[发明专利]固井方法及固井装置

说明书

本发明提供一种固井方法及固井装置，应用于只包括表层套管和技术套管两层套管的井身结构中，本发明根据水泥浆的实际返浆高度不同，向表层套管和技术套管的环空空间反挤不同预设量的水泥浆，水泥浆的返浆高度能够反映出井身结构的实际漏失位置，针对实际漏失位置进行固井能够快速解决两层套管的井身结构的固井问题，保障正常生产作业。

技术领域

本发明涉及石油天然气生产技术，尤其涉及一种固井方法及固井装置。

背景技术

在石油天然气生产过程中，为了加固井壁，封隔易塌、易漏等复杂地层，保证钻井顺利进行，封隔油、气和水层，建立油气流出通道，防止产层间互窜，保证勘探期间的分层试油及在整个开采中合理的油气生产，需要对油气井进行固井。固井是向井内下入套管，并向井眼和套管之间的环形空间注入水泥的施工作业，是钻完井作业过程中不可缺少的一个重要环节。固井主要包括下套管和注水泥两个环节，其中，注水泥是指下完套管之后，把水泥浆泵入套管内，再用钻井液把水泥浆顶替到套管和井壁之间的环形空间内并使水泥浆达到设计位置的作业。因此，水泥浆到达环形空间的高度(水泥浆返高)是检固井作业质量的一个重要指标。如水泥浆不能返到设计位置或返高不足，在井口形成空套管或井下形成自由套管，后期需采取大量措施补救，造成极大的经济损失。

传统的井身结构主要由导管、表层套管、技术套管、生产套管、尾管和各层套管外的水泥环等组成。其中，导管主要用来引导钻头入井和井内泥浆从井口返回泥浆池，封隔地面以下的疏松易塌地层，用以支承表层、技术套管、生产套管和尾管的重量；表层套管用来封隔上部不稳定的松软地层和水层及浅层油气，安装井口装置以控制井涌井喷，同时支承技术套管、生产套管和尾管的重量；技术套管主要用来封隔难以控制的复杂地层以保证钻井工作顺利进行下去；生产套管主要用来把生产层和其他地层封隔开，把不同压力的油、气、水层封隔开来，在井内建立一条油气通路，保证长期生产，并能满足合理开采油、气和酸化压裂等增产措施的要求。各级套管互相重合的区域也是地层易发生漏失的区域，因此，传统的井身结构需在下完一级套管后即进行一次固井，整个井身结构需进行五次固井作业，以逐个将易漏失的地层进行封堵。

但是，为了简化井身结构，节约生产成本，有时会将井身结构简化为表层套管和技术套管两层结构，从而将技术套管直接做为生产套管使用，采用两层套管的井身结构在钻井过程中，表层套管鞋附近地层、二叠系火成岩地层和井底奥陶系顶部地层这三处易发生漏失的地层均位于技术套管段内，无法采用传统的固井方法进行有效的固井。

发明内容

为了克服现有技术下的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种固井方法及固井装置，本发明能够解决两层套管的井身结构的固井问题，保障正常生产作业。

本发明提供一种固井方法，应用于只包括表层套管和技术套管两层套管的井身结构，包括：

获取注水泥作业后水泥浆的实际返浆高度；

根据所述实际返浆高度从井口向表层套管和技术套管的环空空间反挤预设量的水泥浆；

其中，获取注水泥作业后水泥浆的实际返浆高度的方法包括：

比较注水泥作业后施工泵的泵压与预设循环摩阻的大小；

若注水泥作业后施工泵的泵压大于预设循环摩阻，则根据下述公式计算所述实际返浆高度：

(ρ_水泥浆-ρ_{加重钻井液})×g×H_加重+(ρ_水泥浆低-ρ_钻井液)×g×(H_返高-H_加重)+P_摩阻＝P_终

式中，ρ_水泥浆----常规水泥浆密度，kg/m³；

ρ_水泥浆低----低密度水泥浆密度，kg/m³；