一次上返全封固固井技术在苏东井区的应用

王卓　高赛　张柏晨

摘 要：一次上返全封固固井技术是解决天然气井长裸眼固井的一项技术，优点在于缩短了钻井周期，消除了因使用分级箍而造成套管串承压能力降低及引发固井事故等问题。针对一次上返全封固注灰量大，对水泥浆性能要求高，施工泵压高等难点。通过分析研究和大量实验，在搞清地层岩性和地层压力的情况下，成功研制出了低失水、早期强度发挥快、稳定性好的低密度水泥浆体系和目的层使用的膨胀防窜水泥浆体系及相配套的现场施工固井工艺技术，在苏东井区成功应用了55口井的现场施工，目的层段固井质量优质率100%，低密度段封固质量达到甲方要求。由此在苏东井区形成了一次上返全封固固井相配套的固井工艺技术，达到了防漏、防窜、提高低压易漏长封固段的固井质量目的，为油气层增产改造提供强有力的保障。

关键词：一次上返;苏东井区;全封固;低密度水泥浆

1 概述

随着油田开发的逐步深入，老油区块由于经受长期的注采不平衡，导致整个地层压力体系发生变化，局部压力亏空，形成低压、易漏层位。苏东井区构造上位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡，该井区多数井型为定向井，井深一般在3200～4000m，一开采用Ф311.2mm钻头钻至500m左右，表层下入Ф244.5mm套管。

二开采用Ф215.9mm钻头钻至设计井深，Ф139.7mm生产套管下至距井底3～5m位置。该井区钻井液密度为1.10～1.23g/cm，要求一次返至地面。针对该区块的具体问题，我们制定了提高低压易漏长封固段固井质量的技术对策。

2 区块地层特征

该区块属于低压、低渗、致密气田，主要岩性特征：马家沟组岩石类型丰富既有不同成因的易溶性白云岩，又有不同晶粒的石灰岩，本溪组岩性为铝土质岩及夹有灰岩透镜体及煤线的砂岩;太原组主要发育砂岩、灰岩、煤层及泥岩;山西组岩性有煤层、砂岩、粉砂岩及黑色泥岩;下石盒子组以粗、中砂岩为特征;石千峰组主要为含砾砂岩与砂质泥岩互层。

3 固井难点

①该区块刘家沟组地层压力系数较低，固井作业中易发生井漏，影响固井质量;

②该区块要求水泥返深至地面。封固段长达3200～ 4000m，属长封固段固井，水泥浆“失重”时易发生油水气窜;

③现场采用一次上返固井工艺，上下温差较大，对水泥浆稠化安全性要求高;

④固井顶替效率差，因裸眼段长，井径变化大，激动压力大，限制了固井时的循环排量和顶替排量，导致顶替效率差。

4 技术措施

4.1 优选水泥浆体系，保证固井质量

满足该气井固井的水泥浆体系，要求具有防漏、水泥浆稳定性好、抗压强度高、渗透率低、防气窜能力强、失水量易控制等特点，经过大量的室内化验和以往在该区块气井固井的经验，我们上部采用密度为1.35g/cm3的水泥浆体系，下部采用常规密度水泥浆体系。

4.2 水泥浆性能的调整

4.2.1 密度及水泥石强度

根据井底地层压力，上部水泥浆密度由原来的1.45g/cm3调整为1.35g/cm3。在水泥中加復合漂珠和微硅，配制出需要密度的水泥浆。由于漂珠不吸水，只需少量水润湿表面，可以降低水灰比，减少水泥石形成时由于水泥浆的过量水而形成的毛细孔道，降低水泥石的渗透性，加入适量的早强剂，提高水泥石的强度，同时，适量微硅的加入，改善了漂珠与水泥颗粒的颗粒级配，增加水泥石的致密性和稳定性，进而达提高水泥石强度的目的。

4.2.2 稠化时间

根据具体施工时间的确定，使用中温缓凝剂调整水泥浆稠化时间，使封固段内水泥浆浆柱在凝结时间上形成梯度，避免失重，确保压稳地层，为快速压稳油气层、防止气窜、提高封固质量提供了保证。

4.2.3 流变性

提高顶替效率需要水泥浆有较好的流变性。但从低密度水泥浆的稳定性来看，流动度过大，水泥浆分层严重，低密度材料上浮，水泥石强度不均，影响封固质量。经过大量室内实验，以确保水泥浆稳定为主，兼顾施工的需要，加入适量减阻剂，使流动度控制在20-24cm范围内。

4.2.4 早期强度发挥

根据设计要求，通过实验，加入早强剂，能够使水泥浆在24h发挥强度。

4.3 低密度水泥浆配方及性能

①水泥配方：G级+复合漂珠+微硅+早强剂+降失水剂+减阻剂+缓凝剂+消泡剂+现场水;

②试验条件：试验条件温度：76℃，压力42MPa;

③水泥浆性能：密度1.35g/cm3，流动度24.0cm，稠化时间220min，失水量28mL/6.9MPa.30min.76℃，抗压强度7.0MPa/24h*45℃。

5 固井施工措施

①合理安放套管扶正器，提高套管居中度。气层段每2根套管加1只弹性双弓扶正器，其余井段每3根加1只弹性双弓扶正器;

②把好井身质量关，下套管前严格通井技术措施。下套管前，采用原钻具通井到底后，重点在井眼沉砂多、掉块多井段，挂卡严重井段划眼;采用通井到底循环正常后，采用高粘切稠泥浆携砂裹带，大排量循环;

③根据井口返出情况，控制替浆排量，保证排量平稳，降低循环压耗;

④对水泥浆浆柱设计进行优化，注意速凝、缓凝浆柱的段长，确保稠化时间形成梯度，避免水泥浆失重对压稳造成的影响;

⑤上部采用密度为1.35g/cm3的水泥浆体系，有效降低液柱压力，防止漏失的发生。

6 应用情况

苏东区块施工的55口井中，5口井因漏失在后期实施井口补救作业，其余井水泥均返之上层套管，返高达到甲方要求，目的层固井质量优质率达到100%，低密度段封固质量达到设计要求。

7 认识与结论

①密度为1.35g/cm3的低密水泥浆体系具有浆体稳定性高、水泥浆流动性好、稠化时间可调、抗压强度高、性能稳定等优点，可有效防止固井施工中发生漏失，确保封固井段，提高固井质量;

②优良的水泥浆综合性能可以满足低压易漏井的固井，达到防漏、防窜，实现长封固段固井，简化施工工艺等特点;

③扶正器的合理选择及安放，有利于提高套管的居中度和顶替效率。

参考文献：

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