【正文】 用 一是雙級(jí)注固井工藝技術(shù)。雙級(jí)注水泥工藝可以將一次長(zhǎng)封固井劃分為兩次較短封固段固井作業(yè)，適用于深井長(zhǎng)封固井作業(yè)，能減少一次注水泥固井施工難度，降低環(huán)空液柱壓力，減少固井中發(fā)生漏失的可能性；二是應(yīng)用尾管固井 工藝技術(shù)，尾管固井可以節(jié)約套管，減少鉆井成本。 （四）固井施工技術(shù)水平顯著提高 隨著固井施工技術(shù)不斷發(fā)展與固井施工設(shè)備的不斷完善，整個(gè)固井施工技術(shù)水平有了很大提高。 固井設(shè)計(jì)能力提高 根據(jù)大慶油田特點(diǎn)，在 DOS 環(huán)境下主要開發(fā)應(yīng)用了《固井施工優(yōu)化設(shè)計(jì)》。隨著固井理論研究的深入和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在 20 Windows 系統(tǒng)環(huán)境下，完善開發(fā)了系列固井施工設(shè)計(jì)軟件，包括《固井施工優(yōu)化設(shè)計(jì)》、《水平井固井計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)》、《深井固井優(yōu)化設(shè)計(jì)》、《側(cè)鉆水平井優(yōu)化設(shè)計(jì)》、《小井眼固井優(yōu)化設(shè)計(jì)》。同時(shí)，為了借鑒學(xué)習(xí)外國(guó)的固井 設(shè)計(jì)軟件，引進(jìn)了美國(guó)哈里伯頓公司《固井作業(yè)設(shè)計(jì)模擬》軟件以及《摩爾鉆井完井設(shè)計(jì)》軟件。這些設(shè)計(jì)軟件的研制與應(yīng)用使固井整體設(shè)計(jì)水平有了較大提高。 這幾套固井設(shè)計(jì)軟件針對(duì)不同井型，能夠進(jìn)行套管強(qiáng)度設(shè)計(jì)、套管柱居中設(shè)計(jì)、注水泥設(shè)計(jì)，并且對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真模擬分析，從而使固井施工技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)的更加科學(xué)、合理。 為了適應(yīng)中油股份公司要求，進(jìn)一步完善固井設(shè)計(jì)和施工配套，重新編制完善了固井施工優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件，應(yīng)用了以往成熟的理論研究成果，其特點(diǎn)是：一是首次以 Office2020 文檔形式輸出設(shè)計(jì)報(bào)告，方便了設(shè)計(jì)操作；二 是與以往設(shè)計(jì)相比，增加了多級(jí)多密度、水平井尾管、尾管多級(jí)注等設(shè)計(jì)功能，使設(shè)計(jì)內(nèi)容更加完善；三是輸入數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)用臨時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，保證數(shù)據(jù)安全；四是輸出報(bào)告采用石油系統(tǒng)通用的格式，增強(qiáng)了設(shè)計(jì)軟件的適用性。 施工監(jiān)測(cè)技術(shù) 95 年引進(jìn) CPTY4 水泥車實(shí)現(xiàn)了固井施工泵壓、排量、水泥漿密度自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，但只能在 CPTY4 水泥車使用，使用范圍有限。 為固井施工全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)采集，鉆技公司與北京計(jì)算機(jī)二廠共同研制便攜式固井施工三參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)行固井施工流量、壓力及密度監(jiān)測(cè)，并可以應(yīng)用到任何水泥車上。 