漂浮固井.docx
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漂浮固井
1.18.7套管串结构数据表
套管程序
斜深
m
套管下深
m
套管串结构
表层套管
490
488
339.7mm引鞋+339.7mm套管鞋+339.7mm套管1根+339.7mm浮箍+339.7mm套管2根（上单根母扣内放阻流环）+339.7mm套管+联顶节
油层套管
2380
2378
244.5mm引鞋+244.5mm套管鞋+244.5mm套管1根+244.5mm浮箍+244.5mm套管1根+244.5mm浮箍+244.5mm套管2根（上单根母扣内放阻流环）+244.5mm套管+双公短节+悬挂头+联顶节
尾管悬挂
3527
2228～3525
139.7mm引鞋+139.7mm套管鞋+139.7mm套管1根+139.7mm浮箍+139.7mm套管1根+139.7mm浮箍+139.7mm套管1根（母扣内置网栏）+139.7mm套管2根+碰压总成+139.7mm套管+尾管悬挂器+送入钻杆
YS108-H01井固井施工主要技术方案
1、基本情况
勘探项目
页岩气昭通产业化示范区项目
井号
YS108-H01井
井别
开发井
井型
水平井
地理位置
四川省宜宾市珙县上罗镇石柱村二组/一组交界处旱坡地
构造位置
四川台坳川南低陡褶带南缘罗场复向斜建武向斜西翼
设计目的层位
龙马溪组-五峰组兼探乐平组
设计完钻层位
龙马溪组
实际完钻层位
龙马溪组
2、井身结构
序号
钻头
套管
规格（mm）
钻深（m）
规格（mm）
下深（m）
封固井段（m）
1
660.4
30
508.0
30
0~30
2
444.5
500
339.7
498
0~498
3
311.15
1562
244.5
1559
0~1559
4
215.9
4070
139.7
4020
1348~4020
5
回接
139.7
0～1348
3、工程概况及工程施工方案
3.1508.00mm导管深30m，采用常规方法固井，使用纯水泥浆，水泥浆密度设计1.90g/cm3，水泥浆返至地面，封隔上部易塌地层。
管串结构设计为：
引鞋+套管串。
3.2339.7mm表层套管深500m，本开固井的特点是：
环空容积大，顶替效率差，防止浅表层水、气窜。
采用常规方法固井，使用纯水泥浆，水泥浆密度1.90g/cm3，水泥浆返至地面。
为保证套管居中，提高固井质量，设计每4根套管装一弹性扶正器。
管串结构设计为：
引鞋+2根套管+浮箍+套管串。
3.3244.5mm技术套管下深1548m，采用常规固井方法固井，考虑到地层压力低，井眼可能发生漏失，水泥浆密度设计1.50g/cm3，水泥浆返至地面。
为保证套管居中，提高固井质量，设计每4根套管装一弹性扶正器。
管串结构设计为：
浮鞋+2根套管+浮箍+1根套管+浮箍+套管串。
3.4139.7mm油层尾管固井
3.4.1固井方法及质量目标：
采用尾管固井工艺，封固三开裸眼井段，防止气、水窜，水泥浆返至回接筒以上200m，固井质量达到合格，力争优秀，满足后期生产测试要求。
3.4.2固井难点
1.水平井下套管很难顺利下至预定位置。
2.水平井段套管难居中，造成固井水泥环厚度不均匀，对后期压裂测试造成不利影响。
3.采用油基钻井液，钻井液含油高，水泥浆与钻井液相容性差，造成井壁及套管清洗困难，胶结质量难以保证。
