本标准规范了海洋石油固井工艺设计的基本规则和技术要求。 本标准适用于海洋石油及天然气井固井、修井作业。

ICS75.020
备案号：6951—2000
中华人民共和国海洋石油天然气行业标准SY/T10022.2—2000
海洋石油固井设计规范
第2部分：固井工艺
Sepcification for Cementing Design of Offshore oil wellUnit 2: Design of Cementing Technique2000 - 04- 10发布
国家石油和化学工业局
200010-01实施
SY/T 10022.22000
瞰策性明
2引用标滩
3定义和衍号说明
4固井艺设计依据
周井.「\艺设计原则
6套管扶止器安放间距设计
7平衡压力固并设计
8冲洗波和隔离液设计
9水泥浆附加量设计
10提高水泥浆环宇顶替效率的1艺设计让录A（标准的附求）套管扶止器规范附录队标准的附录）
偏心坏空流变学计算方法
SY/T1C022.2—2000
为适成海洋云油钻并的特点，提高固并质景，规范固并水泥浆设计，特制定本标准。本标准部分川了SY/T5.374—91≤油气升注水泥前置液使用方法》、SY/T5480-92《注水泥流变性没计SY/T5334：1996《管扶正器安装间距计算方法》.并结合多年海洋石油固并作业的经验和因内的最新研充成棠，综合编制而战
本标准2000年04月10日发布，自2000年10月01口起实施：本标准的附录A、附录B都是标准的附录。本标准山中国海洋石油总公司提山并归管理：本标起草单位：中海石油技术服务公司本标准工要起单人：李邦和，
本标准主审人：谭树人：
SY/T10022.2—2000
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中华人民共和国海洋石油天然气行业标准海洋石油固井设计规范
第2部分：固井工艺
Specification for Cementing Desigu of Offshore oil wellUnit 2: Design of Cementing Technique1范围
本标准规范广游洋石油固井艺设计的基本观则和技术要求：本标准适用丁海洋石油及天然气井固井、修井作业：2引用标准
SY/T 10022 .2—2000
下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文，本标准出版时，所示版木均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准晟新版本的可能性。SY/T5374—91油气方注水泥前骨液使用方法SY/T5480—92注水泥流变性设计S/T5334-~1996套管扶正器安装问距计算方法3定义和符号说明
3.1定义
3.1.1常压地层一使用密度在1.0g/cm至1.3g/m范用内的钻片液液杜压力，即可平衡其孔隙斥力或塌压力的地层。
3.1.2高正地层一使用密度大于1.3g/cm的钻井液液柱压力，即可平衡其孔隙压力或珊均乐力的地层：3.1.3易漏失地层一漏火压力或破裂压力接近其孔隙压力或培塌小力.循环钻井液极易发4漏失的地层
3.2衍号说
符号说明见表1。
4固井工艺设计依据
固井工艺设计注要依据妇下：
a）设计的井身结构或实际的井身结构、套管规范、下人深度及固井水泥返高的要求；b）实钻地层岩性和地质分层数据：油、气、水层或其他要求封固地层的孔隙压力梯度和温度梯度；）要求过固地层的最小破裂压力梯度：e）径、井斜及方位等眼基不数据：）实钻井眼的钻井液性能数据和钻并工程概况；国家石油和化学工业局2000 -04 - 10 批准2000-1001实施
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表1符号与单位
