深井复杂地层固井理论与实践

**章深井低压易漏失井固井技术
1

**节固井漏失分类与特征2

一、漏失的分类及原因2

二、典型地区固井漏失特征3

三、防止固井漏失的基本方法7

第二节深井常规低密度水泥浆体系7

一、改性粉煤灰低密度水泥浆体系8

二、高抗挤空心玻璃微珠低密度水泥浆体系14

第三节泡沫低密度水泥浆体系24

一、泡沫低密度水泥浆技术特点与发展25

二、泡沫水泥浆的制备与性能测试方法26

三、泡沫水泥浆密度预测模型29

四、泡沫水泥浆体系32

五、泡沫水泥浆固井设备47

六、泡沫水泥浆固井工艺与设计计算53

第四节堵漏型前置液及堵漏型水泥浆56

一、堵漏型前置液56

二、堵漏型水泥浆62

第五节深井低密度水泥浆固井应用实例65

一、塔深1井Φ2064mm尾管超低密度水泥浆固井65

二、 顺北鹰1井井Φ(2508+2445) mm技术套管低密度水泥浆固井66

三、焦页9侧钻井Φ2445mm技术套管泡沫水泥浆固井68

参考文献70

第二章防气窜固井技术
71

**节环空气窜的危害与气窜机理71

一、环空气窜的条件和途径72

二、环空气窜的机理73

三、环空气窜的危害74

第二节固井后环空气窜规律研究74

一、气窜模拟实验方法74

二、静胶凝强度实验方法75

三、实验研究与分析76

第三节环空气窜预测及水泥浆防气窜性能评价方法82

一、环空气窜预测方法82

二、水泥浆防气窜评价方法82

三、环空气窜综合评价方法（包括水泥浆性能和井眼条件）86

第四节防气窜水泥浆体系88

一、常用的防气窜水泥浆体系88

二、非渗透水泥浆体系90

三、胶乳防气窜水泥浆体系94

第五节防气窜固井现场应用实例103

一、S83井FSAM防气窜水泥浆固井103

二、元坝104井胶乳防气窜水泥浆固井107

参考文献111

第三章高密度水泥浆固井技术
112

**节高密度水泥浆加重材料113

一、油井水泥加重材料基本要求114

二、常用水泥加重材料114

三、水泥加重材料的选择116

四、水泥特殊加重材料117

第二节高密度水泥浆设计方法118

一、设计理论依据与模型118

二、高密度水泥浆分级设计方法123

第三节高密度水泥浆体系性能125

一、高密度水泥浆体系外加剂选择126

二、高密度水泥浆体系性能126

三、超高密度水泥浆体系性能127

四、超高密度水泥浆性能优化129

五、高密度隔离液研究129

第四节高密度水泥浆体系现场应用技术132

一、现场混配技术132

二、应用实例133

参考文献137

第四章盐膏层固井技术
138

**节盐膏层固井难点分析138

一、盐膏层地质特征139

二、盐膏层固井难点140

第二节盐膏层套管强度设计与校核方法140

一、盐膏层套管柱设计原则与思路141

二、非均匀载荷下套管强度142

三、盐膏层套管强度设计与校核方法158

第三节抗盐水泥浆体系163

一、抗盐油井水泥降失水剂164

二、抗盐水泥浆体系168

三、抗盐前置液体系174

第四节盐膏层固井技术措施及应用实例176

一、盐膏层固井主要技术措施176

二、应用实例178

参考文献138

第五章深井高酸性气田防腐蚀固井技术
184

**节国内外研究现状184

一、油井水泥特征184

二、油井水泥石的腐蚀185

第二节酸性气体腐蚀水泥石实验方法187

一、酸性气体腐蚀水泥石实验装置187

二、CO2、H2S腐蚀水泥石评价实验方法188

第三节温度和压力条件下CO2腐蚀水泥石机理189

一、实验材料189

二、 CO2腐蚀水泥石物理性能分析190

三、 水泥石CO2腐蚀前后腐蚀产物分析及变化规律192

四、 CO2腐蚀水泥石机理分析196

第四节温度和压力条件下H2S腐蚀水泥石机理196

一、 实验材料197

二、 H2S腐蚀水泥石实验结果分析197

三、 温度对H2S腐蚀水泥石的影响203