4.目的层为低孔低渗储层，均需要采取压裂增产措施，页岩气大型压裂与分段压裂均对固井胶结质量、水泥石力学性能均提出了较高的要求，在满足生产井段水泥浆胶结质量良好的前提下，要求水泥石具有高强的弹性、韧性以及耐久性。
3.4.3主要技术对策
1.下套管前制定合理的通井措施，保证套管的顺利下入；
2.合理设计扶正器安放位置，保证套管串居中度；
3.针对本开使用油基钻井液，采用基油、高密度冲洗液、冲洗水泥浆三级冲洗工艺保证井眼清洗效果；
4.使用双凝水泥浆柱结构，提高裸眼段封固质量，防止油、气、水窜；
3.4.4固井方案
管串结构：
浮鞋+1根短套管+浮箍+套管串+压差滑套+套管串（带投球滑套）+变扣接头+套管串+联顶节
扶正器安放位置
0—1550m，使用刚性扶正器，1个/4根套管
1550—井底，使用弹性扶正器，1个/3根套管
浆柱结构设计
基油+高密度冲洗液+冲洗水泥浆+防气窜塑性水泥浆
3.5尾管回接固井
139.7mm套管尾管固井，选用塑性膨胀水泥浆体系，调整好水泥浆性能，做到零析水。
水泥浆密度设计1.90g/cm3，施工水泥浆返至地面。
管串结构设计为：
回接插头+套管+节流浮箍+套管串+双公短节+心轴悬挂器+联顶节+水泥头。
4物质材料
层次
名称
规格/型号
数量（只、套、方）
水泥浆密度
508mm导管
引鞋
508mm
1
常规密度
水泥浆
12
339.7mm表层
浮鞋
339.7mm
1
常规密度
弹性扶正器
339.7mm
12
水泥浆
55
244.5mm技套
浮鞋
244.5mm
1
低密度
浮箍
244.5mm
2
弹性扶正器
244.5mm
30
低密度水泥浆
76
139.7mm尾管
悬挂器
139.7+244.5mm
1
常规密度
旋流刚性扶正器
139.7mm
124
油基泥浆用固井隔离液
25
水泥浆
85
139.7mm回接
刚性扶正器
139.7mm
30
常规密度
乳化冲洗液
20
水泥浆
45
5.6 扶正器安放一般原则
■339.7mm套管在下部4根套管各加1只弹簧扶正器。
■244.5mm套管在下部5根套管各加1只弹簧扶正器，与339.7mm套管重合段下部和井口各加1只弹簧扶正器。
■139.7mm套管段按固井施工设计执行。
■套管扶正器具体安放必须根据钻井具体情况和固井施工设计要求进行合理调整。
5.7 固井施工及重点要求
参与施工的各单位应按川庆钻探工程有限公司、西南油气田分公司共同制定的《固井技术管理规定》（2009年7月27日颁布）要求执行。
5.7.1固井前准备工作
钻探公司应严格执行钻井设计，确保井身质量，为下套管作业提供良好的井眼条件；钻井队负责按固井施工设计和现场办公会要求，进行通井或模拟通井、调整钻井液性能、认真作好地层承压试验，确保井内稳定、井眼通畅、井底无沉砂；准备足量的先导浆、顶替液，并做好钻井液的回收准备工作。
⑴、电测期间钻井施工队伍应认真进行所有设备的安全检查和保养，发现问题立即整改；确保动力系统、提升系统、刹车系统、循环系统、供水供电系统的正常运行。
钻井泵、钻井液罐必须按相关标准检查好，保证循环罐间不发生窜漏，若无法解决窜漏，则必须分别作好替入量和返出量的记录的准备。
⑵、保证井壁稳定，防止垮塌；若井漏，必须堵漏，以提高地层的承压能力；按要求储备钻井液；固井水罐应清洗干净，不能刺漏和互窜，应有防雨设施；固井用水的水质和数量应符合固井施工设计要求。
