準噶爾盆地南緣超高密度水泥漿固井工藝技術應用

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）

準噶爾盆地南緣超高密度水泥漿固井工藝技術應用

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）

針對準噶爾盆地南緣山前構造高壓等地質特點，對該地區重點探井霍101井?244.5mm技術套管高密度固井進行了總結和剖析，從如何防止井漏和環空氣竄等問題進行了分析，設計了防氣竄性能較好的膠乳水泥漿體系，對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進行了研究，為了提高頂替效率，除了使用旋流剛性扶正器外，還對固井參數進行了優化設計，保證在替漿過程中水泥漿出套管后達到塞流頂替，實際現場應用中也均取得了良好的效果。

高密度；環空氣竄；膠乳；頂替效率

霍101井處于準葛爾盆地南緣山前構造，高壓高密度固井難度較大，固井質量得不到保障，然而通過選用膠乳水泥漿體系、保證套管居中度、設計最優的固井施工參數、優化水泥漿性能等措施，能極大地提高固井質量。

1 霍101井基本情況介紹

1.1 井身結構（表1）

表1 霍101井井身結構

1.2 三開地質分層（表2）

表2 霍101井三開地質分層

1.3 鉆井液性能（表3）

表3 油基泥漿體系鉆井液性能

2 固井難點及對策研究

2.1 固井難點

（1）2600～2800m短提劃眼過程中多次掛卡，井眼穩定性差，下套管阻卡風險大。

（2）本井地層壓力高，氣測值大，對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、施工風險大；

（4）水泥漿密度高，加入礦粉，對水泥漿穩定性等性能要求高，超高密度水泥漿現場混配加重難度大。

（5）超高密度固井，流體中固相含量高，對下部結構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外漿體竄等因素的制約，影響頂替效率和固井質量。實際地層承壓1.7MPa，密度2.46g/cm3,折合地層當量密度2.52g/cm3。

2.2 對策研究

針對存在的固井難點，本井采用了密度2.56g/cm3膠乳水泥漿體系，優選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、穩定性試驗等，優化隔離液性能、采用塞流頂替提高頂替效率；為防止漏失，嚴格控制注替排量，保持施工排量和壓力穩定，確保施工和候凝整個過程的壓力平衡。

3 主要技術措施

3.1 井眼準備

（1）根據電測情況模擬靜止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，井下正常方可進行下套管作業；通井時有阻卡現象則認真劃眼，提鉆至2000m重新模擬、再次通井。

（2）通井時調整好泥漿性能，進出口密度均勻，控制好泥漿流變性和穩定性，保證井下壓穩；通井到底后以最大鉆井排量（38L/s）循環洗井，固井施工排量以最大鉆井排量循環的環空返速為依據，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量最重要的因素之一，下入套管后扶正器要承受較大負荷，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，提高大肚子井段頂替效率，因此優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 隔離液應用

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

3.4 水泥漿應用

該井采用密度2.56g/cm3膠乳水泥漿體系水泥漿體系封固，優選礦粉和水泥外加劑，沉降穩定性上下密度差小于0.03g/cm3，并且做好停泵試驗、頂部強度試驗、相容性試驗、密度和溫度波動實驗。要求水泥漿靜膠凝時間在8h左右，低失水，能有效的防止環空氣竄，提高封固質量。

3.5 固井施工排量設計

根據流變學設計方法合理確定頂替流態，確定合理的頂替排量，最大替漿排量為1.5m3/min，此時的井底當量密度為2.57g/cm3，小于地層破裂壓力當量密度。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

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 水泥漿析水及穩定性要求

水泥漿注入井內后，由于重力作用，難以保持原有的穩定性，水泥漿顆粒易下沉凝結，穩定性發生變化，自由水析出，易在套管上側形成自由水通道。同時處在套管上側的水泥漿密度降低，凝固后的水泥石強度降低滲透率增大很容易形成油氣水竄通，不能實現完全封隔的目的，因此降低水泥漿析水也是固井質量的關鍵。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，保證水泥漿封固質量。要求水泥漿失水量小于50mL。

4.5 水泥漿流變性與稠化時間的要求

固井水泥漿設計時，依據水泥漿性能要求的特殊性,為了保證水泥漿具有好的穩定性和抗污染能力，還應具有良好的流動性。在保證施工安全的前提下，縮短水泥漿的稠化時間，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空氣竄，此次稠化時間附加60min。

5 現場應用

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

圖1 水泥漿稠化時間

6 結論

霍101井?244.5mm技術套管超高密度固井技術的成功應用為今后準葛爾盆地南緣山前構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量的重要措施；（3）合理的選用施工參數，在不能達到紊流的條件下，水泥漿出套管時采用塞流頂替既能降低施工壓力，也能提高頂替效率。

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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，高級工程師，現從事鉆井技術工作。