>[0060]顶替到位时的环空摩阻Ρ?可按现场经验取值或由专业软件计算。
[0061]步骤120:计算所述环空浆柱对油气层产生的最小压力P_;
[0062]所述环空浆柱对油气层产生的最小压力是在凝固过程中速凝水泥浆失重时，即速凝水泥浆的密度降低为盐水密度时的压力P_。所述环空浆柱对地层的压力情况如图3所示，所述最小压力？_按(3)式计算。
[0063]Pmin= P钻+P隔+P冲+P缓+P速失⑶
[0064]式中:
[0065]P-为浆柱对油气层所产生的最小压力，MPa ;
[0066]P速失为速凝水泥浆失重时的静液柱压力，MPa，速凝水泥浆失重时的密度按1.03g/cm3计算。
[0067]步骤130:根据所述最大压力？_和所述最小压力Ρ _，确定环空浆柱结构是否合理。
[0068]具体地，在所述最大压力Pnax和所述最小压力Ρ_满足式⑷和(5)时，确定所述环空浆柱结构合理。
[0069]Ρ_<Ρ 破(4)
[0070]Pnin>P^+A (5)
[0071]式中:
[0072]Ρ破为地层破裂(漏失)压力，MPa ;
[0073]P完钻为完钻时全井筒钻井液对地层的压力，MPa ;
[0074]A为压稳附加值，MPa ( 一般取值为0.1MPa/lOOm)。
[0075]具体地，如果所述浆柱对油气层产生的最小压力Ρ_< Ρ _ +A，则说明目前的浆柱结构不能压稳油气层，则需在冲洗液前增加加重隔离液，所述加重隔离液的密度应大于所述钻井液密度，如图2所示，或者增大缓凝水泥浆的密度，具体地，凝水泥浆的密度可采用
1.91-2.10g/cm3;然后重复步骤110、120和130，判断是否满足式(4)和(5)的要求。
[0076]另外，可以不采用调整浆柱中浆体的密度和高度方式，或者如果通过调整浆柱中浆体的密度和高度，仍不能满足步式(4)和(5)的要求，可采用固井施工完成后在井口环空施加附加压力Pft，楽柱结构情况如图4所示，使得:
[0077]Pnin+Pip > P完钻 +A
[0078]又，如果所述环空浆柱对地层的最大压力？_大于破裂(漏失)压力P破，则说明目前的浆柱结构产生的压力会压漏地层，则需降低所述加重隔离液的密度和高度，或降低所述缓凝水泥浆的密度，或增加所述冲洗液的高度，或降低所述速凝水泥浆的密度；然后重复步骤110、120和130，判断是否满足式⑷和(5)的要求。
[0079]以下举例对该方法进行说明:
[0080]例1:以XX-1井为例，对本发明的应用进行详细说明。
[0081]XX-1井，直井，完钻井深3000m，完钻钻井液密度为1.20g/cm3,地层破裂(漏失)压力为54.9PMa，油气层井段为2700m-3000m，要求水泥返深至2000m，固井施工顶替到位时的环空摩阻为1.5MPa，设计合理的固井环空浆柱结构。
[0082]步骤一:确定顶替到位时楽柱对地层产生的最大压力。
[0083]1、速凝水泥浆静液柱压力:速凝水泥浆采用1.90g/cm3的常规密度，高度为3000m-2700m = 300mo
[0084]Pa = 1.90g/cm3 X 300m X 9.8m/s = 5.59MPa
[0085]2、缓凝水泥浆静液柱压力:缓凝水泥浆采用1.90g/cm3的常规密度，高度为2700m-2000m = 700mo
[0086]Ρβ = 1.90g/cm3X 700mX 9.8m/s = 13.03MPa
[0087]3、冲洗液静液柱压力:冲洗液采用1.0g/cm3的密度，冲洗长度设计为500m。
[0088]P冲=1.0g/cm3 X 500m X 9.8m/s = 4.90MPa
[0089]4、在暂不考虑使用加重隔离液情况下钻井液的压力:密度1.20g/cm3，高度为3000m-300m-700m-500m = 1500m
[0090]P钻=1.20g/cm3X 1500m X 9.8m/s = 17.64MPa
[0091]5、顶替到位时浆柱对地层产生的最大压力为:
[0092]Pmax= P +Ρ_ +Ρ^ψ +P_ +Ρ.= 17.64+4.90+13.03+5.59+1.5 = 42.66MPa
[0093]步骤二:确定速凝水泥浆失重时浆柱对油气层产生的最小压力。
[0094]1、速凝水泥浆失重时的静液柱压力:速凝水泥浆失重时的密度按L 03g/cm3计算，高度为 3000m-2700m = 300m。
