枯竭油氣藏儲氣庫井雙凝雙密度水泥漿固井技術

覃毅　王新成　卜錫濤

摘要：枯竭油氣藏儲氣庫注采氣井要求運行周期長，運行工況條件苛刻、儲層和蓋層封固質量要求高，儲氣庫注采氣井要求全井封固，要求水泥漿返至地面。分析了地質構造復雜、地層壓力系數低、水泥漿設計困難等固井技術難點，提出了采用雙密雙凝固井水泥漿體系的固井技術，經現場施工應用，固井質量優質，滿足封固質量要求。

關鍵詞：枯竭油氣藏；儲氣庫固井；雙凝雙密水泥漿體系

枯竭油氣藏是指經過多次采油（氣）后，已經達到采收率極限的油藏，還有可能就是由于地層能量降低，導致原油無法繼續開采的油藏。枯竭油氣藏型地下儲氣庫是利用優質的地質構造進行建設的用于天然氣儲存的枯竭油氣藏型地下儲氣庫，固井時要求全井段封固。固井質量直接關系到能否正常投產以及儲氣庫運行壽命長短的關鍵因素，加上注采氣時壓力交變大，對水泥石的長期膠結性能參數要求嚴格，儲層以及蓋層的固井封固質量要求達到優質，其他封固段固井質量達到枯竭油氣藏儲氣庫井完井固井要求。

1 固井技術難點

（1）環空間隙大，頂替效率低，環空容易竄槽；

（2）枯竭油氣藏儲氣庫注采氣井要求固井時水泥漿必須返到地面，封固段較長，環空液柱壓力高，流動阻力較大，增加了固井施工難度；同時對于處于開發后期的油氣藏，還可能造成井漏的風險；

（3）枯竭油氣藏儲氣庫所處區塊地質構造復雜，目的層的地層孔隙壓力和破裂壓力低；

（4）運行周期長，運行工況條件苛刻，注替交換壓力變化大，水泥漿性能要求高，要防止油氣水侵。區塊構造含有多層砂巖層、砂礫巖層及地下水層，易跨、易塌、易漏，侯凝期間水泥漿易受地層流體干擾，對水泥石的強度及致密性、水泥環與套管、井壁的膠結質量和長期密封性要求很高。

2 固井水泥漿體系

根據施工需要，采用綜合性能良好的雙凝雙密度水泥漿體系，即高、低密度水泥漿體系。雙凝雙密度固井水泥漿體系配方設計應綜合考慮以下三個關鍵因素：（1）水泥石膠結質量達到滿足枯竭油氣藏儲氣庫井固井質量的封固要求；（2）固井水泥漿體系能滿足低溫條件下固井的要求，確保第一界面、第二界面的固井封固質量，后期施工作業后不發生水、氣竄；（3）固井水泥漿對目的層傷害小，達到保護儲層和蓋層的目的。另外，要求水泥漿體系流變性能比較好，漿體流動度好，漿體沉降穩定性好，在地面容易配漿，并且能夠產生二次促變，水泥漿稍微增稠。以上因素為基準并考慮到該區塊壓力系數低，還添加了堵漏劑，即雙凝雙密防漏水泥漿體系。固井水泥漿體系應具有低失水微膨脹高強度等特點，同時流動性好，防漏失性能穩定，提高頂替效率，達到“平衡壓力”固井，提高長封固段固井質量。

2.1 低密高強度固井水泥漿體系

低密高強固井水泥漿體系，有利于封固漏失地層，同時與鉆井液和高密度水泥漿具有良好的相溶。低密度水泥漿體系作用是可以降低液柱壓力，防止固井施工中由于壓差大而發生漏失。水泥漿配方：G級高抗硫水泥+減輕劑+膨脹劑+降失水劑+減阻劑+堵漏劑+調凝劑+消泡劑+微硅+現場水。水泥漿性能為：密度為1.45g/cm3；流動度是24cm；濾失量42mL；析水0mL；70BC稠化時間為349min；24h養護抗壓強度為14.6MPa。該水泥漿體系具有良好的防竄功能，密度在1.45～1.48g/cm3之間可調，流動性好，失水可控在50ml以內，性能穩定。

2.2 高密高強度固井水泥漿體系

高密高強度固井水泥漿體系。該水泥漿體系可以有效壓穩地層，并防止流體竄槽，能提高長封固段固井質量。水泥漿配方：G級高抗硫水泥+減阻劑+消泡劑+膨脹劑+堵漏劑+降失水劑+調凝劑+現場水；水泥漿性能為：密度為1.85g/cm3；流動度是22cm；濾失量48mL；析水0mL；70BC稠化時間97min；24h養護抗壓強度為18.2MPa；該水泥漿體系密度在1.84～1.88g/cm3之間可調，流動性好，性能穩定，水泥漿稠化時間易調節，便于施工，失水可控在50ml以內，析水為0，能有效封固儲層和蓋層。

（室內復核化驗條件：初始溫度11°C，最終溫度41°C，升溫時間25min，初始壓力8.0MPa，終了壓力14.0MPa）

3 固井現場應用與質量檢測

以某枯竭油氣藏儲氣庫注采氣井XX完井固井施工為例：21：00～次日12：00 下入鋼級N80壁厚9.19mm的直徑1778mm氣密套管1359.54m，下套管過程中灌滿鉆井液；～15：20循環處理鉆井液，調整鉆井液性能與循環排量，正常循環排量為2.07 m3/min；～15：30固井施工前準備，各路管匯試壓20MPa；15：35～15：41注隔離前置液6.0m3，密度為104g/cm3，排量1.0m3/min；～16：53注固井水泥漿共72.5m3，其中低密度固井水泥漿62.5m3，平均密度為1.45g/cm3，高密度固井水泥漿10.0m3，平均密度為1.85g/cm3；～16：55清洗施工管線；～16：57壓膠塞液，密度1.03g/cm3，數量為2.0m3；排量1.0m3/min；～17：13替鉆井液，密度1.15g/cm3量為250m3；～17：15車替碰壓，密度1.0g/cm3量為2.2m3；開回水泄壓，檢查無回流后敞壓候凝72h后測固井聲幅質量。在整個固井現場施工過程中，地面施工連續，水泥漿返至地面。施工設備設施完好，施工過程壓力顯示無異常，說明施工過程中井下情況正常。經電測結果顯示：封固井段中，儲層和目的層固井質量均優質，蓋層以上固井質量好中等。

4 結語

（1）雙凝雙密固井水泥漿體系性能穩定，流動性好，防竄效果佳，滿足了枯竭油氣藏儲氣庫注采氣井完井的固井要求；

（2）根據現場固井施工情況，建議進一步完善固井水泥漿體系性能，滿足特殊地層的固井要求，在地層含有特殊巖性情況下，應科學地對固井膠結質量進行解釋和評價。

參考文獻：

[1]覃毅，連進報，肖龍雪，等.劉莊儲氣庫注采氣井1778mm套管配套固井技術[J].科學技術與工程，2012，（8）：18921894，1903.