矿盐固井方案.docx
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矿盐固井方案
矿盐LS-1井固井方案
1、Φ339.7mm表层固井
1.1基础资料
（1）本次固井目的：
封固上部未成岩地层，为二开钻进创造安全条件；
（2）固井方式：
内插法固井
（3）井身结构及套管程序
开钻次序
钻头尺寸井深
mmm
套管尺寸井深
mmm
水泥返深
m
备注
一开
444.5401
339.7400
地面
内插法固井
（4）钻井液类型及下套管前钻井液主要性能
膨润土泥浆：
密度g/cm3
粘度（s）
1.10
60
1.2管串结构
（1）套管数据
套管外径
钢级
壁厚
扣型
单位重量
套管下深
封固井段
339.7mm
J55
9.65mm
短圆
81.18kg/m
400--0m
400--0m
（2）入井管串结构（自下而上）：
（1）Φ339.7mm可钻浮鞋＋Φ339.7mm套管（2根）浮力计算为20m（J55×9.65mm）＋Φ339.7mm浮箍（带内插座）＋Φ339.7mm套管串（J55×9.65mm）＋Φ339.7mm联顶节。
（2）插入管串结构：
插入头＋127mm钻杆＋方钻杆。
（3）插入头以上2根钻杆加钻杆扶正器（127mm339.7mm）共2只
从浮箍上部1根套管往下，所有管串用套管丝扣胶粘接（丝扣胶涂在公扣上）。
1.3固井难点及主要技术措施
（1）由于套管在替泥浆过程所受的浮力大，确保一开套管在水泥浆上返过程中不被浮起为，实际泥浆密度应在1.10g/cm3以上；
浮力计算公式
水泥浆对套管浮力：
W=P×L×V
W=1.85×400×90.65=67081Kg
管内重量：
Wn=Wg+Wm+Wp
套管重量：
Wg=81.18×400=32720Kg管内水泥浆重量：
Wm=80.6×1.85×20=2982.2Kg管内泥浆：
Wp=80.6×1.10×380=33690.8Kg
总重量：
69393Kg管内重量-管外重量=2312Kg
泥浆密度>1.10g/cm3时套管不会上浮
（2）坐封力根据循环最高泵压由固井施工指挥现场计算,为在泵压出现异常情况下顺利施工,实际施加坐封力应为计算值的2倍；建议在井口将套管用钢丝绳绑好；
（3）泥浆开钻，插入法固井。
下套管前循环泥浆，井底无沉砂后才能下入；
（4）下套管按API规定的最佳扭矩上扣，控制套管下放速度，使管外泥浆返速与钻进时管外返速相近，以防压漏地层导致井壁坍塌，套管内严禁落物；
（5）内插管坐封要平稳,密封要可靠,密封插头下井前要涂抹黄油；坐封后，缓慢开泵循环泥浆，防止套管上行，如果套管内无泥浆溢出，则说明密封插头处密封良好，即可按设计注入水泥浆；
（6）如果施工结束后水泥未返出地面或井口水泥面下沉，必须从井口环空注水泥浆补充；
（7）如内插法固井失败,则建议采用常规方法固井,其它措施根据现场情况具体定。
（8）控制替入钻井液量，避免底部替空。
1.4有关施工参数计算
（1）.水泥浆量与水泥量计算
井段，m
段长
m
井径
mm
套管外径
mm
环容
l/m
容积
m3
合计m3
自
至
0
400
400
533.4
339.7
132.83
53.1
54.7
水泥塞容积m3
1.6
注水泥浆量附加20%
设计水泥浆量
66m3
设计水泥量
80t
（2）.管柱内顶替量计算
管体外径mm
管体壁厚mm
管体内径
mm
每米容积
l/m
分段长度m
分段容积
m3
127
9.19
108.6
9.16
0-380
3.48
累计顶替量，m3
3.48
（3）.最高施工压力预测
①管内液柱压力
P内=0.01×1.1×380+0.01×1.85×20=4.55MPa
②管外液柱压力
P管外=0.01ｒh＝0.01×1.85×400=7.4MPa
③静液压差
P静=P管外-P内=7.4-4.55=2.85MPa
④P循环=2MPa
⑤P附加=1MPa
⑥固井施工最大泵压
Pmax=P静+P循环+P附加=2.85+2+1=5.85MPa
（4）.坐封压力
F坐封=Pmax×S密封×0.1=5.85Mpa×7.854×10-3m2
=45.95KN
建议下压8吨
（5）.施工程序及压力、时间预计