固 井裝備 固井設(shè)備從“七五”到“九五”逐漸更新，“七五”期間固井 21 設(shè)備以國(guó)產(chǎn)水泥車黃河、 T148 為主，水泥漿一次混配，多車注替，一般井都是“大 型 施工”；到 85 年引進(jìn) PSM138 水泥車，一般井 2臺(tái)車就可施工，實(shí)現(xiàn)了水泥漿二次循環(huán)混配，水泥漿密度均勻，易于控制； 95 年引進(jìn)哈里伯頓 CPTY4 水泥車，實(shí)現(xiàn)了水泥漿密度自動(dòng)控制，為多密度水泥漿固井施工帶來(lái)方便條件。近幾年購(gòu)置 SNC3516 及 4017 自動(dòng)調(diào)控密閉下灰國(guó)產(chǎn)大功率水泥車。 （五）管串附件與固井工具 固井工具與管串附件自“七五”以后開發(fā)形成系列化，隨著人們 對(duì)固井理論的研究與認(rèn)識(shí)，固井后憋壓候凝改變?yōu)槌▔汉蚰?，管串附件由阻流環(huán)發(fā)展到浮箍浮鞋，扶正器由單弓焊接式發(fā)展為鉸鏈?zhǔn)綇椥韵尬惶坠芊稣?。深井、特殊工藝井固井工具進(jìn)一步完善，對(duì)提高固井封固質(zhì)量起到重要的作用。 浮箍、浮鞋 浮箍、浮鞋在油田各種井型廣泛應(yīng)用，已經(jīng)形成系列。就結(jié)構(gòu)型式來(lái)講有單流閥彈簧助封式結(jié)構(gòu)、浮球式、自灌式等水泥澆注結(jié)構(gòu)，浮箍、浮鞋有∮ 、∮ 、∮ 17∮ 、∮ 、∮ 套管六種尺寸系列，完全能夠滿足小井眼、中深井、深井、斜井和水平井固井工藝的需要。 扶正器 扶正器包括：彈性限位套管扶正器；套管彈性旋流扶正器和剛性旋流扶正器；滾輪式剛性扶正器；變徑套管扶正器。 固井工具不斷開發(fā)應(yīng)用 尾管懸掛器、雙級(jí)注水泥工具是深井固井的重要工具；套管封隔器可封堵不同壓力層段，避免層間混竄，封隔漏失層，提高固 22 井封固質(zhì)量；控制水泥面接頭有效避免調(diào)整井套損問(wèn)題；地層壓力平衡固井工具與封隔器配合使用通過(guò)固后對(duì)環(huán)空加壓有效控制高壓層；水泥面控制工具、內(nèi)管注水泥器，多種水泥頭及液壓式注水泥帽工具附件。 （六）科研開發(fā)工作 地層壓力平衡工具 為了提高固井質(zhì)量研制地層壓力平 衡固井工具。從注水泥結(jié)束到水泥漿在環(huán)空內(nèi)的固化，壓穩(wěn)的作用只體現(xiàn)在水泥漿的“失重”之前，而失重的發(fā)生與變化受水泥材料本身質(zhì)量、井內(nèi)壓力和地層滲透性等多方面因素的影響，因此“失重”是不可回避的，也是不可準(zhǔn)確計(jì)算的。另一方面，水泥漿在井內(nèi)的“過(guò)渡期”內(nèi)，壓力的降低與地層壓力的平衡靠鉆井液本身的液柱壓力是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到的。因此，僅在地層上部進(jìn)行封堵即單純使用套管外封隔器，壓穩(wěn)對(duì)混竄的危險(xiǎn)期是無(wú)能為力的。它僅僅能起到在沒有形成混竄的危險(xiǎn)期之前能初步形成壓穩(wěn)。應(yīng)用地層壓力平衡固井工具以后，通過(guò)對(duì)地層破裂壓力和地層孔隙壓 力的計(jì)算，確定適合于高壓層的環(huán)空壓力，當(dāng)高壓層段環(huán)空液柱壓力大于或等于地層的孔隙壓力而小于地層破裂壓力時(shí)，才能真正在水泥凝固過(guò)程中壓穩(wěn)地層，使環(huán)空水泥漿真正形成自身的水泥石強(qiáng)度及與套管和井壁形成牢固的膠結(jié)性能，從而達(dá)到在水泥石強(qiáng)度提高的同時(shí)，也防止了后期的混竄，才能壓穩(wěn)。 針對(duì)大慶油田長(zhǎng)垣南部及外圍三低油田注水開發(fā)后地質(zhì)條件變化，局部井區(qū)呈現(xiàn)異常高壓，給固井質(zhì)量帶來(lái)的嚴(yán)重問(wèn)題，鉆技公司開展了地層壓力平衡工具的研制與應(yīng)用。 23 地層壓力平衡工具與套管外封隔器聯(lián)合使用，將工具和封隔器作為套管串的組成部分下至井內(nèi)預(yù)定 位置，固井施工時(shí)，替泥漿之前的所有工序與一次注水泥固井相同。當(dāng)替泥漿膠塞到達(dá)本工具的內(nèi)滑套時(shí)，出現(xiàn)碰壓現(xiàn)象，然后用泵車進(jìn)行蹩壓，當(dāng)壓力達(dá)到套管外封隔器的施工剪銷壓力時(shí)，封隔器打開，膠筒膨脹，當(dāng)確認(rèn)封隔器已處于鎖緊狀態(tài)后，繼續(xù)蹩壓，剪斷地層壓力平衡固井工具的剪銷，推動(dòng)內(nèi)滑套下行，將工具到浮箍之間的液體被壓入環(huán)空，使環(huán)空壓力升高，最終膠塞座封于浮箍上，確保電測(cè)水泥塞位置不超標(biāo)。 