四、H2S腐蚀水泥石机理探讨204

第五节CO2与H2S共存条件下水泥石腐蚀机理204

一、CO2/H2S混合气体腐蚀实验参数与水泥浆组成205

二、混合气体腐蚀后物理性能变化205

三、H2S/CO2混合气体腐蚀产物及微观分析207

四、CO2/H2S混合气体腐蚀水泥石机理与腐蚀动力学模型210

第六节抗酸性气体腐蚀水泥浆体系215

一、抗CO2腐蚀水泥浆体系215

二、抗H2S腐蚀水泥浆体系的研究219

三、抗CO2/H2S腐蚀水泥浆体系优化设计225

第七节酸性油田防腐水泥固井技术应用案例227

一、雅达(Yadavaram)酸性油田地质概况227

二、雅达油田防腐水泥浆设计227

三、现场应用228

第八节结论229

参考文献230

第六章钻井液、固井液一体化技术
235

一、多功能钻井液技术235

二、泥浆转化为水泥浆技术236

三、钻固一体化工作液技术237

**节潜活性材料及活性控制238

一、潜活性材料的分类238

二、潜活性材料的改性239

三、潜活性材料的物理性能要求245

四、潜活性材料的作用机理248

五、潜活性材料的活性控制249

第二节一体化工作液钻井液技术256

一、一体化工作液钻井液流型控制256

二、一体化工作液钻井液失水性能控制257

三、一体化工作液钻井液中潜活性材料加量控制258

四、一体化工作液钻井液的固相容限260

第三节一体化工作液固井液技术262

一、一体化工作液固井液性能控制262

二、一体化工作液固井液综合性能研究274

三、一体化工作液对固井液的影响279

四、固化物微观产物分析282

第四节改善胶结质量的机理分析287

一、固化界面胶结模型的建立287

二、固化物之间的动力学分析291

三、固化数学模型验证300

四、界面作用机理探索302

第五节钻井液固井液一体化技术应用实例308

参考文献310
第七章深井高压油气井特种固井工具技术
312

**节深井尾管悬挂器313

一、双锥双液缸尾管悬挂器314

二、液压-机械双作用尾管悬挂器319

三、内嵌式尾管悬挂器320

第二节特种尾管悬挂器324

一、封隔式尾管悬挂器324

二、旋转式尾管悬挂器333

三、多功能尾管悬挂器339

四、膨胀式尾管悬挂器343

第三节尾管回接装置348

一、常规回接装置348

二、超高压回接插头350

三、封隔式回接插头351

第四节特种水泥头353

一、转盘式旋转水泥头353

二、顶驱水泥头355

三、远程控制水泥头356

第五节分级注水泥器358

一、机械式分级注水泥器358

二、液压式分级注水泥器362

三、免钻式分级注水泥器365

四、封隔式分级注水泥器368

第六节遇油遇水自膨胀封隔器370

一、结构组成371

二、膨胀密封机理371

三、封隔器结构的设计373

四、基本参数377

五、性能特点378

六、应用实例378


第八章固井工具防腐技术
379

**节金属材料腐蚀机理分析379

一、硫化物应力腐蚀机理与条件380

二、硫化物应力腐蚀特征381

三、硫化物应力腐蚀产生机理382

四、硫化物应力腐蚀影响因素385

五、二氧化碳（CO2）对金属材料的腐蚀机理分析388

六、H2S和CO2共存对金属材料的腐蚀机理分析390

第二节金属材料腐蚀评价实验及材料优选391

一、金属材料耐H2S应力腐蚀的实验方法391

二、金属材料抗CO2腐蚀实验方法394

三、耐腐蚀材料的选择394

四、金属材料硫化物应力腐蚀实验结果及分析395

五、CO2浸泡实验过程及实验结果分析404

六、抗H2S、CO2共存腐蚀合金材料优选及性能实验407

第三节防腐蚀固井工具设计与制造410

一、防腐固井工具设计要点410

二、防腐固井工具主要规格参数412

三、防腐材料加工工艺413

四、现场应用415

参考文献416