壓力降低。吸入口的液體就在大氣壓力和泵缸內(nèi)壓力的壓力差作用下，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)，工作腔室的容積逐漸減小，進(jìn)入泵缸中的 液體受到活塞的擠壓，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)灰罐輸灰的壓力和出灰量的波動(dòng)。?二次氣化:氣化氣通過(guò)氣化囊的纖維網(wǎng)孔流入罐內(nèi)

18、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：平衡閥自動(dòng)調(diào)節(jié)排氣閥的開(kāi)口大小，使得緩沖罐頂部的壓力恒定在69PSI。A處的壓力=頂部B處氣壓（69PSI） +干灰水泥的壓力（高度乘密度）。= 套管附件 =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，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，上膠塞在重力和頂替液的推動(dòng)下，離開(kāi)上膠塞所在內(nèi)腔（釋放指示銷有顯示），驅(qū)替水泥漿并清刮套管內(nèi)壁直到

19、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固井，提升短節(jié)和旋轉(zhuǎn)軸承機(jī)構(gòu)的作用同鉆桿水泥頭的對(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)的手柄，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的推動(dòng)下，沿鉆桿內(nèi)腔落到懸掛器球座上，在泵壓的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)鉆桿塞擋銷機(jī)構(gòu)的手柄，使擋銷從鉆桿塞內(nèi)腔收回，鉆桿塞便在泵送液體的推動(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，在泵壓的作用下剪切釋放尾管膠塞。膠塞2、

20、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)的井口工具。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的內(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。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)度和人工井底的規(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。其中要求合格的水泥環(huán)段，對(duì)于淺于2000 米的井不少于10 米，深于2000 米的井不少于20

21、 米。2 、為了保證套管管鞋封固質(zhì)量，油層套管采用雙塞固井時(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。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，主要是為了滿足采油方面的需要。4 、其中第二條是為了防止上膠塞下行時(shí)所刮下的套管內(nèi)表面上的液膜漿體污染水泥漿，而影響套管鞋附近的水泥封固質(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)有的也采用10%） 以內(nèi)為優(yōu)等，30% 為合格；聲幅超過(guò)30% 的井段則視為水泥封固不合格。聲幅測(cè)井一般在

22、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)井水泥的水化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，其凝結(jié)過(guò)程中所放出的熱量通過(guò)套管傳給套管內(nèi)液體，可使井內(nèi)溫度上升一定數(shù)值，如6 20 。而環(huán)空中沒(méi)有水泥的井段，井內(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)空中的返高位置，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)井是根據(jù)聲學(xué)原理所進(jìn)行的測(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的波陣面發(fā)散，通過(guò)不同的介質(zhì)和路線后傳播到接收器。最先到達(dá)接收器的是沿著套管傳播的滑行波 （叫

23、套管波）所產(chǎn)生的折射波，其次是傳到地層后又傳播回來(lái)的地層波，盡管在鉆井液內(nèi)聲波的傳播距離最短，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)井記錄的是最先到達(dá)的套管波的首波幅度。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）。套管波的衰減程度和套管內(nèi)外介質(zhì)性質(zhì)及期分布有關(guān)。因?yàn)楣軆?nèi)鉆井液的分布及性質(zhì)是不變的，因此向管內(nèi)散失的能量為恒定值 。在此基礎(chǔ)上的套管波的衰減程度就將取決于管外水泥與套管的膠結(jié)情況。實(shí)驗(yàn)證明，在其它條件不變的情況下，套管首波幅度的對(duì)數(shù)與套管周?chē)辔茨z結(jié)部分所占套管周長(zhǎng)的百分?jǐn)?shù)之間存在線性關(guān)系，即與套管膠結(jié)的水泥越多，所接收的聲幅

24、越上，而當(dāng)管外全為鉆井液時(shí)，所接收的聲幅最大。由測(cè)量線路把所接收的聲幅大小轉(zhuǎn)變成與之成比例的電壓大小，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)情況的聲幅測(cè)井曲線。應(yīng)用聲幅測(cè)井曲線檢測(cè)水泥環(huán)質(zhì)量是通過(guò)相對(duì)幅度進(jìn)行的（以環(huán)空內(nèi)全為鉆井液的自由套管段的聲幅值為基準(zhǔn)）。相對(duì)幅度= 目的段聲幅曲線幅度/ 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)量記錄的是套管首波幅度。聲波變密度測(cè)井（VDL ，簡(jiǎn)稱變密度測(cè)井）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，再用一定的方法顯示，以評(píng)價(jià)水泥環(huán)質(zhì)量的測(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

