孫栓科，胡 磊，陳 勇

（西部鉆探固井壓裂工程公司，新疆克拉瑪依834009）

準(zhǔn)噶爾盆地南緣超高密度水泥漿固井工藝技術(shù)應(yīng)用

孫栓科*，胡 磊，陳 勇

（西部鉆探固井壓裂工程公司，新疆克拉瑪依834009）

針對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地南緣山前構(gòu)造高壓等地質(zhì)特點(diǎn)，對(duì)該地區(qū)重點(diǎn)探井霍101井?244.5mm技術(shù)套管高密度固井進(jìn)行了總結(jié)和剖析，從如何防止井漏和環(huán)空氣竄等問題進(jìn)行了分析，設(shè)計(jì)了防氣竄性能較好的膠乳水泥漿體系，對(duì)水泥漿失水性能及要求、套管居中以及頂替排量等注水泥工藝及配套工藝技術(shù)進(jìn)行了研究，為了提高頂替效率，除了使用旋流剛性扶正器外，還對(duì)固井參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證在替漿過程中水泥漿出套管后達(dá)到塞流頂替，實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中也均取得了良好的效果。

高密度；環(huán)空氣竄；膠乳；頂替效率

霍101井處于準(zhǔn)葛爾盆地南緣山前構(gòu)造，高壓高密度固井難度較大，固井質(zhì)量得不到保障，然而通過選用膠乳水泥漿體系、保證套管居中度、設(shè)計(jì)最優(yōu)的固井施工參數(shù)、優(yōu)化水泥漿性能等措施，能極大地提高固井質(zhì)量。

1 霍101井基本情況介紹

1.1 井身結(jié)構(gòu)（表1）

表1 霍101井井身結(jié)構(gòu)

1.2 三開地質(zhì)分層（表2）

表2 霍101井三開地質(zhì)分層

1.3 鉆井液性能（表3）

表3 油基泥漿體系鉆井液性能

2 固井難點(diǎn)及對(duì)策研究

2.1 固井難點(diǎn)

（1）2600～2800m短提劃眼過程中多次掛卡，井眼穩(wěn)定性差，下套管阻卡風(fēng)險(xiǎn)大。

（2）本井地層壓力高，氣測(cè)值大，對(duì)水泥漿防竄性能要求高。

（3）泥漿密度高，塑性粘度高，觸變性大、施工風(fēng)險(xiǎn)大；

（4）水泥漿密度高，加入礦粉，對(duì)水泥漿穩(wěn)定性等性能要求高，超高密度水泥漿現(xiàn)場(chǎng)混配加重難度大。

（5）超高密度固井，流體中固相含量高，對(duì)下部結(jié)構(gòu)及井口工具抗沖刷能力要求高。

（6）施工排量受地層承壓能力低及防止管內(nèi)外漿體竄等因素的制約，影響頂替效率和固井質(zhì)量。實(shí)際地層承壓1.7MPa，密度2.46g/cm3,折合地層當(dāng)量密度2.52g/cm3。

2.2 對(duì)策研究

針對(duì)存在的固井難點(diǎn)，本井采用了密度2.56g/cm3膠乳水泥漿體系，優(yōu)選GM礦粉和水泥外加劑；做好隔離液、泥漿與水泥漿的相容性試驗(yàn)、穩(wěn)定性試驗(yàn)等，優(yōu)化隔離液性能、采用塞流頂替提高頂替效率；為防止漏失，嚴(yán)格控制注替排量，保持施工排量和壓力穩(wěn)定，確保施工和候凝整個(gè)過程的壓力平衡。

3 主要技術(shù)措施

3.1 井眼準(zhǔn)備

（1）根據(jù)電測(cè)情況模擬靜止40h，模擬完成單扶鉆具組合帶310mm扶正器通井，通井鉆具組合的剛度不小于套管剛度，井下正常方可進(jìn)行下套管作業(yè)；通井時(shí)有阻卡現(xiàn)象則認(rèn)真劃眼，提鉆至2000m重新模擬、再次通井。

（2）通井時(shí)調(diào)整好泥漿性能，進(jìn)出口密度均勻，控制好泥漿流變性和穩(wěn)定性，保證井下壓穩(wěn)；通井到底后以最大鉆井排量（38L/s）循環(huán)洗井，固井施工排量以最大鉆井排量循環(huán)的環(huán)空返速為依據(jù)，固井排量小于30L/s。

3.2 扶正器選擇及安放位置

套管居中度是影響固井頂替效率和封固質(zhì)量最重要的因素之一，下入套管后扶正器要承受較大負(fù)荷，因此選用加焊雙弓彈性扶正器來保證套管居中度大于70%；要保證水泥漿有較好的流態(tài)，提高大肚子井段頂替效率，因此優(yōu)選了旋流剛性扶正器。安放位置：封固段2650～2920m每2根安放一只加焊雙弓彈性扶正器，1800～2650m每3根套管一只加焊雙弓彈性扶正器，共計(jì)安放38只，在大肚子井段安放了2只剛性旋流扶正器。