计算过渡参数
套管内径
套管外径
平均井径
偏心度
套管在≠眼内最大偏心度
范宁摩阻系数
重力加速度
分级插安放垂直深度
漏失地层垂直深度
稠度系数
水泥浆稠度系数
占并液稠度系数
一级水泥浆返深和分级箍之间的垂直距离管路长度
流动指数
水泥浆流动指数
钻井液流动力指数
临界雷诺数
雷诺数
水泥浆井
半口压力
快凝水泥浆静水柱压力
缓凝水泥浆液柱压力
环空钻井液、冲洗液、隔离液等流体液柱压力级水泥浆液柱压力
上流体液柱压力
尾管悬挂器以
分级孔
上环空
流体循环摩阻压大
具出口以上环空流体循环摩阻压力昆管送入工
地层孔隙压力
退平面法向力
套管在平均井斜狗腿
管在铅垂面法
法向力
净水柱压力
级水泥失重后静
环空流体流动摩阻压力降
管内流体流动摩阻压力降
地层初始破裂压力
环空流体静液柱压力
管内流体静液柱压力
压力附加系数：1.5~2
水泥浆塑性粘度
钻井液塑性粘度
无因次
无因次
无因次
无因次
无因次
无因次
无因次
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表1（完）符号与单位
顶替泵排量
井眼半径
刚性扶正器外半径
套管外半径
环空平均流速
紊流临界流速
塞流临界流速或最低返速
消除偏心环空窄边钻井液滞留区最低返速流体的动切应力
水泥浆动切力
钻升液动切力
偏心距
套管在井眼内最大偏心距
套管在平均井
斜狗腿平面偏心距
在铅垂面偏心距
旋转粘度计对应转数下的读数值流体密度
级水泥浆密度
地层漏失压力或破裂压力
等效流体密
级固井前钻井液密度
g）地质和钻井工程或生产开发工程对固井提出的其他特殊要求。5
固井工艺设计原则
平衡压力固井
固井全过程环空压力应大于地层孔隙压力，不超过主要封固地层最小破裂压力5.2套管居中
定向井、大斜度井、大位移井或水平井的油、气、水层及问隔层段套管偏心度应小于30%。5.3提高顶替效率
在满足5.1、5.2的前提下，顶替钻并5.4安全施工
艺设计应满足水泥浆有效驱替偏心环空窄间隙钻井液的要固井工艺设计应满足固井全过程连续施工，以避免发生并漏、并喷和异常憋压等现象。6套管扶正器安放间距设计
扶正器安放位置应选择在地层较致密和井眼较规则的封固井段6.1直井技术套管
应根据地层岩性和实钻井眼条件以及钻井作业要求，确定套管扶正器的安放间距和数量。以下情况每根套管宜安装一只符合附录A的弹性套管扶正器：3
a）套管鞋以上的五根套管；
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h）主要固层位及其上下各三根套管；c）分级箍以下二根,以上一根套管；d）进人上一层查管重段三根变管。6.2卢并油气层套管和尾管
成根据主时固并段的岩性井眼条件，钻升液性能利钻井实际清况，确定套管扶正器安放间距和使用数量，以下情况每根套管真安放：只符合录A的弹性套管扶正器或/和刚性扶正器：a）龚（尾)韩以上的五根套能：h）油、气、水层及其间隔层等主要封匠段及上下各 50m的套管；）屁管重叠段进人上层套管内的五根套管屁管悬找器以下二根套笋：d）分级箍上下各二根套管
6.3斜井和水平非的技术套管、油气层套管，昆管6.3.1扶正器安放应符合SY/5334利本标准6.2的要求，准计算出主要封固层段套倍偏心度，6.3.2结合主要封固层段的岩性、计径，拆眼轨迹参数，钻并液性能和钻升实际情况，对计算结果进行调整并确定扶正器最终使用数量和类型。6.3.3对调整后的套管夫正器安放问距应进行相邻扶止器之间套管最人偏心度的计算，并应满足以下费求：
·个弹性扶正器之间的套管最大偏心距：× 100≤ 30%
Emx=VerFer
二个刚性扶正器之间套管最人偏心距：em = (Rg - R,) + 20 Pi+ P
一个刚性扶正器和一个弹性扶正器之问套管最大偏心距：+
E.u. =(Ra - R.)
