李萬東， 吳 陽， 蘭小林

（中國石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司長慶固井公司, 陜西西安 710018）

厄瓜多爾的油氣資源主要集中在東部亞馬遜雨林地區(qū)，鉆井過程中存在一系列固井技術(shù)難點(diǎn)，采用常規(guī)平衡法懸空水泥塞固井技術(shù)固井時，存在打水泥塞成功率不高的問題。為了提高固井質(zhì)量和固井效率，需要研究針對性固井技術(shù)措施。

對于油氣井，打水泥塞是一項(xiàng)常規(guī)固井作業(yè)，比較簡單，但懸空水泥塞固井施工難度很大[1–3]，通常需要多次嘗試才能達(dá)到作業(yè)目的。2019年厄瓜多爾東部油區(qū)共完成懸空水泥塞固井28井次，其中成功15井次，在設(shè)計位置未探到水泥塞頂11井次，水泥塞質(zhì)量不合格2井次。對于懸空水泥塞固井，現(xiàn)場一般采用平衡法作業(yè)，分析其失敗的原因主要有2點(diǎn)：1）密度較大的水泥漿與密度較小的鉆井液所形成的界面天然不穩(wěn)定[4]，在放置水泥塞及起出鉆桿過程中，水泥漿會向下滑落造成上部體積減小，直至不能在設(shè)計位置有效封堵；2）打水泥塞過程中，水泥漿容易在鉆桿內(nèi)和鉆桿與井筒環(huán)空內(nèi)與鉆井液混合，導(dǎo)致水泥塞質(zhì)量不合格。

針對水泥塞下界面不穩(wěn)定而導(dǎo)致水泥漿向下滑落的問題，國內(nèi)外油田現(xiàn)場一般的做法是增大水泥漿用量[5–6]，附加比例設(shè)為100%，但是水泥漿用量過大不僅造成更多鉆井液受到污染、后續(xù)鉆塞所用時間增長，而且更容易發(fā)生水泥塞固結(jié)鉆桿故障。針對打水泥塞時鉆桿內(nèi)和環(huán)空中水泥漿與鉆井液混合的問題，墨西哥南部在固井時，通過計算機(jī)模擬水泥漿與鉆井液的界面混合情況，從而確定無污染水泥漿的真實(shí)返高[7]，但該方法比較復(fù)雜、考慮的因素較多，對其他地區(qū)打水泥塞作業(yè)的參考價值有限；也有國外固井公司設(shè)計出專門的水泥塞放置工具，但該類工具一般由上、下刮塞及捕獲器構(gòu)成，安裝及操作流程復(fù)雜，工具及技術(shù)服務(wù)成本高，現(xiàn)場應(yīng)用較少。

基于上述情況，筆者分析了厄瓜多爾東部油區(qū)的主要固井技術(shù)難點(diǎn)，研制了一種低密度高強(qiáng)水泥漿和一種新型支撐液，設(shè)計了插管、分流器、海綿球塞等工具，形成了厄瓜多爾東部油區(qū)平衡法懸空水泥塞固井技術(shù)，并進(jìn)行了現(xiàn)場應(yīng)用，取得了良好的效果，解決了厄瓜多爾東部油區(qū)打水泥塞作業(yè)成功率不高的問題。

1 固井技術(shù)難點(diǎn)及針對性措施

1.1 固井技術(shù)難點(diǎn)

厄瓜多爾東部油區(qū)上部地層以黏土巖為主，其中夾雜礫石層及粉砂巖；下部地層主要是砂巖、灰頁巖與石灰?guī)r交錯分布，部分砂巖內(nèi)含高嶺土和海綠石。該油區(qū)地層成巖性及穩(wěn)定性較差，特別是儲層段灰頁巖吸水性強(qiáng)、分散度高，易垮塌。開發(fā)井一般采用三開井身結(jié)構(gòu)，如果油層顯示差，要求在三開?215.9 mm裸眼段內(nèi)打水泥塞作棄井處理；另外，部分老井產(chǎn)量下降后，要求在?244.5 mm技術(shù)套管內(nèi)打水泥塞，然后側(cè)鉆新井眼。

