3.6固井设计

3.6.1套管设计

3.6.1.1套管柱强度校核

表3-6-1 套管 程序 表层 套管 生产 套管 井 段 (m) 直径 壁 厚 (mm) (mm) 规 范 螺纹 类型 长度 (m) 钢级 每m重 (kg/m） 累重 吨 安 全 系 数 抗内 压强度 抗拉 抗挤 抗内压 （MPa） 0~600 273.1 8.89 STC 600 J55 60.27 36.2 5.27 1.73 3.5 21.6 0~2550 177.8 9.19 LTC 2545 N80 38.69 98.7 2.29 1.43 1.91 49.9 其中：（1）套管设计采用等安全系数法，抗挤按内空为零计算，抗内压按有效内压力计算，抗拉不考虑浮力；抗拉强度采用管体和螺纹中的较小者；

（2）安全系数：F拉：1.8，F挤：1.125，F内：1.1；

（3）钻井液密度：表层套管按1.05g/cm，生产套管按1.25g/cm。

3

3

3.6.1.2套管串结构数据表

表3-6-2

套管程序 井深 套管下深 m 表层套管 600 m 598 Φ273.1mm浮鞋+Φ273.1mmJ55套管2根（>20m）+Φ273.1mm浮箍+Φ273.1mmJ55套管+联顶节 Φ177.8mm浮鞋+Φ177.8mm浮箍+Φ177.8mm套管串+Φ177.8mm分级箍+Φ177.8mm套管串+联顶节 套 管 串 结 构 生产套管 2550 2545 3.6.1.3分级箍位置 分级箍建议安放于第一个漏层以上100m左右岩性稳定、井眼规则的地层。现场可根据实际工况需要呈送甲方调整安放位置。

3.6.2套管扶正器安放要求

表3-6-3

套管程序 钻头尺寸 mm 套管尺寸 mm 井段 m 扶正器 型号 扶正器间距 扶正器数量 m 只 表层套管 生产套管 Φ347.6 Φ241.3 Φ273.1 Φ177.8 0-600 0-2550 双弓弹扶 光缆扶正器 20-30 10 15 255 3.6.3注水泥及水泥浆体系 3.6.3.1表层套管注水泥设计

（1）技术要求：水泥浆返至地面，有效封固表层确保二开正常钻进。 （2）水泥浆体系：常规密度早强水泥浆体系。 （3）水泥浆性能要求：

表3-6-4

常规密度水泥浆体系：G级（HSR）+分散剂+降失水剂 水泥 水灰比 密 度 （g/cm3） 1.85 析水率（%） ＜0.2 抗压强度 (MPa/30Co/24h) ≥15 稠 化 时 间（30°C/10MPa） 60-90 min G（HSR） 0.44 3.6.3.2生产套管注水泥设计 （1）封固层段：全井段。 （2）固井方式：分级双密度固井。 （3）主要技术要求：

① 因该区域内压力系统尚未完全掌握，根据邻井及地质设计要求水泥浆返至地面，设计分级固井。一级固井设计双密度体系，常规密度水泥浆至少封固至目的层以上200m，低密度封固至分级箍。二级固井分级箍处采用常规密度水泥浆封固，低密度水泥浆返至地面。

② 水泥浆流变性好，体系稳定，稠化时间合理，满足现场施工要求； ③ 优化现场施工参数，防止漏失，提高顶替效率，减小“U”型管效应，确保一、二界面胶结质量；

④ 平衡压力固井，注水泥浆连续，密度均匀；

⑤ 下套管前进行固井承压试验，根据承压试验值调整水泥浆密度设计，确保固井不漏失，且能压稳地层。

⑥一级施工结束后，必须记录一级固井最后的施工参数，在开孔过程中便于分析分级箍是否打开，防止将下塞替空，开孔后大排量循环一周以上。

⑦水泥浆量根据实测井径附加15%。

（4）水泥浆性能要求

表3-6-5

一级常规密度水泥浆体系： G级HSR水泥+降失水剂+膨胀剂+缓凝剂+减阻剂 抗压强度 MPa/70°C/24h ≥20 n k 流变性 稠 化 时 间70°C27MPa 初稠BC <15 时间 min 100-130 水泥 水灰比 密度g/cm3 析水率 % 失水(ml) 30min7MPa G(HSR) 0.44 1.88 0.1 ≤50 0.8-0.9 0.2-0.3 一级低密度水泥浆体系：G级HSR水泥+漂珠+降失水剂+缓凝剂+减阻剂 流变性 水泥 水灰比 密度g/cm3 析水率 % 失水(ml) 抗压强度 n k 30min7Mpa Mpa/60°C/24h 稠 化 时 间70°C27MPa 初稠BC <20 时间 min 270-300 G(HSR) 0.65 1.40 0.3 <100 ≥10 0.5-0.6 3.6-4.9 二级常规密度水泥浆体系： G级HSR水泥+降失水剂+膨胀剂+减阻剂 流变性 水泥 水灰比 密度g/cm3 析水率 % 失水(ml) 抗压强度n k 30min7Mpa Mpa/50°C/24h 稠 化 时 间50°C15MPa 初稠BC <15 时间 min 90-120 G(HSR) 0.44 1.88 0.2 ≤50 ≥20 0.7-0.8 0.25-0.3 二级低密度水泥浆体系：G级HSR水泥+漂珠+降失水剂+缓凝剂+减阻剂 流变性 稠 化 时 间50°C15MPa k 初稠BC <20 时间 min 150-180 水泥 水灰比 密度g/cm3 析水率 % 失水(ml) 抗压强度 n 30min7MPa Mpa/室温/24h G(HSR) 0.60 1.40 0.5 / ≥3.5 0.5-0.8 4.6-5.7 3.6.4前置液配方及性能