⑶、按《固井技术管理规定》中第14条规定的钻具组合分步认真通井，努力消除严重狗腿，使井眼轨迹平滑；通井使用的稳定器必须符合《固井技术管理规定》14.5条要求；最后一次通井到底循环带干净井内岩屑后，应调整好钻井液性能，通井起钻时按规定坚持灌满井筒钻井液，保证井壁稳定。
⑷、下套管之前应按《固井技术管理规定》中第7.2.3条规定将半封心子更换为与所下套管外径相同的半封心子。
为安全下套管、固井施工作好准备；套管头两侧的闸阀应转换为21/2″或3″平式油管母扣。
以便连接钻井液回收管线。
⑸、防磨套取出后，应将套管头内冲洗干净，以保证套管悬挂头坐放到位。
⑹、现场施工负责人和钻井队技术人员，应按固井施工设计和现场办公会要求，对送井套管、附件、工具、器材等进行认真检查验收。
钻井队负责按入井顺序排列套管、外观检查、丈量长度、通内径、清洗丝扣等，确保入井套管完好无损；钻井技术负责人对现场各入井工具及附件进行检查，测绘草图并进行标注。
⑺、套管送到井场后，不同钢级、壁厚的套管不能混合堆放；弄清特殊扣型套管的丈量方法，确保套管长度准确。
对于特殊扣型的套管清洗时应卸下套管公母护丝，检查、清洁套管丝扣（公母扣）时，用溶剂和非金属毛刷洗净套管丝扣、套管护丝螺纹脂，特别对金属密封面进行彻底清洁并严格检查有无损伤；若发现金属密封面有变形、损伤者作好标记，严禁入井。
⑻、严格按固井施工设计程序组织施工，坚持召开施工前安全技术交底会，指定施工指挥，各岗位职责明确，专人负责，统一服从施工指挥者的指挥。
⑼、特殊扣（VAM-TOP、TP-CQ）短节丝扣加工应在套管厂家授权指定点加工，加工完毕后扣端应进行丝扣保护，确保运输中不损伤丝扣；所有附件和工具必须由专人保管和检查，并提前与套管合扣。
⑽、井下作业公司为钻探公司提供质量可靠的工具和套管串附件。
包括：
套管引鞋、套管鞋、浮箍、扶正器、碰压总成、悬挂器、上下胶塞、丝扣粘接剂等。
⑾、井下作业公司负责按固井施工设计和现场办公会要求，准备好水泥车、水泥储灰罐、水泥浆混拌装置、仪器仪表车、水泥头、注水泥管汇、供水和回收泥浆管线、供水泵及分配器等装备。
施工设备及管汇在家必须按相关标准检查好，方能上井；固井水罐的闸门、管线、罐体不能有漏液现象，循环泵，增压泵必须满足固井施工要求；严格按要求完成固井配液、水泥大样复查和设备准备等固井各项准备。
5.1总体施工方案
508.00mm导管深30m，采用常规方法固井，使用纯水泥浆，水泥浆密度设计1.90g/cm3，水泥浆返至地面，封隔上部易塌地层。
管串结构设计为：
引鞋+套管串。
339.7mm表层套管深500m，本开固井的特点是：
环空容积大，顶替效率差，防止浅表层水、气窜。
采用常规方法固井，使用纯水泥浆，水泥浆密度1.90g/cm3，水泥浆返至地面。
为保证套管居中，提高固井质量，设计每4根套管装一弹性扶正器。
管串结构设计为：
引鞋+2根套管+浮箍+套管串。
244.5mm技术套管下深1548m，采用常规固井方法固井，考虑到地层压力低，井眼可能发生漏失，水泥浆密度设计1.50g/cm3，水泥浆返至地面。
为保证套管居中，提高固井质量，设计每4根套管装一弹性扶正器。
管串结构设计为：
浮鞋+2根套管+浮箍+1根套管+浮箍+套管串。
3.4139.7mm油层尾管固井
3.4.1固井方法及质量目标：
采用尾管固井工艺，封固三开裸眼井段，防止气、水窜，水泥浆返至回接筒以上200m，固井质量达到合格，力争优秀，满足后期生产测试要求。
3.4.2固井难点
3.水平井下套管很难顺利下至预定位置。
