试论钻井固井技术在钻井工程中重要量

论文导读：到的许多技术难题，基本满足了勘探开发的需求。【关键词】固井支撑套管成本特殊性在钻井过程中常常遇到井漏、井塌、井喷等复杂情况，影响正常钻进，严重时甚至导致井眼报废。遇到上述情况就应下套管固井，封隔好复杂地层后，再继续钻进，直到建立稳定的油气通道为止。因此，为了优质快速钻达目的层，保证油气田的开采，就
【摘 要】 固井作业不仅关系到油气井能否顺利完成，还影响到投产后油气井质量的好坏、油气井寿命的长短及油气井产量的高低，而且其成本在整个钻井工程中也占有很大的密度。固井技术发展一直都围绕如何进一步提高固井质量及减少固井事故这一最终目的来发展。固井又是一个系统工程，影响因素复杂多样，具有其特殊性。经过不断地科研攻关和生产中解决现场实际问题的技术积累，固井技术取得了长足进步，形成了不少先进、实用的固井特色技术，解决了钻井过程中遇到的许多技术难题，基本满足了勘探开发的需求。
【关键词】 固井 支撑套管 成本 特殊性
在钻井过程中常常遇到井漏、井塌、井喷等复杂情况，影响正常钻进，严重时甚至导致井眼报废。遇到上述情况就应下套管固井，封隔好复杂地层后，再继续钻进，直到建立稳定的油气通道为止。因此，为了优质快速钻达目的层，保证油气田的开采，就要采用固井技术。
1 固井的目的

1.1 确保油、气、水的有效分离

固井工程不仅关系到钻进的速度和成本，还影响到油气田的开发。如果油、气层与水层间水泥固结不好，层间互相窜通，那么会给油气田开发带来很大困难。当油、气层压力大于水层压力时，油、气便会窜入水层内，既污染了水层又影响到油气的产量；当水层压力大于油、气层压力时，水便窜入油气层内，造成油田开发早期出水，严重时会水淹破坏整个油气田。因此，必须确保固井质量，对地层内不同源于：大专毕业论文www.7ctime.com
类型的流体有效封隔。

1.2 支撑套管和井口装置，建立油气通道

钻完井工艺要求固井后套管与地层间在水泥作用下应具有良好的胶结，因为固井后水泥环不仅要支撑套管的重量，而且要承受安装在套管上井口装置的重量，准备下一次开钻或完井投产。若水泥封固质量差，则会导致套管下沉或井口装置的不稳定，影响正常作业或油气通道的建立。

1.3 保护上部砂层中的淡水资源不受下部岩层中油、气、盐水等液体的污染

1.4 油井投产后，为酸化压裂进行增产措施创造了先决有利条件

2 固井技术发展现状

2.1 深井、超深井固井技术基本形成

随着油田勘探开发的不断深入，高压井、高含硫井以及复杂结构井等也越来越多，固井难度也随之越来越大，问题及难点也越来越多。这些问题和难点主要来自于天然气业务跳跃式发展、开发技术的不断深入、新工艺新技术的应用等，深井、超深井固井在套管下入、抗高温水泥浆体系选择、抗高温前置液、施工工艺方面提出了更高的要求，通过联合攻关及引进国外先进的抗高温、防窜外加剂等项技术，取得很大成功。

2.2 高密度、超高密度水泥浆固井有待进一步提高

在高密度、超高密度水泥浆固井方面，虽然保证了固井的成功，但是固井质量普遍较差，还需要在高性能加重剂、外加剂、水泥浆体系优化、提高顶替效率、固井工艺、水泥浆现场配制方面做深入的研究工作。

2.3 深层气井环空气窜问题依然还很严重

气窜是一个世界性难题，国内尽管做了许多工作，也只能说基本上弄清了气窜的机理，但还没有找到针对高压气井固井防气窜的切实有效的解决办法。目前深层气井固井质量普遍较差，固井施工中问题和固井后环空带压问题突出，给以后的生产带来了巨大的隐患。这些情况说明深层气井固井在环空气窜问题上还没有得到根本解决，急需我们进一步深入研究。
3 套管强度设计及校核