應(yīng)用地層壓力平衡固井工具在朝陽(yáng)溝、葡南、杏 11 區(qū)等區(qū)塊（ 10 口井）試驗(yàn)，見到一定效果。 可變徑套管扶正器 為解決水平井、大斜度井以 及常規(guī)直井大肚子井眼井段套管居中問(wèn)題，開展了本項(xiàng)目研究。 一是通過(guò)套管內(nèi)壓力的傳遞使扶正器上的扶正臂按設(shè)計(jì)要求打開，通過(guò)液壓作用使扶正臂支撐在井壁上，以提供足夠的復(fù)位力； 二是在扶正器下井的過(guò)程中，保證扶正臂并攏，減小下入阻力，從而較好地解決套管串的下入問(wèn)題。 三是可變徑套管扶正器打開時(shí)與下膠塞配合來(lái)實(shí)現(xiàn)，即在固井前沒有膠塞通過(guò)時(shí)，扶正臂無(wú)法打開，提高了安全性。 可變徑套管扶正器應(yīng)用于古龍地區(qū)（古 9374 等） 3 口井大肚子井眼固井施工，該處固井質(zhì)量膠結(jié)良好。 開展可視化固井施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與指揮系統(tǒng)研究 24 該 系統(tǒng)在固井施工過(guò)程中能夠準(zhǔn)確、及時(shí)地對(duì)固井施工參數(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控，并能夠動(dòng)態(tài)模擬整個(gè)固井施工過(guò)程；同時(shí)在監(jiān)控中心能夠?qū)叹┕顩r進(jìn)行監(jiān)視，使固井施工指揮人員能夠?qū)叹┕?dòng)態(tài)及時(shí)掌握，出現(xiàn)問(wèn)題能夠及時(shí)判斷并采取相應(yīng)的措施，保證固井施工一次成功，從而減少因指揮失誤而導(dǎo)致固井施工事故的可能性。開展可視化固井施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與指揮系統(tǒng)研究與應(yīng)用，適應(yīng) HSE 要求，進(jìn)軍國(guó)際市場(chǎng)，對(duì)滿足油田勘探、開發(fā)需要及開發(fā)外部市場(chǎng)必將產(chǎn)生重大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 其原理是將固井施工參數(shù)（入井流體的密度、瞬時(shí)流量、瞬時(shí)壓力、累計(jì)流量） 、施工現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)（固井施工各核心環(huán)節(jié)及點(diǎn)項(xiàng)）以數(shù)字、圖像信號(hào)的方式多點(diǎn)同步傳送到設(shè)在施工現(xiàn)場(chǎng)的指揮監(jiān)控中心，同時(shí)計(jì)算機(jī)中央處理系統(tǒng)同步處理施工數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)綜合數(shù)據(jù)分析，判斷井下狀態(tài)，對(duì)各種施工事故進(jìn)行預(yù)警，將指揮中心的信息和指令及時(shí)反饋給施工人員。從而形成一套可視化固井施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與指揮系統(tǒng)，使施工指揮員能隨時(shí)掌握固井施工動(dòng)態(tài)參數(shù)和現(xiàn)場(chǎng)施工狀況，做到對(duì)參與施工的全員、全程的統(tǒng)一指揮。 在完成固井工程設(shè)計(jì)軟件（注水泥流變學(xué)設(shè)計(jì)、套管柱強(qiáng)度設(shè)計(jì)、扶正器安放位置設(shè)計(jì)）基礎(chǔ)上，利用設(shè)計(jì)施工參數(shù)（密度、排量、壓力等）與 監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)施工參數(shù)（密度、排量、壓力等）進(jìn)行對(duì)比。能夠通過(guò)動(dòng)態(tài)對(duì)比情況，提示施工需調(diào)整的參數(shù)和施工操作失誤，科學(xué)地指導(dǎo)固井施工。依據(jù)固井工程設(shè)計(jì)軟件，研究注水泥過(guò)程模擬及頂替過(guò)程圖形描述和井下頂替參數(shù)仿真計(jì)算。