序号
工作内容
液体密度（g/cm3）
排量
（m3/min）
液体量
（m3）
施工时间预计（min）
预计泵压（MPa）
1
注隔离液
1.0
1.0
8.0
10
2
2
注水泥浆
1.85
1.0
66
64
1
3
替清水
1.0
1.0
3.5
3
4
4
起钻
/
50
/
5
施工时间累计
/
/
/
127
/
1.5水泥浆设计
（1）水泥浆性能要求
针对地层特点,采用早强水泥浆体系设计,满足现场施工的要求，水泥浆性能满足以下条件：
水泥浆试验条件及要求
实验温度：
300C，实验压力：
0.1MPa
水泥浆密度：
1.85-1.90g/cm3,
稠化时间≥120-150min。
抗压强度24h大于14MPa
（2）配方
水泥类型：
API油井G级水泥；
G级水泥＋配浆水。
1.6施工准备
（1）、井眼准备
1）对起钻遇阻、卡井段做短程起下钻或划眼，确保井下无沉砂、无键槽，套管下入顺利。
2）调整好泥浆性能，在保证井下安全的前提下，尽量降低粘切，降低含砂量，使之具有良好的稳定性和流变性。
（2）、设备准备
1）检查、准备下套管工具：
吊卡、大钳、灌泥浆管线等。
2）下套管前对所有设备、仪表全面检查，保证安全可靠，运转正常。
3）各台泥浆泵要求上水良好，高压管汇无刺漏。
4）认真检查悬吊系统，井口、游车、天车一条线，下套管前应根据大钩负荷更换大绳，确保下套管安全。
（3）、下套管作业
1）套管及附件、工具等送井后要认真检查：
通径、丈量、清洗丝扣，不合格套管严禁下入。
2）按下入次序对套管进行编号、记录。
3）仔细检查入井附件及工具，在地面进行认真检查和必要的性能试验合格后方可入井。
4）套管及附件、工具上钻台时要戴好护丝，严禁碰撞。
5）下入下部附件时，底部套管要涂丝扣胶，并在场地上接成立柱，用铆钉加固，其它套管丝扣涂好螺纹密封脂。
6）按设计要求安装套管扶正器。
7）控制下放速度，每根套管不少于30秒。
8）下套管中途禁止停顿，根据情况可以在3～5米范围提放管柱，防止粘卡，并时刻注意悬重变化。
9）下套管及时灌满泥浆，采用逐根灌浆，并每下入10根灌满泥浆一次。
10）下完套管后先灌满泥浆，再小排量开泵循环洗井，调整好泥浆性能。
（4）、固井施工准备工作
井队：
1）准备固井用水100m3并有相应的阀门控制，备好放水管线，供固井队配制配浆水用。
2）内插头插入时，注意平稳下放，以免损坏浮箍。
3）插入后开泵循环，检验内插头密封情况。
4）固井施工过程井队要密切注意井口返出情况。
5）做好水泥浆密度及固井时效记录。
6）固井注水泥快结束时，做好起钻准备工作，起钻要迅速。
固井队：
1）为保证施工安全，做好水样化验后，方可施工.
2）检查注水泥设备、压风机、供水泵等固井设备，确保运转正常、施工连续。
3）严格按照设计要求注入前置液、水泥浆等液体，确保水泥浆密度均匀。
2、Φ244.5mm套管固井
2.1基础资料
（1）本次固井设计井深：
3152m，
（2）Φ244.5mm技术套管固井设计原则：
封隔地层，为下次开钻做好准备；
（3）固井方式：
常规固井
（4）井身结构及套管程序
开钻次序
钻头尺寸井深
mmm
套管尺寸井深
mmm
备注
一开
444.5401
444.5400
内插法
二开
311.13152
244.43150
常规一次性注水泥
（5）泥浆性能：
聚合物防塌钻井液
密度g/cm3
粘度（s）
API滤失量（ml）
泥饼（mm）
切力（Pa/Pa）
PH
含砂（%）
1.35
55
<4
<0.5
4-8
9
<0.3
2.2管串结构
（1）套管数据：
套管外径
钢级
壁厚
扣型
公称质量
下入井段
封固井段
244.5mm
N80
11.99
长圆
70.01
600-0
600--0
244.5mm
N80
11.05
长圆
64.79
2600-600
2600-600
244.5mm
N80
11.99
长圆
70.01
3150-2600
3150-2600
（2）入井管串结构（自下而上）
（1）套管串结构：
可钻浮鞋+2根套管+可钻浮箍+套管串+套管串+联顶节。
（2）套管扶正器（121/495/8）：
3150~2000m每2根套管1只弹性，55只；