3.1 固井工程的要求

套管在一口井的总成本中，往往是各单项成本中最高的一项。套管强度设计必须遵循既安全又经济的原则。而固井工程是钻井工程中最关键复杂的作业。固井质量的好坏关系到油井能否正常投产和油田寿命的长短。固井质量的关键所在就是下入井内的套管柱的强度和环形空间的密封问题。

3.2 套管设计准则

有效外载的确定：有效外载的确定必须按预计可能出现的最大载荷计算。如塑性蠕变地层，吸水膨胀地层，易垮蹋地层等，有效外挤压力应按上覆压力计算。
确定套管实际强度：目前，大多数设计所选套管的强度都是按API强度，而API标准的抗拉强度，抗内压强度及抗挤强度都是单轴强度，即没有考虑有效外载对套管强度的影响。计算表明，有效拉力使套管抗挤强度减少，而使抗内压强度增加；有效外挤压力使抗拉强度减少，而使抗内压强度增加；有效内压则使抗挤强度和抗拉强度都增加。因此，套管设计时必须考虑三轴应力对套管强论文导读：如安全系数法，拉力余量法，最大载荷法等。虽然设计方法没有实质区别，但套管外载和强度计算方法却不完全一样的，其设计结果也不完全一样。例如，同一层套管用等安全系数法，最大载荷法，拉力余量法，三轴应力法等设计出的结果是不一样的。所有这些设计方法中，能够综合反映套管实际工况和受力特点的是三轴应力设计。三轴应力设计
度的影响。
外载方式对套管强度的影响：所谓外载作用方式是指外载是均布的还是非均布分布的。在非均布外载条件下，套管的强度尤其是抗挤强度会大大降低。在深井复杂条件下，必须考虑非均布外载对套管强度的影响，否则将引起套管挤毁事故。
温度应力对套管强度的影响：在深井复杂条件下或热力开采时，井下温度变化很大，由于温度的变化将使套管承受额外的温度应力。研究表明，固井后温度变化引起的热应力使套管受到的外挤压力增加。所以，当井内温度变化较大时应考虑温度应力的影响。
套管缺陷的影响：现场上所使用API标准套管都不是理想的园管，而是具有一定的椭圆度和偏心度，甚至有微裂纹等缺陷。这些缺陷将在一定程度上影响套管的强度。
套管磨损预测：对于深井钻井，技术套管磨损预测也是十分必要的。因为在深井条件下不可避免地会发生井斜，由于井斜会使得钻柱接头与套管壁接触旋转，从而引起套管内壁磨损。如果磨损量超过一定值，将引起套管挤毁。
套管类型的影响：对于一口井，特别是深井由于钻井工艺技术的需要一般都是由表层，技术和油层套管组成，由于套管类型不同，所受外载也不相同，必须分别考虑。
安全系数：安全系数反映了套管强度安全程度，设计系数太大，偏安全，会造成经济上的浪费；设计系数太小，会造成套管损坏事故。设计系数的取值，直接关系安全与成本，必须仔细考虑。按API标准具体数值如下：
*.抗内压强度系数；
*.抗挤压强度系数；
*.抗拉强度系数。

3.3 套管强度设计方法

套管强度设计方法很多，其实质并无多大区别，都是使套管的强度大于所承受的有效外载一定的安全余量。这个余量既可以用安全系数，也可以用强度余量。如安全系数法，拉力余量法，最大载荷法等。
虽然设计方法没有实质区别，但套管外载和强度计算方法却不完全一样的，其设计结果也不完全一样。例如，同一层套管用等安全系数法，最大载荷法，拉力余量法，三轴应力法等设计出的结果是不一样的。所有这些设计方法中，能够综合反映套管实际工况和受力特点的是三轴应力设计。三轴应力设计是目前最先进的，既安全又经济的套管设计方法。所以，本设计以三轴应力设计为基础，同时考虑非均布载荷，套管椭圆度和偏心度，温度应力等对套管强度的影响，从而达到既安全又经济的目的。