[0095]Pa = 1.03g/cm3 X 300m X 9.8 = 3.03MPa
[0096]2、缓凝水泥浆、冲洗液、钻井液的静液柱压力计算同步骤一的2、3、4。
[0097]3、速凝水泥浆失重时浆柱对油气层产生的最小压力为:
[0098]Pmin= Ρ +P# +Pe +Paife = 17.64+4.90+13.03+3.03 = 38.60MPa
[0099]步骤三:合理环空浆柱结构的确定
[0100]1、对比顶替到位时浆柱对地层产生的最大压力和地层破裂(漏失)压力:P_ =42.66MPa < 54.9MPa，即顶替到位时浆柱对地层产生的最大压力小于地层破裂(漏失)压力，满足要求。
[0101]2、对比候凝过程中速凝水泥浆失重时浆柱对地层产生的最小压力和完钻时钻井液对地层的压力(含压稳附加值):
[0102]P完,占 +A = (1.20g/cm3X3000mX9.8m/s) + (3000mX IMPa/lOOm) = 35.28+3.0 =38.28MPa
[0103]P_= 38.60MPa > 38.28MPa即候凝过程中速凝水泥浆失重时浆柱对地层产生的最小压力能够压稳油气层，满足要求。
[0104]结论:
[0105]所设计的密度1.90g/cm3、高度300m的速凝水泥浆，密度1.90g/cm3、高度700m的缓凝水泥浆，密度1.0g/cm3、高度500m的冲洗液，密度1.20g/cm3、高度1500m的钻井液的环空浆柱结构，既能压稳油气层，又不压漏地层，能够满足固井安全施工和确保固井质量的要求。
[0106]例2:以XX-2井为例，对本发明的应用进行详细说明。
[0107]XX-2井，直井，完钻井深3800m，完钻钻井液密度为1.40g/cm3,地层破裂(漏失)压力为69.5PMa，油气层井段为3000m-3800m，要求水泥返深至2500m，固井施工顶替到位时的环空摩阻为2.0MPa，设计合理的固井环空浆柱结构。
[0108]步骤一:确定顶替到位时浆柱对地层产生的最大压力
[0109]1、速凝水泥浆静液柱压力:速凝水泥浆采用1.90g/cm3的常规密度，高度为3800m-3000m = 800m。
[0110]P速=1.90g/cm3X800mX9.8m/s = 14.90MPa
[0111]2、缓凝水泥浆静液柱压力:缓凝水泥浆采用1.90g/cm3的常规密度，高度为3000m-2500m = 500m。
[0112]P缓=1.90g/cm3 X 500m X 9.8m/s = 9.31MPa
[0113]3、冲洗液静液柱压力:冲洗液采用1.0g/cm3的密度，冲洗长度设计为600m。
[0114]= 1.0g/cm3 X 600m X 9.8m/s = 5.88MPa
[0115]4、在暂不考虑使用加重隔离液情况下钻井液的静液柱压力:密度为1.40g/cm3，高度为 3800m-800m-500m-600m = 1900m。
[0116]P,占=1.40g/cm3X 1900mX9.8m/s = 26.07MPa
[0117]5、顶替到位时浆柱对地层产生最大压力为:
[0118]Pmax= P ,占 +Ρ^ψ +P^ +Pjj +Pjj = 26.07+5.88+9.31+14.90+2.0 = 58.16MPa
[0119]步骤二:确定速凝水泥浆失重时浆柱对油气层产生的最小压力
[0120]1、速凝水泥浆失重时的静液柱压力:速凝水泥浆失重时的密度按1.03g/cm3计算，高度为 3800m-3000m = 800m。
[0121]Pa = 1.03g/cm3X 800mX 9.8m/s = 8.08MPa
[0122]2、缓凝水泥浆、冲洗液、钻井液的静液柱压力计算同步骤一的2、3、4。
[0123]3、速凝水泥浆失重时浆柱对油气层产生的最小压力为:
[0124]Pmin= P 钻 +P冲 +P缓 +P速失=26.07+5.88+9.31+8.08 = 49.34MPa
[0125]步骤三:合理环空浆柱结构的确定
[0126]1、对比顶替到位时浆柱对地层产生的最大压力和破裂(漏失)压力。
[0127]P_= 58.16MPa < 69.5MPa，即顶替到位时浆柱对地层产生的最大压力小于地层破裂(漏失)压力，满足要求。
[0128]2、