2000~1500m每3根套管1只弹性，20只
1500~400m每10根套管1只弹性，10只
400~0m每5根套管1只刚性，8只；
共85只弹性，8只刚性
从浮箍上部1根套管往下，所有管串用套管丝扣胶粘接（丝扣胶涂在公扣上）。
2.3固井难点及主要技术措施
（1）、固井难点
1）该层技术套管封固井段达到3150m，封固井段比较长，替浆压力高；
2）长封固段固井环空压力高，易压漏地层造成低返；
3）大井径长封固段固井，水泥浆易发生窜槽、砂堵憋泵和失重等危险，对水泥浆要求高。
（2）、技术措施：
1）采用两凝水泥浆体系，领浆采用低密度水泥浆体系，密度为1.55-1.60g/cm3，尾浆采用1.55-1.60g/cm3的水泥浆，领尾浆界面为2000m；
2）进行流变学平衡压力固井设计，在不压漏地层的情况下，尽量提高施工排量，提高顶替效率；
3）替浆压力比较高，需要配制1.60g/cm3的钻井液80m3，降低压差；
2.4有关施工参数计算：
（1）、井径数据
井深,m
平均井径
mm
井径扩大率
%
自
至
0
400
320.4
400
3150
342.21
10
（2）、水泥浆量与水泥量计算：
井段，m
段长
m
井径
mm
套管外径
mm
环容
l/m
容积
m3
合计m3
自
至
0
400
400
320.4
244.5
33.67
13.47
137.28
400
3150
2750
342.21
244.5
45.02
123.81
水泥塞容积m3
0.8
设计水泥浆量，m3
165
设计水泥量，t
232
附加系数
20%
领浆量，m3
103
领浆水泥量，t
105
尾浆量，m3
62
尾浆水泥量，t
127
（3）、管柱内顶替量计算
管体外径
mm
管体壁厚
mm
管体内径
mm
每米容积
L/m
分段长度
m
分段容积
m3
244.5
11.99
220.52
38.19
0-600
22.9
244.5
11.05
222.40
38.85
600-2600
77.7
244.5
11.99
220.52
38.19
2600-3130
20.24
累计顶替量，m3
120.84
（4）、最高施工压力预测
管内液柱压力P泥=0.01ｒh1=0.01×（1.0×50+1.60×2100+1.35×980）=47.33MPa
管外液柱压力P管外=0.01ｒh＝0.01×（1.90×1150+1.50×2000）＝51.85MPa
静液压差P静=P管外-P泥=51.85-47.33=4.53MPa
循环压力P循环=6MPa
附加流动阻力P附加=2MPa
固井施工最大泵压P总=P静+P循环+P附加=4.53+6+2=12.53Mpa
（5）、工程序、时间及压力预计：
序
号
工作内容
液体密度
（g/cm3）
排量（m3/min）
液体量（m3）
施工时间
（min）
泵压（MPa）
1
注前置液
1.05
1.6
10.0
7
7
2
注领浆
1.50-1.55
1.6
103
63
5
3
注尾浆
1.85-1.90
1.6
62
40
3
4
压胶塞
1.05
1.0
2.0
5
0
5
替泥浆
1.60
2.0-1.50
120.84
65
14
6
碰压
20
7
累计施工时间：
180
2.5水泥浆体系设计：
水泥浆性能要求：
注入顺序
水泥浆密度
g/cm3
失水
ml
流动度
cm
稠化时间
min
24h抗压强度
MPa
领浆
1.50
<150
20～24
240～270
>8/24
尾浆
1.90
<100
20～24
120～150
>14/24
水泥浆领浆的配方：
G级水泥+分散剂+降失水剂+缓凝剂+消泡剂+低密度早强剂+复合减轻剂+配浆水
水泥浆尾浆的配方：
G级水泥+分散剂+降失水剂+缓凝剂+消泡剂+配浆水
2.6固井技术要求
本次固井，钻井液密度高，水泥浆封固段长，固井难度较大，为提高固井质量，除前面固井设计中提到的主要技术措施以外，另提出以下技术要求：
1）、井眼准备
（1）电测以前通井、循环，保证电测工具顺利下入。
（2）电测资料取准、取全。
（3）电测完通井，对起钻遇阻、卡井段做短程起下钻或划眼，确保井下无沉砂、无键槽，套管下入顺利。