采用常規(guī)的平衡法懸空水泥塞固井技術(shù)時，水泥漿與其下部鉆井液所形成的界面不穩(wěn)定，會發(fā)生滑落與交換現(xiàn)象，這與二者之間的密度差有關(guān)系，密度差越大，滑落與交換現(xiàn)象越嚴(yán)重；同時，鉆井液的動切力和膠凝強(qiáng)度較低，無法支撐并阻止水泥漿滑落；對于?244.5 mm井筒及小于該尺寸的井筒而言，?139.7 mm鉆桿從水泥塞中起出時會對其穩(wěn)定性造成嚴(yán)重破壞[8–9]。另外，受U形管效應(yīng)影響[10]，水泥漿在鉆桿內(nèi)向下流動時容易與鉆井液或前置液、后置液混合；鉆桿最下端設(shè)計的開口會使水泥漿向下噴射，與下部鉆井液大量混合。

綜合上述分析，厄瓜多爾東部油區(qū)的主要固井技術(shù)難點(diǎn)為：

1）儲層段砂巖、灰頁巖與石灰?guī)r交錯分布，且部分砂巖含有高嶺土，因此三開裸眼真實(shí)井徑變化較大，容易出現(xiàn)“大肚子”及“縮徑”現(xiàn)象，在這些位置放置水泥塞時很難將井壁上的鉆井液頂替干凈，水泥界面膠結(jié)質(zhì)量會受到影響。

2）打水泥塞之前，要充分循環(huán)井內(nèi)鉆井液，保證其在井筒各處性能一致，一般此時鉆井液密度約為 1.10 kg/L，動切力約為 25 Pa，10 s膠凝強(qiáng)度約為 8 Pa，無法穩(wěn)定地支撐上部高密度水泥漿，水泥漿在放置水泥塞及起出鉆桿過程中容易向下滑落，并與下部鉆井液交換。

3）基于當(dāng)?shù)卣沫h(huán)保要求及現(xiàn)場生產(chǎn)要求，井筒內(nèi)設(shè)置的水泥塞在規(guī)定時間必須達(dá)到一定的抗壓強(qiáng)度，水泥石24 h的抗壓強(qiáng)度一般要高于20 MPa，如果為了縮小水泥漿與鉆井液的密度差而降低水泥漿的密度，水泥塞的強(qiáng)度發(fā)展及最終強(qiáng)度將面臨很大挑戰(zhàn)。

4）現(xiàn)場用于打水泥塞的鉆柱多由?139.7 mm或?127.0 mm 鉆桿組成，當(dāng)在?244.5 mm 技術(shù)套管或三開?215.9 mm裸眼段內(nèi)作業(yè)時，其與井筒的環(huán)空間隙過窄且不易居中，打水泥塞時容易出現(xiàn)竄槽現(xiàn)象；起出鉆桿過程中抽汲效應(yīng)也更明顯，極易破壞水泥塞的穩(wěn)定性。

1.2 針對性措施

1）選用具有強(qiáng)度穩(wěn)定特性的優(yōu)質(zhì)減輕材料，加入早強(qiáng)劑、膨脹劑等化學(xué)添加劑，研制出一種低密度高強(qiáng)水泥漿，在降低水泥漿密度的同時保證水泥石強(qiáng)度達(dá)到相關(guān)要求，并且具有成本低、現(xiàn)場易混配等優(yōu)點(diǎn)。

2）研制一種新型支撐液，其密度介于水泥漿和鉆井液之間，動切力和10 s膠凝強(qiáng)度都高于48 Pa，作業(yè)時放置在井筒內(nèi)水泥漿與鉆井液中間，用以支撐上部水泥漿，避免其滑落及向下交換；加入反應(yīng)劑，反應(yīng)劑與水泥漿中的某些成分發(fā)生反應(yīng)，在液體界面形成一定結(jié)構(gòu)，形成反應(yīng)性支撐液，進(jìn)一步增強(qiáng)水泥漿與支撐液界面的穩(wěn)定性。