6.4套管摩所计算
200 VP+ P
餐管拱正器安放间距设计光成后，底进行下餐管摩阻计算：当计算摩阻力超让设计下您管允许阻人时，可适当减少扶正器数量，但成满是登管在主要油气水层及它们的间隔层内的编心度小于30%。7平衡压力固井设计
7.1排内压系统设让要求
应接5Y/15480和别录B叶的方法,计算固并注肾过程不同阶段环空流体的静液柱压力和流动摩阻压力，其环空总压力应大于地层孔隙力，不超过主要封固地层破裂账力：7.2冲洗液、隔离液设计和分级箍、管外封隔器设计要求根据钻非上程要求和7.1的原则，设计让水泥浆的冲洗液和离液密度和返高、返速以及分级箍或管外封隔器的安放位：
7.3坏字水泥浆返高设计
7.3.1 设计原则
设计原则主要包括：
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）应满是下步安全钻并或完井作业，油册安食升发，以及今后采取增产措施的需：h）应能有效地封固剂、气、水层，以及要求必须封固的腐蚀性、变、跨竭、漏失等复杂地层：(）成满足钻井工程对您管保护提出的特殊要求.如:提高套管抗挤，抗内压班度或避免套管因划度脚损而发牛断裂等：
）度满是抵御游洋恶劣环境和保护环境所提出的要求；）应符合5.1平衡力周井原则
7.3.2设计求
7.3.2.1 隔水管
水浆成返至泥面。
7.3.2.2表层管
根据钻升工程或开发工程安金求确楚水泥浆这高。7.3.2.3技术套管固并
他括下列作业方式：
a）单级国升
要求昆浆返至变管载以1并段300m~500m，领浆返至钻井工程要求的位置。对于设计管抗诺安全系数小「或等」1的片,水泥浆返高应满足抗挤安全系数1.125的要求。h分级固册
分级固升第-级总浆尚返至套管鞋以上片段至少300m，领浆返高与单级周升要求相间：分级薪使用应符合7.4的要求：第二级水泥浆返高应满足钻并工程要求，7.3.2.4油层套管固井
括下列作业方式：
a）单级卧升
常地层：尾浆应返至汕气层项部以1至少150m，领浆返至钻工程设计要求的高变高小地层：快繁水泥浆应返至油气层项部以[100m150m，缓凝水泥浆返至钻并1程设计要求的高度：并要求满见以下压力关系式；p, P+PiaP+Pa
h）分级固并
包括下列一种情况：
1）常所地
无论是级或：级尾浆均用返至猫气层项部以」至少150m，领浆返至钻并1程设计要求的高度：分级箍使用成符合7.4的要求2）高壮地展
级水泥浆返高应符a)高宏地层要求的高度，并要求满足以下斥力关系式：P++P++ p++ p2P. +pp.
二级水泥浆返至钻升工程设计要求的高度，并要求满足以下压力关系式！P+ P,+ PaP + F
3）易谢尖地层
应振据压力平衡原则确是篇级直井水泥浆返高：级水泥浆返至钻升工程设计要求高度：7.3.2.5尼管固开
水泥浆应返到尾管悬择器顶部。一般情况下，尾管和上一层套算重登段长度应为100ml～200m高而5
油气层尾管固井应满足下列压力关系式：SY/T10022.2—2000
P+P, + Ps+ Pr≥P+ Ppr
7.4固并分级箍位置设计原则
主要包括：
a）油气层分级箍设置应满足本标准7.1平衡压力固井的要求；b）高压油气层或低压油气层分级箍设置应按公式(7)或(9)计算确定；c）设计中应考虑固并作业设备的能力和施工安全；d）井斜小于或等于30%.宜采用重力开孔式分级箍。井斜大于30°，宜采用液压开孔式分级箍；e）分级箍应安放在岩性致密，不挎塌，并眼较规则的井段；f）漏尖层固井，为保证生产层以上有良好的水泥封固，分级箍安放位置可按下列公式计算：ePa
7.5管外水泥膨胀封隔器位置设计原则主要包括：
a）按照分层开发的需要，管外水泥膨胀封隔器应设置在分层开发的相邻生产层、油水层或油气层之间的井眼较规则的位置；
b）高压井管外水泥膨胀封隔器应设置在环空尾浆顶部且并眼较规则的位置，但应准确计算施工压力，合理选择剪断销钉的压力：c）漏失井的管外水泥膨胀封隔器应按公式(9)计算安放位置：8冲洗液和隔离液设计
8.1冲洗液、隔离液性能
8.1.1冲洗液、隔离液应与所选择的固井水泥浆体系和钻并液体系相容。相容性试验应符合ST/T5374中附录B的规定。