下入套管前应在井眼底部打入润滑泥浆，减少下套管摩阻。
（4）保证固井质量，对于存在漏失的井段，进行堵漏；
（5）套管下完后充分循环洗井，大排量循环洗井1-2周，排量为打钻排量的1.1～1.5倍；
（6）调整好泥浆性能，在保证井下安全的前提下，尽量降低粘切，降低含砂量，使之具有良好的稳定性和流变性，粘滞系数<0.1；
2）、设备准备
（1）检查、准备下套管工具：
吊卡、大钳、卡瓦、气动卡盘、气动套管钳、灌泥浆管线等。
（2）下套管前对所有设备、仪表全面检查，保证安全可靠，运转正常。
（3）各台泥浆泵要求上水良好，高压管汇无刺漏。
（4）为保证替量准确，应检查循环罐连通阀应开关到位。
（5）认真检查悬吊系统，井口、游车、天车一条线，下套管前应根据大钩负荷更换大绳，确保下套管安全。
3）、下套管作业
（1）套管及附件、工具等送井后要认真检查：
通径、丈量、清洗丝扣，不合格套管严禁下入。
（2）下入次序对套管进行编号、记录。
（3）套管及附件、工具上钻台时要戴好护丝，严禁碰撞。
（4）下入下部附件时，底部6根套管要涂丝扣胶，其它套管丝扣涂好螺纹密封脂。
（5）按设计要求安装套管扶正器。
（6）控制下放速度，每根套管不少于20秒。
（7）下套管中途禁止停顿，根据情况可以在3～5米范围提放管柱，防止粘卡，并时刻注意悬重变化。
（8）及时灌满泥浆。
浮箍以下几根套管逐根灌满，裸眼段每下入15根灌满泥浆一次，上层套管内每下入20根灌满一次。
（9）下完套管后先灌满泥浆，再小排量开泵循环洗井，直至泥浆性能达到施工要求，井眼干净。
4）、固井施工及准备工作
（1）井队：
1）准备固井用水150m3淡水。
2）储备好泥浆以防固井过程发生井漏。
3）要求指重表、泵压表灵活、准确，并维护好两台泥浆泵，保证替浆的连续性和所需的泵压及排量。
4）施工过程井队要密切注意井口返出情况，及时储备泥浆。
5）替泥浆时配合进行人工计量工作。
6）好水泥浆密度及固井时效记录。
（2）固井队：
1）下套管以前固井队配好配浆用水，按设计加量加入添加剂，并搅拌均匀。
2）固井施工以前做好大样复查和抗泥浆污染试验。
3）检查注水泥设备、压风机、供水泵等固井设备，确保运转正常、施工连续。
4）送井前及入井前君要仔细检查入井附件及工具，关键尺寸要测量并做记录。
下套管前，固井队技术员及工具服务人员及时到井场，进行下套管作业的指导。
5）严格按照设计要求注入前置液、水泥浆等液体，确保水泥浆密度均匀，误差不超过0.03g/cm3保证固井质量。
2.7应急预案
1、备足量的固井水，固井设备准备，防止井队设备出现问题时能够辅助完成替泥浆作业。
2、储备足量的钻井液,防止固井过程中发生井漏。
3、如发生井漏造成环空液面下降,采用往环空注泥浆的方法,保持液柱压力。
3、Φ177.8mm套管尾管固井
3.1基础资料
（1）本次固井设计井深：
4330m
（2）完钻层位：
沙四段
（3）固井方式：
尾管固井
（4）泥浆性能：
饱和盐水泥浆
密度g/cm3
粘度（s）
API滤失量（ml）
泥饼（mm）
切力（Pa/Pa）
PH
含砂（%）
1.90
60
<4
0.5
4-8
9
0.3
（5）井身结构及套管程序
开钻次序
钻头尺寸井深
mmm
套管尺寸井深
mmm
备注
一开
444.5402
444.5400
内插法固井
二开
311.13152
244.43150
常规固井
三开
215.94330
177.8（3000-4330）
尾管固井
3.2管串结构
套管数据：
套管外径
钢级
壁厚
扣型
公称质量
下入井段
封固井段
177.8mm
P110
11.51
长圆
47.66
3000-4330
3000-4330
入井管串结构（自下而上）
1套管串结构：
浮鞋+套管1根+浮箍+套管2根+浮箍+套管2根+球座+套管串+尾管悬挂器+送入钻具。
2套管扶正器（215.9mm177.8mm）：
3000m-3800m每2根套管下1只扶正器计40只（其中10只刚性）
3800m-4330m每1根套管下1只扶正器计40只
共计80只扶正器
3.3固井难点及主要技术措施
（1）、固井难点