3）設(shè)計一段外徑較小的管具連接在鉆桿下部，作為插管插入水泥塞中，在提高水泥漿環(huán)空頂替效率的同時降低起出鉆桿時對水泥塞穩(wěn)定性的破壞。研制一種分流器工具，連接在打水泥塞管柱的最下端，將水泥漿向下噴射改為沿徑向及向上頂替，避免其與下部鉆井液大量混合，保證水泥漿界面的膠結(jié)質(zhì)量。

4）研制一種鉆桿內(nèi)隔離塞工具，用來分隔水泥漿與其他流體，避免不同流體混合；能夠刮拭鉆桿內(nèi)壁上殘留的水泥漿，保證鉆桿內(nèi)壁清潔，避免后期殘留的水泥塊掉落引發(fā)井下故障。

2 水泥漿與支撐液的研制

2.1 低密度高強(qiáng)水泥漿

根據(jù)文獻(xiàn)[11]的研究結(jié)果得知，水泥漿與鉆井液界面的穩(wěn)定性和水泥漿在鉆井液中滑落的距離，與水泥漿與鉆井液密度差的關(guān)系最大。因此，適當(dāng)降低水泥漿的密度，能夠增強(qiáng)水泥漿與鉆井液界面的穩(wěn)定性。

目前常用的水泥減輕材料主要有粉煤灰漂珠和人造玻璃微珠，其中粉煤灰漂珠產(chǎn)品CPM-5K的抗壓強(qiáng)度為34.5 MPa，市場價格為3.0美元/kg；人造玻璃微珠產(chǎn)品BGM-6K的抗壓強(qiáng)度為41.4 MPa，市場價格為26.0美元/kg。室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果表明[12]，在壓力低于35 MPa時，2種材料的微球都能保持較好的完整性，低密度水泥石的最終強(qiáng)度也能夠得到保障?？紤]成本因素，選用粉煤灰漂珠產(chǎn)品CPM-5K作為減輕材料。

通過向水泥漿中加入減輕材料CPM-5K、早強(qiáng)劑CA-13L和膨脹劑EXC-13[13]，研制出一種低密度高強(qiáng)水泥漿，其配方為：西班牙G級水泥+7.50%CPM-5K+2.50%降濾失劑+3.00%CA-13L+2.00%EXC-13+0.34%緩凝劑，密度 1.74 kg/L，析水率為0，API濾失量18 mL，水泥漿沉降穩(wěn)定性的密度差小于 0.02 kg/L；63 °C、31 MPa 條件下初稠 24 Bc，70 Bc稠化時間 248 min，78 °C、31 MPa 條件下水泥石 24 h抗壓強(qiáng)度 22.5 MPa，滲透率小于 0.05 mD，收縮率為0。該水泥漿的稠化曲線如圖1所示（0～60 min，模擬現(xiàn)場水泥漿批混過程），強(qiáng)度曲線如圖2所示。

圖1 低密度高強(qiáng)水泥漿稠化曲線Fig.1 Thickening curve of high-strength and low-density cement slurry

圖2 低密度高強(qiáng)水泥漿強(qiáng)度曲線Fig.2 Strength curve of high-strength and low-density cement slurry

為了保證現(xiàn)場低密度高強(qiáng)水泥漿性能均勻穩(wěn)定，首先在干混站將水泥與減輕材料定量干混，然后在現(xiàn)場與液混的水泥添加劑在批混車內(nèi)完成水泥漿配制。整個過程操作簡單，質(zhì)量可控。

2.2 反應(yīng)性支撐液

水泥塞下部沒有物理基底（井底或機(jī)械支撐工具）時，為了提高平衡法懸空水泥塞固井的成功率，一般需要在水泥塞下設(shè)置一段高黏度的液體作為支撐液，目的是防止水泥漿向下滑落并與鉆井液交換。為了達(dá)到支撐效果，支撐液的密度必須介于上部水泥漿與下部鉆井液之間；長度一般不應(yīng)小于上部水泥塞長度，裸眼段最少92 m。同時，必須具有高動切力和凝膠強(qiáng)度，一般高于48 Pa，不僅能使支撐液與上部水泥漿形成的界面不被二者之間的密度差破壞，還可以保證支撐液與下部鉆井液形成的界面維持穩(wěn)定[14]。