4.水平井段套管难居中，造成固井水泥环厚度不均匀，对后期压裂测试造成不利影响。
3.采用油基钻井液，钻井液含油高，水泥浆与钻井液相容性差，造成井壁及套管清洗困难，胶结质量难以保证。
4.目的层为低孔低渗储层，均需要采取压裂增产措施，页岩气大型压裂与分段压裂均对固井胶结质量、水泥石力学性能均提出了较高的要求，在满足生产井段水泥浆胶结质量良好的前提下，要求水泥石具有高强的弹性、韧性以及耐久性。
3.4.3主要技术对策
1.下套管前制定合理的通井措施，保证套管的顺利下入；
2.合理设计扶正器安放位置，保证套管串居中度；
3.针对本开使用油基钻井液，采用基油、高密度冲洗液、冲洗水泥浆三级冲洗工艺保证井眼清洗效果；
4.使用双凝水泥浆柱结构，提高裸眼段封固质量，防止油、气、水窜；
3.4.4固井方案
管串结构：
浮鞋+1根短套管+浮箍+套管串+压差滑套+套管串（带投球滑套）+变扣接头+套管串+联顶节
扶正器安放位置
0—1550m，使用刚性扶正器，1个/4根套管
1550—井底，使用弹性扶正器，1个/3根套管
浆柱结构设计
基油+高密度冲洗液+冲洗水泥浆+防气窜塑性水泥浆
3.5尾管回接固井
139.7mm套管尾管固井，选用塑性膨胀水泥浆体系，调整好水泥浆性能，做到零析水。
水泥浆密度设计1.90g/cm3，施工水泥浆返至地面。
管串结构设计为：
回接插头+套管+节流浮箍+套管串+双公短节+心轴悬挂器+联顶节+水泥头。
在正常下入过程中由于摩阻较大,下部套管段可能会产生屈曲变形,使套管下入难度大,甚至难以下到预定深度[3]。
为了保证该层套管顺利下入,实施过程中应采用漂浮下套管技术,确保其下到预定深度。
技术原理
漂浮下套管技术是在套管柱下部封闭一段空气或低密度的钻井液,以减轻整个管柱在钻井液中的
质量,从而达到减小摩阻、将套管顺利下入的目的。
漂浮下套管技术[4],漂浮下套管（管串结构
如图1所示）即将漂浮接箍连接在套管柱上,在套管
内构成临时屏障,漂浮接箍与止塞箍之间的套管柱
内充满空气,而漂浮接箍以上的套管柱内充满钻井
液。
这样就增加了漂浮接箍以下部分套管柱的浮
力,实现下部套管串在下套管过程中处于漂浮状态,
减少了管柱对井壁的正压力,从而减小摩阻,降低了
下套管时的阻力;并且由于漂浮接箍以上部分的套
管柱内充满了钻井液,从而增加了把套管柱推入井
眼内的压力,实现套管顺利下入
套管漂浮组件
套管漂浮组件包括漂浮接箍、止塞箍、双阀浮鞋
及与之配套使用的固井胶塞等。
1.2.1漂浮接箍
漂浮接箍是连接在套管柱上的密封装置,漂浮
长度就是止塞箍与漂浮接箍之间的套管长度,套管
漂浮就是通过在这段套管内封闭空气或低密度钻井
液实现的。
埕海一区应用的漂浮接箍均为戴维斯
（Davis）公司生产[5],它由外筒、内筒2部分组成,外
筒采用P110材质,上下由套管螺纹与套管柱连接,
内筒分为上滑套、下滑套,上滑套和下滑套分别用上
锁销和下锁销与外筒连接,上、下滑套为PDC可钻
式,可在钻水泥塞和浮箍、浮鞋时一起被钻掉。
在外
筒与上滑套、上下滑套之间的接触面均采用组合密
封圈密封。
该装置接在套管柱上,配合止塞箍单向
流的作用,使该接箍以下的套管柱内由空气充填形
成掏空段,接箍以上的套管柱仍用钻井液灌注。
漂
浮接箍的打开压力一般设定为21~28MPa。
下套
管时,套管漂浮接箍工作状态如图2a所示。
由于漂
浮接箍的阻隔,下部套管为掏空段,上部套管灌有钻
井液,下完套管,开泵给漂浮接箍上滑套施加一个适
