3.5  长封固井段固井难点分析
         长封固井段古井相比普通固井，有以下技术难点：
         （1）封固段长，要同时穿越不同压力层系的地层。常规水泥固井最长达300～500m，而特殊长封固段井固井段长达到800～1500m，高压与低压并存，地层复杂。
        （2）封固段长，如何防止水泥浆失重对固井质量的影响。根据水泥浆失重机理研究的结果表明：水泥浆顶替后静置候凝，在很短的时间内，水泥浆柱的压力差(即底部压力-顶部压力)就降到零。甚至使水泥浆柱底部的压力比顶部的压力还低。如图2.1所示。水泥浆柱越长，失重效应越严重。一旦水泥浆柱的静液压力低于地层流体压力，水泥浆的胶凝强度尚未达到某一定值（500psi／100ft2）时，地层流体就有可能侵入井眼或者水泥浆柱内，影响最终的固井质量。
             
               图2.1 水泥浆失重曲线
        （3）水泥量大，品种多。考虑到常规水泥固井不能满足施工的要求，一口井就需要二、三种水泥同时使用，如不同密度的低密度水泥、纯水泥等。一次性固井施工水泥量是常规注水泥的3～5倍。
        （4）施工时间长，施工压力高。
        （5）一次性封固800～1500m，作业时间长，对水泥浆性能要求比较高。
        ①要求低密度水泥浆，但同时必须满足油气和水层等的封固要求及力学性能要求；
        ②水泥浆密度设计，既不能压漏地层，又必须压稳地层；
        ③上下温度差大，上部水泥强度发展慢，无法满足要求。
        （6）U形管效应明显。
       
        第三章  提高长封固井段固井质量的措施
        3.1  提高固井质量的措施
        3.1.1  施工压力校核
         （1）井漏校核
         固井环空当量密度过大会导致地层破裂，环空失返，严重影响固井质量，损害油层，还可能引起环空堵塞等复杂事故。固井环空压力计算：
                     （3-1）
        式中：P环--固井环空压力，MPa；
        P液--环空液柱压力，MPa；
        P压耗--环空循环压耗，MPa。
         通过计算，水泥返至地面时，当全井环空当量密度低于地层破裂压力梯度，施工应不会发生井漏。
         （2）压稳校核
         水泥浆凝固过程中结构力不断增强，部分重量悬挂于套管及井壁上，产生失重现象，水泥浆失重后，其当量密度降低，因此可能导致环空压力小于地层孔隙压力而发生溢流或井喷。安全条件是：
                     （3-2）
        式中：P孔隙--地层空隙压力，MPa；
            P自--环空自由端钻井液液柱压力，MPa；
            P失--水泥浆失重后压力，MPa。
        3.1.2  施工压力预测 
         为了保证固井施工安全，应用固井施工压力软件对液柱压力、流体摩阻（考虑“U”型管效应）进行预测控制，从而保证了固井施工安全。
        3.1.3  选择合适的水泥体系
         针对特定的地层及施工情况，选用优化低密度防气窜水泥浆；保证隔离液密度与泥浆密度接近，水泥浆密度比隔离液略高，以减小U形管效应；一步完成水泥封固，水泥顶部在前层套管内；另外要进行泥浆清除。
        3.1.4  配套固井技术
         1、固井前的准备
        （1）下套管通井前，井队应按固井的动态压力当量密度对地层进行承压试验；
        （2）采用钻井时钻具组合进行通井，下钻遇阻卡后进行短起下划眼，确保井眼畅通无阻卡，并记录好遇阻卡井深，为下套管作业提出警示；
        （3）下至井底后，小排量开泵，同时转动钻具，破坏泥浆静切力，防止井漏。正常后逐步增加至钻井排量循环通井2周，直到泥浆振动筛无砂子，保证井下干净。控制起下钻速度，防止压力波动引起井眼坍塌。
        2、固井前泥浆性能
        泥浆性能的好坏直接影响到固井质量。如果泥浆粘度很大，很难顶替干净，将会造成窜槽，影响水泥胶结强度。失水量大，会形成厚而松散的泥饼，在水泥浆候凝过程中水泥水化反应将从与其接触的泥饼中吸收水份，使原来为水饱和的泥饼收缩，干裂直至脱落。这是造成固井质量不好的一个原因。