3.3 隔離液應(yīng)用

為了有效的隔離高密度鉆井液和水泥漿，本井優(yōu)選D系列GM礦粉加重隔離液密度2.50g/cm3，用量15m3，占環(huán)空484m。

3.4 水泥漿應(yīng)用

該井采用密度2.56g/cm3膠乳水泥漿體系水泥漿體系封固，優(yōu)選礦粉和水泥外加劑，沉降穩(wěn)定性上下密度差小于0.03g/cm3，并且做好停泵試驗(yàn)、頂部強(qiáng)度試驗(yàn)、相容性試驗(yàn)、密度和溫度波動(dòng)實(shí)驗(yàn)。要求水泥漿靜膠凝時(shí)間在8h左右，低失水，能有效的防止環(huán)空氣竄，提高封固質(zhì)量。

3.5 固井施工排量設(shè)計(jì)

根據(jù)流變學(xué)設(shè)計(jì)方法合理確定頂替流態(tài)，確定合理的頂替排量，最大替漿排量為1.5m3/min，此時(shí)的井底當(dāng)量密度為2.57g/cm3，小于地層破裂壓力當(dāng)量密度。水泥漿出套管鞋采用塞流（0.4m3/min）頂替既能降低施工壓力也提高了水泥漿的頂替效率，有效減小水泥漿上竄。

4 固井水泥漿性能指標(biāo)

4.1 水泥漿配方

水泥+25%石英砂+120%鎘錳鐵礦粉+7%微硅+ (33%道威爾膠乳+3.32%分散劑+2.5%穩(wěn)定劑+0.5%消泡劑+2.25%緩凝劑）+62%液灰比。

4.2 水泥漿性能（見表4、圖1）

表4 水泥漿性能

4.3 水泥漿析水及穩(wěn)定性要求

水泥漿注入井內(nèi)后，由于重力作用，難以保持原有的穩(wěn)定性，水泥漿顆粒易下沉凝結(jié)，穩(wěn)定性發(fā)生變化，自由水析出，易在套管上側(cè)形成自由水通道。同時(shí)處在套管上側(cè)的水泥漿密度降低，凝固后的水泥石強(qiáng)度降低滲透率增大很容易形成油氣水竄通，不能實(shí)現(xiàn)完全封隔的目的，因此降低水泥漿析水也是固井質(zhì)量的關(guān)鍵。固井要求水泥漿析水越小越好，零析水為最理想。

4.4 水泥漿失水量要求

由于本井裸眼段長，水泥漿與油層接觸面積大，控制水泥漿失水能夠確保施工的安全性，降低水泥石的體積收縮，保證水泥漿封固質(zhì)量。要求水泥漿失水量小于50mL。

4.5 水泥漿流變性與稠化時(shí)間的要求

固井水泥漿設(shè)計(jì)時(shí)，依據(jù)水泥漿性能要求的特殊性,為了保證水泥漿具有好的穩(wěn)定性和抗污染能力，還應(yīng)具有良好的流動(dòng)性。在保證施工安全的前提下，縮短水泥漿的稠化時(shí)間，要求水泥漿稠化曲線具有短過渡性能，以減少因水泥漿失重而引起的環(huán)空氣竄，此次稠化時(shí)間附加60min。

5 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

在性能優(yōu)良的防氣竄膠乳水泥漿體系、充分的固井前準(zhǔn)備、完善的固井施工工藝等一系列技術(shù)措施的保障下。霍101井封固質(zhì)量好，滿足下一步施工要求。

圖1 水泥漿稠化時(shí)間

6 結(jié)論

霍101井?244.5mm技術(shù)套管超高密度固井技術(shù)的成功應(yīng)用為今后準(zhǔn)葛爾盆地南緣山前構(gòu)造固井施工提供了很好的借鑒：（1）性能良好的膠乳水泥漿體系；（2）扶正器的合理選擇和安放位置有利于套管的順利下入和提高套管的居中度及頂替效率是提高固井質(zhì)量的重要措施；（3）合理的選用施工參數(shù)，在不能達(dá)到紊流的條件下，水泥漿出套管時(shí)采用塞流頂替既能降低施工壓力，也能提高頂替效率。

[1]劉崇建，等.油氣井水泥理論與應(yīng)用[M].北京：石油工業(yè)出版社，2001.

[2]羅長吉，王允良.固井水泥環(huán)界面膠結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)研究[J].石油鉆采工藝，1993（3）.

[3] 劉永健.賓漢流體偏心環(huán)空軸向結(jié)構(gòu)流量和壓降的計(jì)算[J].大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，1989（3）：23-24.

[4]徐惠峰.鉆井技術(shù)手冊(cè)·固井[M].石油技術(shù)出版社，1988．

[5] 現(xiàn)代固井技術(shù)[M].劉大為，田錫君，廖潤康，譯.遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1994．

TE256

B

1004-5716(2015）10-0044-03

2014-03-06

2014-03-06

孫栓科（1966-），男（漢族），陜西扶封人，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事鉆井技術(shù)工作。