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。固井是钻完井作业过程中不可缺少的一个重要环节，它包括下套管(318)和注水泥。
固井技术是多学科的综合应用技术，具有系统性、一次性和时间短的特点。固井的主要目的是保护和支撑油气井内的套管(318)，封隔油、气和水等地层。固井设计是固井施工的依据，是设计者的业务水平、施工者的技术能力的集中体现。固井设计不仅是施工者进行作业的指南，也是工程发包单位对固井施工的过程进行监控的强有力的工具，也就是说，固井设计不仅服务于乙方，也同时服务于甲方。
固井施工设计的内容
完全的固井设计要包含如下几个方面：
①油井的基本情况包括井深、钻头尺寸、井径、泥浆密度、套管尺寸、套管下深、钻遇地层；
②管串结构；
③固井方案与技术措施；
④扶正器安放间距；
⑤水泥浆量与替浆量；
⑥冲洗液与隔离液量；
⑦水泥浆配方与性能；
⑧隔离液、冲洗液配方与性能；
⑨施工压力预测；
⑩施工步骤。
固井设计的原则
①平衡压力原则：在顶替与侯凝过程中，环空压力 处于压力平衡状态，既不会压漏地层，也不会使油气水窜入环空。
②数据准确、计算依据充分。
③技术措施要有针对性。
④对复杂问题的预见与处理能力。
固井设计应具备以下基础知识
①地质知识：能够简要了解封固地层的物理化学特性。
②油田化学知识：对泥浆体系性能和水泥浆体系与外加剂都应有了解。
③力学知识：流体力学知识和材料力学知识。
④机械知识：对相关作业设备的机械性能及应用场合的了解。
固井设计的步骤
（一） 取准参数
①工程设计要求：一般有水泥浆返深、需封固的产层顶部与底部深度与目的层性质等
②井身结构：井深、钻头尺寸、套管尺寸、套管下深
③套管选型：钢级、壁厚，套管(167ML50)性能数据可从钻井设计中得到
④泥浆性能：密度、流变性能等，从钻井泥浆日报表或班报表中获取
⑤钻遇地层：钻遇地层岩性、地层流体、地层压力、异常情况
⑥井眼参数：井径，由测井资料获取；井斜方位
（二） 制定方案
①针对封固地层的特性、钻井(236)中出现的异常问题及井眼结构制定固井方案和技术措施；
②对于气层要考虑采用防气窜水泥体系，并调整环空液柱结构以保证水泥浆失重以后能压稳气层；
③如果封固段有漏失层存在，则要考虑采用低密度水泥或双级固井；
④如果遇到膏盐层，则需要采用抗盐的含盐水泥体系或其它体系；
⑤确定顶替方案：如果不存在漏失层，建议采用紊流顶替，否则要通过计算来确定采用紊流、层流或塞流顶替方式；
⑥对于定向井，要注重扶正器的设计计算，确保套管的居中度不小于67%；
⑦井底静止温度若超过110℃，则水泥浆须假如高温稳定剂—石英砂。
（三） 水泥浆配方实验
水泥浆性能的基本要求：
①能配置成设计要求的水泥浆，不沉降，不起泡；
②有好的流动性，适宜的初始稠度，一般不大于30BC；
③常规密度水泥24小时强度不小于14Mpa，
④流变性能可通过外加剂进行调整；
⑤稠化时间满足施工要求，但不应太长，一般得水泥浆稠化时间＝现场施工时间＋60-90min；对于浅井附加30min左右有助于提高固井质量。
⑥失水量和游离液控制
失水：
①套管注水泥：100—200ml/30min
②尾管注水泥：50-100ml/30min
③气井固井：30-50ml/30min
游离水：
① 一般直井注水泥，游离液小于1.5%；
（四） 前置液配方与性能
冲洗液：
①具有较低的基浆密度，一般在1.0-1.03g/cm3，如在冲洗液中加研磨性颗粒，密度要提高，但不能高于水泥浆密度；
②具有很低的粘度，基浆流型接近与牛顿型，有很低的紊流临界返速，一般在0.3-0.5m/s；
③能够明显降低钻井液的粘度和切力，对环空滞留的钻井液有一定的渗透力，降低粘土颗粒间的连接力，使钻井(TC30)液或泥饼的结构松弛，拆散，易于顶替；
④应对粘土有一定的抑制性，以保持井壁稳定。
隔离液
①紊流隔离液适宜于紊流顶替，应有较低的粘度和较低的紊流临界返速，一般要求紊流接触时间为8-10min，最低也需要有7min；
②粘性隔离液适宜于层流和塞流顶替，隔离液的粘度和切力应大于泥浆而小于水泥浆；
③隔离液的密度在较大范围内可以调节，一般要求介于泥浆和水泥浆之间；
④隔离液对加重剂要有悬浮能力，这样才能保持隔离液性能稳定；
⑤隔离液应具有温度稳定性，温度升高粘度不能降低或降低得很少，才能保持在高温下对加重剂的悬浮能力；
⑥隔离液要具有控制失水能力，一般失水量小于150ml/30min，有助于防止井壁坍塌和减少地层损害。
（五） 参数计算
参数计算包括：水泥浆量、前置液量、替浆量、替浆排量和水力计算。
一般水泥浆量要在按实际井径计算的水泥浆量的基础上附加一定量，一般表层套管附加量在100%左右，技术套管和油层套管一般在10%左右，具体数据主要依据地区经验。
（六） 设备配套和工具准备
需要对现场的具体材料、工具、设备和施工能力进行分析，因此，再进行固井设计时，还需考虑现有工具，现有设备的施工能力，以获得一个可行的设计和可行的设备、工具配套。
固井现场设备：水泥车、运灰车、储灰罐、压风机、工具车、管汇车
地面工具：水泥头、高压管线等
井下工具：尾管悬挂器、双级箍、浮鞋(250 Liqui-Lok)、浮箍(252 Liqui-Lok)、扶正器、水泥伞、管外封隔器等
（七） 制定施工步骤
制定施工步骤要分两方面井队的准备与施工配合、固井队的准备与施工。
井队要完成的工作：
①按固井设计下入套管和附件，下完套管，大排量循环泥浆至少两周；
②水、电供应和照明；
③协助固井队安装井口工具；
④协助替浆计量，负责启动井队大泵替浆。
固井队要完成的工作：
①做好施工人员的岗位分工和职责；
②按设计准备好敢干灰（与干混药品混好）与湿混药品；
③准备入井好工具附加；
④准备好水泥车、水泥头等地面设备与工具；
⑤套管下完以后，摆放车辆接管线准备施工；
⑥按设计程序进行注水泥施工。（2023-11-29）