        （1）针对地层的易漏问题，可以随钻在钻井液中加入堵漏剂，循环时使堵漏材料和较小的钻屑以及钻井液的固相颗粒在液柱压差作用下挤入岩石孔隙中，在井壁周围形成屏蔽层，从而提高地层承压压力。下套管通井前，应对地层进行承压试验；
        （2）固井前泥浆性能。如果泥浆粘度很大，很难顶替干净，将会造成窜槽，影响水泥胶结强度。失水量太大，会形成厚而松散的泥饼，在水泥浆侯凝过程中水泥水化反应将从与其接触的泥饼中吸收水份，使原来为水饱和的泥饼收缩，干裂直至脱落。这也是造成固井质量不好的一个原因。
        3.1.5  科学施工
        （1）在注水泥前，先注入一定量的清水，在环空形成足够长度的低粘切冲洗液柱，其目的：一是清水粘切小，流动性好，易达到紊流，从而提高顶替效率；二是稀释部分钻井液，冲洗疏松泥饼，利于顶替。
        （2）封固段长，灰量大，在注水泥结束后，采用重泥浆顶替，降低施工压力，保证施工安全。
        （3）采用双泵替浆，排量不大于钻进排量，使水泥浆在紊流状态下顶替；当压力升高时，可采用单泵替浆，控制好排量，使水泥浆在塞流状态下顶替，最后采用清水碰压，以提高水泥浆顶替效率。
        3.1.6  选用适当的压胶塞液
        固井施工时，因套管壁残留的少量水泥浆对钻井液产生污染，致使钻井液性能变坏，粘度、切力升高，造成测声幅软遇阻。为此，应使用已经研制出的新型压胶塞液。该压胶塞液与常规压胶塞液相比，具有三大优点：在固井中具有抗水泥污染能力，具有一定的粘度、切力和高温稳定性，流变性能增强，能够保证压胶塞液在清洗套管后性能稳定，清洗出悬浮的残留水泥浆，避免其沉淀；在固井候凝过程中避免高温降粘或高温增稠的发生，减少声幅测井中软遇阻；与现场所用钻井液具有良好的配伍性，可适应多种钻井液体系，防止测声幅时在此界面发生遇阻。
        3.1.7  双级注水泥技术
        双级注水泥多用于长封易漏井固井和长封固段高压油气井固井，防止井漏或油气窜槽，提高固井质量。分级箍由分级箍外套、内衬套、关闭套等基本部分组成。外套上有注水泥孔，其原始状态为内衬套封闭注水泥孔。当第一级注完水泥碰压后，放入打开塞，当打开塞下行至内衬套位置时，井口憋压，使内衬套向下移动，打开循环孔，为第二级固井提供循环通道。
        第四章  结论
         本文第一章阐述了什么是固井，固井的步骤；第二章详细介绍了影响古井质量的因素，包括地层特性、水泥浆性能、水泥石的体积收缩、钻井液性能以及另外的一些主观因素和客观因素，另外，对长封固井段固井难点进行了分析。第三章通过分析长封固井段固井中存在的难点，重点阐述了如何提高长封固井段固井质量的一些技术以及在施工中应当注意的事项。
         通过上述分析介绍，我们可以知道长封固井段固井确实存在一些技术和设备材料上的难题，但是，通过适当的施工手段和选用合理的固井材料相配合还是是可以提高固井质量的。当然，要想进一步提高长封固井段固井质量还大量的努力研究。
        致谢
        本人的学位论文是在我的导师杨老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，杨老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。在此谨向杨老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。
        在此，我还要感谢在一起愉快的度过学习生活的每个可爱的同学们和尊敬的老师们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。
        在论文即将完成之际， 我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！谢谢你们！
        参考文献
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        [2] 杨振杰，李家芬，苏长明．钻井工程固井胶结界面研究现状［J］．石油钻探技术，2005
        [3] 陈英舒，秋贵．低温微细低密度水泥的实验研究［J］．天然气工业．2005
        [4] 张武辇，张明江．大位移井套管固井技术．石油钻采工艺．1997
        [5] 刘德平．防止油层套管环空窜气的固井技术．石油钻采工艺．1995
        [6] 赵艳，周仕明．新型防窜水泥浆体系的研究与应用［J］．钻井液与完井液．2001