深井复杂地层固井理论与实践

石油钻井人的推荐参考书

油气井固井作业是油气井工程中重要的一个环节，具有投资大、风险大、影响因素多、技术含量高且难以补救等特点，被称为油气井工程的“临门一脚”。随着油气勘探开发的深入，油气井钻井深度不断加深，钻遇的地层也更加复杂，固井难度也越来越大。本书以中国石化石油工程技术研究院多年来在深井复杂地层固井技术研究成果为基础，重点阐述深井低压易漏失井固井、深井高压气井防气窜固井、深井盐膏层固井、深井高酸性气田防腐固井和深井固井工具研制方面的基础理论、设计方法和现场实践方法，既可作为高等院校相关专业教学用书，也可作为专业技术人员作业指导用书。

马开华，教授级高级工程师，中石化工程技术研究院副院长，一直从事固井技术研究和管理工作，先后承担并完成了国家、省部级级科研项目30多项，先后获得省部级科技成果奖12项，发表论文20多篇，出版专著1本。

第一章深井低压易漏失井固井技术1第一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第一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第一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第一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第一节国内外研究现状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第一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第一节深井尾管悬挂器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第一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