深井复杂地层固井理论与实践

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