2.2.1 支撐液

為了提高支撐液的動切力及膠凝強(qiáng)度，一般會使用增黏劑，常用的有黃原膠聚合物、生物聚合物、CMC聚合物及膨潤土等。同時，為了獲得合適的密度，一般使用碳酸鈣或重晶石作為加重材料?？紤]增黏劑的提黏效率和加重材料的沉降穩(wěn)定性[15]，選用325目碳酸鈣作為加重材料，用黃原膠聚合物作為增黏劑，配制密度1.44 kg/L、動切力和膠凝強(qiáng)度高于48 Pa的支撐液。當(dāng)碳酸鈣加量提高至49.75%、黃原膠加量提高至0.50%時，支撐液密度1.44 kg/L，動切力 48 Pa，六速旋轉(zhuǎn)黏度計的讀數(shù)分別為 165，130，110，88，46 和 40，10 s膠凝強(qiáng)度 49 Pa，10 min 膠凝強(qiáng)度 55 Pa，滿足相應(yīng)要求。

2.2.2 反應(yīng)劑

為了進(jìn)一步提高水泥漿與支撐液界面的穩(wěn)定性，選取硅酸鈉作為反應(yīng)劑，加入到上述支撐液中，形成一種反應(yīng)性支撐液，當(dāng)水泥塞底面與該反應(yīng)性支撐液相互接觸時，支撐液中的硅酸根離子能與水泥漿中的鈣離子、鎂離子結(jié)合形成結(jié)構(gòu)性凝膠，使水泥塞底部的強(qiáng)度迅速發(fā)展[16]，對水泥漿向下滑落的趨勢或已經(jīng)開始的滑落運(yùn)動形成有效阻擋。

按照2.2.1中各物質(zhì)的加量，在實(shí)驗(yàn)室中制備了5份等量支撐液，隨后分別向其中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0，2.0%，4.0%，6.0%和8.0%的硅酸鈉，攪拌均勻后倒入塑料杯中，然后向其表面灌注2.1節(jié)中的低密度高強(qiáng)水泥漿，在常壓、78 ℃條件下養(yǎng)護(hù)24 h后，取出水泥塞觀察底部狀態(tài)，結(jié)果如圖3所示。

圖3 不同硅酸鈉加量下水泥塞的底部狀態(tài)Fig.3 Bottom states of a cement plug under different sodium silicate dosages

從圖3可以看出，1號—5號塑料杯中的水泥漿都未出現(xiàn)明顯滑落現(xiàn)象；1號杯中未加入硅酸鈉，水泥塞底部未完全凝固且部分脫落；2號—5號杯中水泥塞完整，2號杯中水泥塞底部部分與硅酸鈉反應(yīng)，但未完全凝固，3號—5號杯中水泥塞底面雖略有差異，但都已完全凝固。試驗(yàn)結(jié)果表明，碳酸鈣與黃原膠配制成支撐液的支撐效果良好，硅酸鈉加量為4%時，即可保證反應(yīng)性支撐液的使用效果，達(dá)到穩(wěn)定水泥漿與支撐液界面的目的。因此，反應(yīng)性支撐液的最終配方為47.83%碳酸鈣+0.48%黃原膠+3.80%硅酸鈉。

3 配套工具設(shè)計

3.1 插管

環(huán)空的頂替效率與所用管具的居中度有很大關(guān)系。對于同一井筒，管具外徑越大，越不容易居中。一些打水泥塞失敗的原因，就是環(huán)空間隙太窄、居中度差，導(dǎo)致水泥塞未完全封隔井筒橫截面，造成流體竄槽，試壓失敗。另外，當(dāng)水泥塞放置完畢后，必須起出水泥漿中的鉆桿，此時會產(chǎn)生抽汲效應(yīng)，尤其是在?244.5 mm井筒及小于該尺寸井筒內(nèi)打水泥塞時，抽汲效應(yīng)更為明顯，會破壞液體界面，加劇水泥漿向下滑落與鉆井液的交換。