当的压力（地面压力等于漂浮接箍打开压力减去钻
井液液柱压力）以剪断滑套的上锁销,上滑套下行露
出循环孔即可向下部掏空段套管灌注钻井液（如图
2b所示）,灌满钻井液后便可进行正常循环。
随后
投入指示胶塞,胶塞下行至漂浮接箍处压住上滑套,
泵压升到一定值时剪断下锁销（如图2c所示）,使
整个内筒连同指示胶塞一起下行至止塞箍处落座。
1.2.2止塞箍和双阀浮鞋
浮鞋和止塞箍接在套管串的最下端,中间隔
2~3根套管。
止塞箍和常规的浮箍类似,由本体、回
压阀组成,在回压阀与本体之间用水泥混凝土胶结。
下套管过程中,回压阀处于关闭状态,与浮鞋一起构
成管串底部双级密封。
止塞箍承托环上布有防旋转
齿,漂浮接箍下滑套落下坐于其上,在钻削时避免滑套与钻头发生同步旋转,提高可钻性。
固井胶塞
漂浮胶塞与常规固井胶塞类似,只是塞座上安
装4道螺旋齿,碰塞时上、下胶塞自动对中啮合,防
止在钻削时胶塞旋转。
胶塞分为3种,以不同颜色
区分,绿色为指示胶塞,隔膜的破裂压力为7MPa;
橙色为固井下胶塞,隔膜的破裂压力为2MPa;黑色
胶塞为固井上胶塞,实芯,最后投入。
1.3套管漂浮长度的确定
套管漂浮长度的确定是漂浮下套管技术的关
键。
套管漂浮长度主要以作业井井眼轨迹数据（测
量井深、井斜角和方位角）、套管参数、钻井液体系和
性能、顶驱质量等资料为依据,通过计算机软件进行
模拟计算来确定。
根据国外已钻大位移井的经验,
下放载荷应大于静载荷的30%,套管即可顺利下
入。
要准确判断套管能否顺利下入,首先要确定井
眼的实际摩阻因数,再由摩阻因数确定下套管剩余
大钩载荷[6]。
因此,套管内和裸眼段的摩阻因数是
模拟计算漂浮长度的最关键参数,应该根据实钻的
井眼轨迹、钻具组合、大钩实际负荷、钻井液性能
作业程序
1.4.1下入
浮鞋连接在第1根套管上,丝扣端涂上丝扣胶,
按规定扭矩值上扣。
然后中间隔2根套管,下入止
塞箍（同样丝扣端涂上丝扣胶,按规定扭矩值上扣）,
在止塞箍、浮鞋之间需灌满钻井液以防止空气进入
环空。
接着下入掏空段的套管,按规定扭矩值上扣
并按设计要求安装扶正器。
套管下至漂浮接箍位置
时,连接漂浮接箍,继续下入剩余的套管,并进行自
动灌浆。
2打开漂浮接箍
套管下到设计深度后,安装水泥头,此时不得
安装任何胶塞。
水泥头上出口连接排气管线,下入
口接泥浆泵,用于打开漂浮接箍及循环。
用泥浆泵
加压,加压10~12MPa（地面压力等于漂浮接箍打
开压力减去钻井液液柱压力）打开漂浮接箍。
打开
排气阀门开始排气,间歇注入泥浆,直到泥浆全部到
达井底空气排完为止。
然后通过循环管线灌浆,此
时仍然保持排气阀打开,避免空气进入环空。
灌浆
完成后观察井20~30min,确信套管内没有空气。
1.4.3循环顶替
缓慢建立起循环,投入指示胶塞,用泥浆顶替到
漂浮接箍上。
当胶塞快下行到漂浮接箍前,降低顶
替排量（注意:
一旦压力增加,说明胶塞通过了漂浮
接箍）。
继续以正常排量顶替胶塞,直到胶塞到浮
上,再次降低排量,并观察压力变化,一旦压力增加
说明隔膜盘破裂,循环、调整泥浆达到固井要求。
1.4.4固井
投入下胶塞,按固井设计要求配制水泥浆,注水
泥作业。
最后投入上胶塞,替泥浆,当胶塞接近浮箍
时,降低排量,碰压。
放回水,检查浮箍、浮鞋性能,
作业完成。
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