表3-6-6

套管程序 配 方 密 度 g/cm 流塑性粘度 mPa·s 3表层套管 水+5%CXY 1.05 3.3 生产套管 水+5%CXY 1.08 3.3 变性能 动切力 Pa n 值 K 值 0.79 0.79 注：现场施工前根据实际情况要作复核试验。 3.6.5套管固井主要附件

表3-6-7

名 称 可钻浮鞋 可钻浮箍 弹性扶正器 浮鞋 浮箍 光缆扶正器 尺寸 Mm Φ273.1mm Φ273.1mm Φ273.1mm Φ177.8mm Φ177.8mm Φ177.8mm 型 号 FX-Ⅰ FG-Ⅰ 双弓 FX-Ⅲ FG-Ⅲ 螺旋 Φ210mm 密封压力35MPa 壁厚 mm 8.89 8.89 9.19 9.19 钢级 J55 J55 碳钢 N80 N80 碳钢 数量 只 1 1 15 1 1 4 备注 含备用 圆螺纹 圆螺纹 可钻式分级箍 Φ177.8mm 环形钢板 9.19 N80 1 1 长圆螺纹 Φ273.1mm-Φ177.8mm 3.6.6下套管技术措施 （1）下套管前井队要认真通井，充分循环钻井液，调整好钻井液性能，保证井内无沉砂，井下无异常，要求在起钻前，用润滑性好，防粘卡性能好的钻井液封闭复杂井段，以保证下套管的安全顺利。

（2）起钻期间若遇异常，继续下钻通井，直至井下无异常，方能进行下步程序。

（3）起钻后，认真组织设备整改或检查，保证设备运转正常及整个下套管作业的连续。

（4）对送井套管进行严格检查，确保其质量，具体项目如下： ①送井套管必须按套管强度设计要求并经套管厂各道工序检查合格。 ②套管在运送、装卸过程中严禁碰撞，护丝齐全上紧，排放整齐。 ③送井套管必须有记录，由井队进行检查验收。

④井场套管主要检查项目包括：套管钢级、壁厚、管体、螺纹外径、弯曲度、椭圆度等。

⑤丈量套管长度至厘米，工程、地质两对口，按顺序编号，备用和不合格的套管画上明显记号与下井套管分开。

⑥对送井固井工具和附件进行严格检查，确保其质量，浮箍、浮鞋的回压凡尔质量和性能可靠，并确认套管附件和固井工具是否配套。

⑦下套管采用套管钳按厂家规定的最佳扭矩上扣，使用西安产玛斯特套管螺纹密封脂，以提高套管的气密封能力。认真执行灌钻井液措施，控制套管下放速度，使其环空返速不大于钻进时的数值，上提下放操作要平稳；防止套管内落物，及时灌好钻井液。按设计下入套管扶正器及套管下部结构。最下面2～3根套管及附件要用丝扣胶粘好。

（5）送井下套管工具，由井队技术员或工程师逐项检查。

（6）密封脂在地面涂抹均匀后，穿鞋戴帽上钻台，防止套管内有落物。 （7）下套管作业紧扣由专业下套管队承担，保证扭矩达到要求。 （8）每下15根套管向套管内灌一次钻井液，要保证次次灌满。进入裸眼段后的灌钻井液，应上下活动套管（根据套管负荷，确定上下活动距离，一般情况控制在4～6m范围内）。后300m套管，考虑井架载荷或井下情况，可不灌钻井液下至井底。

（9）应依据井下情况适当考虑扶正器的安放。

（10）下套管期间应专人负责井口返浆情况，严格控制下放速度，防止下套管过程中，因下放速度过快而导致井漏等复杂情况的发生。

（11）下套管作业是本井成功与否的关键因素，井队应严密组织，按章办事。 （12）套管下到底后，应先灌满钻井液，排量依据井下情况由小到大，直到达到固井施工要求的排量循环。 3.6.7固井要求及质量保证措施 3.6.7.1表层套管固井

（1）套管下至设计井深，洗井1～2周，洗井排量不超过钻进排量，待钻井液性能符合要求，泵压稳定后即可停泵施工。

（2）施工结束后水泥未返出或井口水泥面下沉，必须从井口向环空注水泥浆补充。

3.6.7.2生产套管固井

（1）固井采用嘉华G级高抗水泥固井，返至地面，性能满足井下施工要求。