對于以上問題，筆者提出在鉆桿下部設(shè)置一段外徑較小的管具作為插管，打水泥塞過程中保持其插在水泥塞內(nèi)；插管與井眼或套管之間的最小間隙（即井筒的最小內(nèi)徑與插管接箍處的最大外徑之間的間隙）應(yīng)不小于25.4 mm；起出鉆桿時應(yīng)嚴(yán)格控制上提速度，一般不大于9 m/min。

簡言之，插管是一根連接在鉆桿下面直徑較小的管具，其長度應(yīng)為水泥塞長度的1.5倍，或至少比水泥塞長60 m。插管的材質(zhì)可以是成本相對低廉的鋼、鋁、玻璃纖維等，如果打水泥塞過程中其被固結(jié)而無法正常起出，可拉斷下部插管，損失相比鉆桿要小很多。對于大斜度井或水平井打懸空水泥塞的情況，插管會增強(qiáng)水泥塞的穩(wěn)定性，可以在水泥凝固后從上部拉斷插管使其留在水泥塞內(nèi)，這樣不僅能控制水泥漿下滑，還能提高水泥塞的強(qiáng)度。對于?244.5 mm套管及大于該尺寸的套管，推薦將?127.0 mm 鉆桿+?76.2 mm 油管作為插管；對于?177.8 mm 套管，推薦將?88.9 mm 鉆桿+?69.9 mm油管作為插管；對于?139.7 mm 套管，推薦將?73.0 mm油管作為插管；對于?127.0 mm 套管，推薦將?60.3 mm油管作為插管。目前，現(xiàn)場經(jīng)常將?88.9和?73.0 mm油管作為插管。

3.2 分流器

常規(guī)打水泥塞作業(yè)時，鉆桿最下端連接一個短接頭，底面為斜切面開口，作為水泥漿的出口。泵注過程中，水泥漿離開鉆桿時往往呈向下噴射狀，與下部鉆井液會發(fā)生大量混合，同時會破壞二者界面，加劇水泥漿的滑落與交換。為此，提出在打水泥塞管柱末端使用分流器，將水泥漿向下的流動變?yōu)檠鼐矎较蚣跋蛏系牧鲃印７至髌鞯淖詈唵涡问绞且粋€下端面封閉的短接，在其側(cè)面開孔。但要注意：1）側(cè)面開孔太小，可能會發(fā)生堵塞；2）側(cè)面開孔太多，可能會使沿徑向的噴射作用減弱；3）側(cè)面開孔的總過流面積應(yīng)至少與管柱橫截面積相同。研究認(rèn)為，一個標(biāo)準(zhǔn)分流器的長度為2～3 m，管壁從上到下沿周向均勻開10個切孔，如圖4所示。

圖4 標(biāo)準(zhǔn)分流器示意Fig.4 Typical specifications of a standard flow diverter

該分流器的優(yōu)點(diǎn)主要有：1）水泥塞放置過程中，將水泥漿與下部鉆井液的混合量最小化，減少污染；2）將水泥漿的流動改為側(cè)向噴射及向上頂替，可提高環(huán)空頂替效率，特別在井眼擴(kuò)大段放置水泥塞時使用沿周向均勻開孔的分流器在該區(qū)域上下移動，能夠提高水泥塞界面的膠結(jié)質(zhì)量。

3.3 海綿球塞

受U形管效應(yīng)的影響，水泥漿在鉆桿內(nèi)向下流動過程中容易與鉆井液、前置液或后置液相互混合受到污染，從而導(dǎo)致水泥塞強(qiáng)度發(fā)展緩慢，最終強(qiáng)度降低。同時，水泥漿流過后，殘留在鉆桿內(nèi)壁上的水泥漿固結(jié)后形成水泥塊，后期掉入井下會堵塞鉆頭水眼或損壞動力鉆具[17]。因此，在打水泥塞作業(yè)中使用隔離工具不僅能夠有效隔離水泥漿與其他流體，而且能夠保證鉆桿內(nèi)壁的清潔，不會產(chǎn)生水泥殘留物。

