枯竭油气藏储气库井双凝双密度水泥浆固井技术

覃毅　王新成　卜锡涛

摘要：枯竭油气藏储气库注采气井要求运行周期长，运行工况条件苛刻、储层和盖层封固质量要求高，储气库注采气井要求全井封固，要求水泥浆返至地面。分析了地质构造复杂、地层压力系数低、水泥浆设计困难等固井技术难点，提出了采用双密双凝固井水泥浆体系的固井技术，经现场施工应用，固井质量优质，满足封固质量要求。

关键词：枯竭油气藏；储气库固井；双凝双密水泥浆体系

枯竭油气藏是指经过多次采油（气）后，已经达到采收率极限的油藏，还有可能就是由于地层能量降低，导致原油无法继续开采的油藏。枯竭油气藏型地下储气库是利用优质的地质构造进行建设的用于天然气储存的枯竭油气藏型地下储气库，固井时要求全井段封固。固井质量直接关系到能否正常投产以及储气库运行寿命长短的关键因素，加上注采气时压力交变大，对水泥石的长期胶结性能参数要求严格，储层以及盖层的固井封固质量要求达到优质，其他封固段固井质量达到枯竭油气藏储气库井完井固井要求。

1 固井技术难点

（1）环空间隙大，顶替效率低，环空容易窜槽；

（2）枯竭油气藏储气库注采气井要求固井时水泥浆必须返到地面，封固段较长，环空液柱压力高，流动阻力较大，增加了固井施工难度；同时对于处于开发后期的油气藏，还可能造成井漏的风险；

（3）枯竭油气藏储气库所处区块地质构造复杂，目的层的地层孔隙压力和破裂压力低；

（4）运行周期长，运行工况条件苛刻，注替交换压力变化大，水泥浆性能要求高，要防止油气水侵。区块构造含有多层砂岩层、砂砾岩层及地下水層，易跨、易塌、易漏，侯凝期间水泥浆易受地层流体干扰，对水泥石的强度及致密性、水泥环与套管、井壁的胶结质量和长期密封性要求很高。

2 固井水泥浆体系

根据施工需要，采用综合性能良好的双凝双密度水泥浆体系，即高、低密度水泥浆体系。双凝双密度固井水泥浆体系配方设计应综合考虑以下三个关键因素：（1）水泥石胶结质量达到满足枯竭油气藏储气库井固井质量的封固要求；（2）固井水泥浆体系能满足低温条件下固井的要求，确保第一界面、第二界面的固井封固质量，后期施工作业后不发生水、气窜；（3）固井水泥浆对目的层伤害小，达到保护储层和盖层的目的。另外，要求水泥浆体系流变性能比较好，浆体流动度好，浆体沉降稳定性好，在地面容易配浆，并且能够产生二次促变，水泥浆稍微增稠。以上因素为基准并考虑到该区块压力系数低，还添加了堵漏剂，即双凝双密防漏水泥浆体系。固井水泥浆体系应具有低失水微膨胀高强度等特点，同时流动性好，防漏失性能稳定，提高顶替效率，达到“平衡压力”固井，提高长封固段固井质量。

2.1 低密高强度固井水泥浆体系

低密高强固井水泥浆体系，有利于封固漏失地层，同时与钻井液和高密度水泥浆具有良好的相溶。低密度水泥浆体系作用是可以降低液柱压力，防止固井施工中由于压差大而发生漏失。水泥浆配方：G级高抗硫水泥+减轻剂+膨胀剂+降失水剂+减阻剂+堵漏剂+调凝剂+消泡剂+微硅+现场水。水泥浆性能为：密度为1.45g/cm3；流动度是24cm；滤失量42mL；析水0mL；70BC稠化时间为349min；24h养护抗压强度为14.6MPa。该水泥浆体系具有良好的防窜功能，密度在1.45～1.48g/cm3之间可调，流动性好，失水可控在50ml以内，性能稳定。

2.2 高密高强度固井水泥浆体系

高密高强度固井水泥浆体系。该水泥浆体系可以有效压稳地层，并防止流体窜槽，能提高长封固段固井质量。水泥浆配方：G级高抗硫水泥+减阻剂+消泡剂+膨胀剂+堵漏剂+降失水剂+调凝剂+现场水；水泥浆性能为：密度为1.85g/cm3；流动度是22cm；滤失量48mL；析水0mL；70BC稠化时间97min；24h养护抗压强度为18.2MPa；该水泥浆体系密度在1.84～1.88g/cm3之间可调，流动性好，性能稳定，水泥浆稠化时间易调节，便于施工，失水可控在50ml以内，析水为0，能有效封固储层和盖层。

（室内复核化验条件：初始温度11°C，最终温度41°C，升温时间25min，初始压力8.0MPa，终了压力14.0MPa）

3 固井现场应用与质量检测

以某枯竭油气藏储气库注采气井XX完井固井施工为例：21：00～次日12：00 下入钢级N80壁厚9.19mm的直径1778mm气密套管1359.54m，下套管过程中灌满钻井液；～15：20循环处理钻井液，调整钻井液性能与循环排量，正常循环排量为2.07 m3/min；～15：30固井施工前准备，各路管汇试压20MPa；15：35～15：41注隔离前置液6.0m3，密度为104g/cm3，排量1.0m3/min；～16：53注固井水泥浆共72.5m3，其中低密度固井水泥浆62.5m3，平均密度为1.45g/cm3，高密度固井水泥浆10.0m3，平均密度为1.85g/cm3；～16：55清洗施工管线；～16：57压胶塞液，密度1.03g/cm3，数量为2.0m3；排量1.0m3/min；～17：13替钻井液，密度1.15g/cm3量为250m3；～17：15车替碰压，密度1.0g/cm3量为2.2m3；开回水泄压，检查无回流后敞压候凝72h后测固井声幅质量。在整个固井现场施工过程中，地面施工连续，水泥浆返至地面。施工设备设施完好，施工过程压力显示无异常，说明施工过程中井下情况正常。经电测结果显示：封固井段中，储层和目的层固井质量均优质，盖层以上固井质量好中等。

4 结语

（1）双凝双密固井水泥浆体系性能稳定，流动性好，防窜效果佳，满足了枯竭油气藏储气库注采气井完井的固井要求；

（2）根据现场固井施工情况，建议进一步完善固井水泥浆体系性能，满足特殊地层的固井要求，在地层含有特殊岩性情况下，应科学地对固井胶结质量进行解释和评价。

参考文献：

[1]覃毅，连进报，肖龙雪，等.刘庄储气库注采气井1778mm套管配套固井技术[J].科学技术与工程，2012，（8）：18921894，1903.