8.1.2冲洗液隔离液性能应符合SY/T5374中第3章的规定。在偏心环空条件下，流变性能还应符合本标准附录B6.3的要求
8.2冲洗液、隔离液使用量
冲洗液、隔离液使用量应符合本标准5.1和5.3的要求。8.2.1正常情况下，冲洗液和紊流隔离液的使用应符合下列要求：a）满足与主要封固地层紊流接触时间为10min；b）常压地层，在满足固井压力平衡、开眼地层稳定和10min紊流接触时间的条件下，可适当增加冲洗液、隔离液使用量；
c）同时使用冲洗液和紊流隔离液时，其用量比例应为2:1：在满足压力平衡和井眼稳定条件下，其用量比例可扩大至3:1至4:1；
d)同时使用冲洗液和塞流隔离液时，其用量比例应为4:1至5:1。8.2.2如果仅使用塞流隔离液，其总动液柱压力应小于地层破裂压力；使用量应控制在150m~200m并段环空容积范围内。
8.2.3特殊情况下，冲洗液和隔离液的使用量应符合下列要求：a）小间隙注水泥浆条件下，冲洗液和隔离液用量至少应达到400m井段的环空容积；h）大间隙注水泥浆条件下，冲洗液和隔离液用量至少应达到350m井段的环空容积。6
9水泥浆附加量设计
隔水导管
SY/T10022.22000
设计的水泥浆附加量应达到井眼环空容积的150%~200%9.2表层套管
设计的水泥浆附加量应达到升眼环空容积的80%~150%。集中钻表层的井应附加井眼环空容积的150%~200%。
9.3技术套管
设计的水泥浆附加量应达到棵眼环空容积的20%~40%。没有井径资料的裸眼，应按钻头直径附加环空容积的60%~80%。
9.4油气层套管、尾管
应根据裸眼井径和钻井作业情况确定水泥浆附加量，其附加量为环空容积的20%~40%。9.5裸眼水泥塞
应附加水泥塞井段容积的30%~50%9.6挤水泥作业
应附加挤水泥作业井段容积的
勺20%-50%
9.7其他
水泥浆的附加量可根据实际钻井情况适当增加或减少。10提高水泥浆环空顶替效率的工艺设计10.1套管偏心度
套管在主要封固段井眼偏心度应≤30%10.2钻井液性能调整
为达到固井作业要求，固井前应充分循环和调整好钻并液性能，尽量满足下列关系式：2YPe
或满足：
幂律模式
宾汉模式
巴模式
10.3钻井液、水泥浆流变性能满足不了要求时YP
Pe、YPm
当钻井液和水泥浆流变性能难以满足本标准10.2的要求时，应调整套管偏心度，使其尽可能居中。10.4冲洗液、隔离液性能和用量冲洗液、隔离液性能和用量应符合本标准第8章的要求。10.5固井胶塞使用
单级固井应使用双塞，深并、大位移并、水平井宜采用三塞；分级固的第一级固井应使用双塞。10.6U型管效应
技术套管和油气层套（尾）管固井，应考虑U型管效应的作用，计算环空水泥浆上返最大排量与设计顶替排量之比值应小于1.25
10.7固非前循环钻非液时问VV99.net
SY/T 10022.2—2000
正常青况下，下完套管后注水泥浆前成循环钻升液二周以上，达到井眼清洁，循环聚压止常，钻并液性能稳定
10.8固升前循环和识整钻井液性能注水泥浆前应充分循环利调整钻并液性能，符合固井设让要求，高压井成保证井液出口气测全量低15%.
10.9技术套管、油气展套(尾)管固开应行坏空流变学设计10.9.1应依据测定的流变参数确定流变模式，训算冲洗没、隔离液在环空主要封固并段的案流临界排是或塞流临界排量：
冲洗液、隔离液案流临界流速应低于水泥浆的案流临界流速：隔离液允许的塞流临界流速应大于水溉浆的塞流临界流速。
10.9.2侬据所确定的流变模式（幂律，宾议、赫一巴)计算环空主要封商段水泥浆的紊流崎界排量或塞流临界排量，包据下刻两种情说：u）井斜角小手30°的升府按照SY/5480进行水泥浆流变学设计；】斥斜角大于30-的光成按附录B选行水泥浆流变学设计.10.9.3采用低返速固并，其关键封固井段的环空返速应满足本标准附录B6.2c计算结果的要求。10.9.4为提高顶替效率吨根据并径，地层稳定坐及水泥浆流变参数等因素确定不同封周井段的环空水泥浆上返速度
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