目前常用的隔離工具是鉆桿內(nèi)刮塞[18]。使用時，在鉆桿下部某處設(shè)置刮塞捕獲裝置，通過上刮塞、下刮塞的隔離及刮拭作用，解決鉆桿內(nèi)混漿和鉆桿內(nèi)壁水泥殘留的問題。雖然該類工具使用效果較好，但存在成本高、程序復(fù)雜和需要專業(yè)服務(wù)人員等缺點(diǎn)。因此，筆者研制了一種海綿球塞工具（如圖5所示），以解決上述問題。

圖5 海綿球塞及其在管內(nèi)壓縮后的形態(tài)Fig.5 Sponge ball and its status upon compression in the pipe

該海綿球塞采用多孔的天然橡膠制成，無毒，耐鉆井液、水泥漿腐蝕；抗高溫，最高可達(dá)150 ℃；壓縮率（原體積與壓縮之后表觀體積之比）一般為1.4，最高可達(dá)2.5。海綿球塞放于鉆桿內(nèi)，能夠有效隔離水泥漿；移動過程中，能夠清除鉆桿內(nèi)壁的水泥殘留物；多個海綿球塞可以同時使用；可以通過不同內(nèi)徑的管柱及其連接處；不需要專門的捕獲裝置，使用、攜帶方便，成本低廉。標(biāo)準(zhǔn)海綿球塞的直徑為 175.0 mm，在?168.3 mm+?135.5 mm、?139.7 mm+?88.9 mm鉆桿組合和?127.0 mm鉆桿中都可使用。根據(jù)使用效果，可將海綿球塞加工成不同的硬度（其物理性能見表1），現(xiàn)場可根據(jù)具體井況進(jìn)行選擇。

表1 不同硬度海綿球塞的物理性能Table 1 Physical performance of sponge balls with different hardness

4 現(xiàn)場應(yīng)用

2020年至今，厄瓜多爾東部油區(qū)平衡法懸空水泥塞固井技術(shù)在該國東部油區(qū)共完成8井次的現(xiàn)場應(yīng)用，成功率100%，總體效果良好。

TMBA-X井是厄瓜多爾東部43油區(qū)的一口開發(fā)井，由于產(chǎn)量下降，決定在原井筒 1 683～1 807 m井段?244.5 mm技術(shù)套管內(nèi)設(shè)置一段懸空水泥塞封堵下部產(chǎn)層，之后在上部開窗側(cè)鉆新井眼。該井完井液密度 1.07 kg/L，動切力 1 Pa，流變性能極差；打水泥塞井段井斜角71°～82°，屬于增斜段，管柱居中難度大。針對以上問題，固井時決定：1）用平衡法打懸空水泥塞完成封堵，設(shè)計130 m反應(yīng)性支撐液作為基底；2）使用低密度高強(qiáng)水泥漿，減小水泥漿與下部支撐液之間的密度差；3）使用?139.7 mm鉆桿，下面連接?88.9 mm油管作為插管，油管下端接分流器（管柱結(jié)構(gòu)如圖6所示）；4）水泥漿前后分別使用隔離液作為前置液和后置液，同時使用2個海綿球塞分別隔離水泥漿與前置液及后置液。

圖6 平衡法打懸空水泥塞管柱結(jié)構(gòu)Fig.6 Pipe string structure for a balanced off-bottom cement plug

打水泥塞作業(yè)過程為：1）固井人員、設(shè)備現(xiàn)場就位；2）試運(yùn)轉(zhuǎn)固井設(shè)備，連接入井管柱，下至預(yù)定井深位置；3）召開作業(yè)前安全會；4）井隊(duì)鉆井泵循環(huán)，配制反應(yīng)性支撐液、前置液和后置液；5）管線試壓 25 MPa；6）泵注反應(yīng)性支撐液 2.6 m3；7）泵注清水替量 19.3 m3，泄壓；8）上提 4柱鉆桿，安裝井口裝置，放置海綿球塞，批混低密度高強(qiáng)水泥漿；9）泵注前置液 2.0 m3，泵注低密度高強(qiáng)水泥漿 4.3 m3，泵注后置液 0.24 m3；10）泵注清水替量 17.8 m3，打開泄壓閥，利用重力平衡水泥塞面；11）以9 m/min的速度緩慢上提7柱鉆桿；12）開泵循環(huán)井筒內(nèi)液體，直至將多余水泥漿全部循環(huán)出來；13）清洗固井設(shè)備，水泥塞候凝24 h。在此過程中，支撐液、水泥漿泵注正常，分流器使用順利，鉆桿起出正常，海綿球塞順利坐在分流器中。候凝24 h后，下入鉆具探得實(shí)際塞面位于井深1 682 m處，套管內(nèi)試壓合格，平衡法打懸空水泥塞一次成功。

