天然气集团公司固井技术规范

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1、固 井 技 术 规 范 （试行） 中国石油天然气集团公司 2009 年 5 月 i 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

2、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 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

3、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

4、息。 （2）实钻地质和工程、录井、测井资料等基础数据。 2 （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

5、 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 12 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 0.750.90。 （ （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 （ （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、

6、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

7、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 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

8、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 2855 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 5598 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

9、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 Error! Reference source not found.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 5 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 管扶正器安放至少应

10、做到套管鞋及以上 3050m 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 3050m 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 300500m 或接触时间 710min。 （ （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 GB1913

11、9 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 6 加 12h。尾管固井的水泥浆稠化时间至少应为配浆开始至提出 （或倒开）中心管并将多余水泥浆冲洗至地面的总时间附加 12h；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 12h。 应控制水泥浆的滤失量。一般井固井时水泥浆滤

12、 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 2448h 抗 压强度应不小于 7MPa，产层段水泥石 2448h 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

13、。 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 7 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 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

14、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 23 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。 8 施工压力控制 （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

15、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。 9 下套管前应校验指重表和立管、钻井泵的压力表。 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