1）该井完钻井深4330m，钻井液密度1.90g/cm3,215.9mm井眼下177.8mm套管，固井施工泵压高，且井眼中的沉砂和虚泥饼极易聚集在狭小过流处，存在蹩泵的危险；固井循环压力高，顶替排量低，水泥浆顶替效率低；
2）该井属于高压井，在注水泥施工过程和侯凝期间，高压地层流体（气）易窜出，影响固井质量；
3）钻遇盐膏层、盐岩层钻井液为饱和盐水钻井液，固井需要配制饱和盐水水泥浆体系，施工要求高难度大；
4）小间隙固井循环压力高，且钻井液密度高，粘度高、稠度大，水泥浆顶替效率较低；
5）水泥封固段长为1330m，水泥浆长距离运行受钻井液污染加剧，施工风险大；
6）水泥段长，水泥浆失重效应加剧，地层压稳难度大，易引发高压地层流体外窜，影响水泥石胶结质量；
（2）、设计思路
针对以上施工难点，主要设计思路是：
优化前置液和水泥浆设计，综合应用压稳、防窜固井工艺技术，防止或减轻地层流体外窜、提高水泥浆的顶替效率。
使用高效冲洗液，加重隔离液，提高前置液对钻井液的清洗和隔离能力；
上部使用高流变性长稠化时间水泥浆，减小流动阻力，提高顶替效率；上部封固段采用高密度饱和盐水抗高温缓凝水泥浆体系压稳地层，油层段采用高密度饱和盐水抗高温水泥浆体系，提高水泥胶结质量
（3）、主要技术措施
1）室内配制高密度饱和盐水水泥浆体系，确保水泥浆各项性能满足施工要求；
2）充分循环洗井，确保井下清洁、井眼稳定，保证施工安全；
3）该井按照计算量附加200m的超返水泥浆量设计；
4）选用冲洗和加重隔离液密度1.90g/cm3，占环空段长400m左右，提高水泥浆的顶替效率；
5）分段注好水泥浆密度，水泥浆注、替排量严格控制在循环排量以下，防止环空中的固相物质快速堆积造成蹩泵；
6）大排量循环出多余的水泥浆后蹩压3-5Mpa。
3.4有关施工参数计算：
（1）、井径数据
井深,m
平均井径
mm
井径扩大率
%
自
至
3000
3150
220.54
3150
4330
237.49
10
（2）、水泥浆量与水泥量计算：
井段，m
段长
m
井径
mm
套管外径
mm
环容
l/m
容积
m3
合计m3
自
至
3000
3150
150
220.54
177.8
13.36
2.0
25.37
3150
4330
1180
237.49
177.8
19.47
22.97
水泥塞容积m3
0.4
设计水泥浆量，m3
32
设计水泥量，t
53
附加
系数
25%
领浆量，m3
7
领浆水泥量，t
8
尾浆量，m3
25
尾浆水泥量，t
45
（3）、前置液设计：
体系名称
密度g/cm3
环空高度m
用量m3
加重隔离液
1.90
200
4
驱油冲洗液
1.90
200
4
（4）、管柱内顶替量计算
管体外径
mm
管体壁厚
mm
管体内径
mm
每米容积
L/m
分段长度
m
分段容积
m3
127
9.19
108.62
9.16
3000
27.48
177.8
11.51
254.78
18.82
3000-4310
24.65
累计顶替量，m3
52.13
（5）最高施工压力预测
管内液柱压力P泥=0.01ｒh1=0.01×1.90×4310=81.89MPa
管外液柱压力P管外=0.01ｒh＝0.01×（1.90×3000+2.1×1310）=84.57MPa
静液压差P静=P管外-P泥=84.57-81.89=2.62MPa
循环压力P循环=12MPa
附加流动阻力P附加=2MPa
固井施工最大泵压P总=P静+P循环+P附加=2.62+12+2=16.62Mpa
（6）施工程序、时间及压力预计：
序
号
工作内容
液体密度
（g/cm3）
排量（m3/min）
液体量（m3）
施工时间
（min）
泵压（MPa）
1
注前置液
1.90
1.0
8.0
8
12
2
注领浆
1.90-1.95
1.0
7
7
12
3
注尾浆
2.05-2.10
1.0
25
25
10
4
压胶塞
1.85
1.0
2.0
5
10
5
替泥浆
1.90
1.2
52.13
43
17
6
碰压
20
7
拔中心管
10
8
开泵循环
1.9
1.6
76.59
50
15
9
辅助
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