與TMBA-X井同一井場的開發(fā)井TMBA-W井采用常規(guī)技術(shù)，第一次注水泥作業(yè)未獲成功。由于油層顯示不佳，決定在三開?215.9 mm裸眼段的2 004～2 179 m 井段設(shè)置一段懸空水泥塞封堵下部油層。采用密度1.98 kg/L的常規(guī)水泥漿，通過?139.7 mm鉆桿完成打水泥塞作業(yè)，候凝24 h后發(fā)現(xiàn)井口套管內(nèi)出水，關(guān)閉閘門后套壓緩慢上升，確認(rèn)打水泥塞失敗后，隨即進(jìn)行第二次打水泥塞作業(yè)，候凝48 h后井內(nèi)無異常，試壓合格，第二次打水泥塞成功。

對比上述2口井施工效果可以看出，厄瓜多爾東部油區(qū)平衡法懸空水泥塞固井技術(shù)能夠解決打水泥塞作業(yè)一次成功率不高的問題，縮短固井作業(yè)時間、降低作業(yè)成本。

5 結(jié)論與建議

1）厄瓜多爾東部油區(qū)打水泥塞作業(yè)過程中，由于缺乏物理基底，高密度的水泥漿容易向下滑落并與其下低密度鉆井液交換，造成水泥塞體積減小。由于?139.7 mm鉆桿與井筒的環(huán)空間隙過窄、鉆桿最下端開口、鉆桿內(nèi)缺乏隔離塞工具等原因，水泥漿在鉆桿內(nèi)和鉆桿與井筒環(huán)空內(nèi)容易與鉆井液混合，造成打水泥塞失敗。

2）針對懸空水泥塞與下部鉆井液形成的界面不穩(wěn)定的問題，研制了低密度高強(qiáng)水泥漿以及反應(yīng)性支撐液。針對打水泥塞鉆桿與井筒環(huán)空間隙窄引起的水泥塞質(zhì)量不合格問題，設(shè)計了插管工具；針對打水泥塞鉆桿下端開口造成水泥漿向下噴射、與鉆井液混合嚴(yán)重的問題，研制了分流器。針對缺乏鉆桿內(nèi)隔離塞工具或現(xiàn)有工具成本高、操作復(fù)雜等問題，研制了海綿球塞工具。

3）室內(nèi)試驗(yàn)表明：低密度高強(qiáng)水泥漿配合反應(yīng)性支撐液能夠解決水泥塞與下部液體界面不穩(wěn)定的問題，不會發(fā)生水泥漿滑落及交換現(xiàn)象；插管能夠增大打水泥塞管柱與井筒的環(huán)空間隙，提高頂替效率，并且最大程度降低起出管柱對水泥塞質(zhì)量的影響；分流器能夠改變水泥漿進(jìn)入環(huán)空的流動方向，避免水泥漿與下部鉆井液大量混合，并且提高水泥漿界面膠結(jié)質(zhì)量；海綿球塞能有效隔離水泥漿與其他流體，并且清潔鉆桿內(nèi)壁，避免水泥殘留物引發(fā)井下故障。

4）現(xiàn)場應(yīng)用表明，厄瓜多爾東部油區(qū)平衡法懸空水泥塞固井技術(shù)能夠解決打水泥塞作業(yè)成功率不高的問題，具備推廣應(yīng)用價值。但在高溫高壓的深井，打水泥塞作業(yè)對支撐液、膠塞工具性能的要求更高，替量誤差也更大，并要考慮區(qū)塊的差異，建議進(jìn)一步深化該技術(shù)的研究，以拓寬平衡法懸空水泥塞固井技術(shù)的應(yīng)用范圍。