25、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。三維動(dòng)畫(huà)| 固井技術(shù)= 固井技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展=1 、概述固井作業(yè)是油氣井鉆井工程中最重要的環(huán)節(jié)之一，其主要目的是封隔井眼內(nèi)的油層、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 年的努力，國(guó)內(nèi)外固井技術(shù)有了很大的的進(jìn)步。主要表現(xiàn)在:油井水泥的擴(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 200 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，

26、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。復(fù)雜的地層固井技術(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)施工的準(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?；舅嘣黾恿怂崛芩唷⒏呒?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)

27、量和保護(hù)油氣層的主要技術(shù)手段。據(jù)美國(guó)統(tǒng)計(jì)，固井外加劑的用量占油田化學(xué)劑的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、抗鹽和抗高溫的高性能降失水劑? 用于深水固井的特殊外加劑? 泡沫水泥漿外加劑? 改善水泥石性能的外加劑? 滿足特殊地質(zhì)條件下的水泥外加劑3 2) 固井技術(shù)1 、 CemCRETE 固井技術(shù)為解決異常壓力固井問(wèn)題，道威爾斯倫貝謝公司于1998 年底研究開(kāi)發(fā)了CemCRETE 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種以上不同直徑的顆粒，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

28、石的抗壓強(qiáng)度和降低水泥石的孔隙度和滲透率。CemCRETE 固井技術(shù)應(yīng)用密度為cm3 的低密度水泥漿，24h 抗壓強(qiáng)度大于14MPa ，水泥石的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(PDO) 采用密度為cm3 的高密度水泥漿技術(shù)成功地解決了Sarmad 油田井深為4800m 的 深井膏鹽層的高壓固井問(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的現(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)?，通過(guò)穩(wěn)泡劑使之形成穩(wěn)定且相互獨(dú)立的泡沫水泥漿，化學(xué)泡沫

29、水泥漿在國(guó)內(nèi)很多油田應(yīng)用取得了較好的效果。3 、防竄固井技術(shù)人們對(duì)環(huán)空氣(水 )竄的形成原因、影響因素、氣竄的物理過(guò)程、預(yù)測(cè)方法及防氣竄水泥漿體系做了大量的研究工作，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)水泥漿防氣竄性能的模式與方法，它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刂笇?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)是指在泥漿中加入一些可水化的材料，使鉆井液可在一定條件下轉(zhuǎn)變成具有一定強(qiáng)度的固井液的技術(shù)。該技術(shù)有利于提高固井

30、質(zhì)量，尤其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的關(guān)注，被認(rèn)為是傳統(tǒng)固井作業(yè)的一次革命。淡化了頂替效率及頂替技術(shù)。MTC 的應(yīng)用美國(guó)在開(kāi)采了56 年的某油田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)的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、氣層等特殊復(fù)雜地層固井問(wèn)題，美國(guó)貝克休斯公司研制開(kāi)發(fā)了水泥漿膨脹的長(zhǎng)裸眼封隔器，可通過(guò)水泥漿進(jìn)行膨脹

31、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)，滿足測(cè)試、生產(chǎn)需要。為適應(yīng)欠平衡鉆井技術(shù)的需求，美國(guó)貝克公司研制開(kāi)發(fā)了在欠平衡條件下，下入尾管專門(mén)井下裝置，從而保證了全過(guò)程欠平衡作業(yè)的實(shí)施。遙控水泥頭。減少了開(kāi)擋銷釋放膠塞的時(shí)間，保證了施工的連續(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)施憋壓座掛的技術(shù)問(wèn)題，國(guó)內(nèi)研制開(kāi)發(fā)了專門(mén)用于大斜度、水平井尾管固井的送球器。（四 ） 水泥漿頂替技術(shù)美國(guó)道威爾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)紊流的條件下采用有效層流固井技術(shù)取得了較好的現(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的技術(shù)問(wèn)題，提

32、出了紊流塞流復(fù)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)紊流和塞流的水泥漿流變性能要求以及相應(yīng)的水泥漿流變性能設(shè)計(jì)方法。較好地解決了深井井眼不規(guī)則的固井問(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)的注水泥動(dòng)態(tài)模擬與設(shè)計(jì)系統(tǒng)，提高了固井設(shè)計(jì)的針對(duì)性和準(zhǔn)確性。美國(guó) LANDMARK 、道威爾斯倫貝謝、哈里伯頓公司都擁有先進(jìn)的固井設(shè)計(jì)及作業(yè)評(píng)價(jià)系統(tǒng)。（六 ） 注水泥設(shè)備美國(guó)是生產(chǎn)成套固井設(shè)備的主要廠家，主要包括哈里伯頓、道威爾斯倫貝謝和BJ 公司，中國(guó)主要是江漢石油管理局第四石油機(jī)器廠。水泥漿的密度最高可精確控制在cm3 以內(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)展的需求，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)的失水儀、稠化儀、膠凝強(qiáng)度儀外，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)注水泥環(huán)空氣竄