復雜地質(zhì)條件下深井超深井固井技術探索

摘 要:固井是油氣井建并過程中的一個重要環(huán)節(jié).固井質(zhì)量好壞直接影響油氣產(chǎn)量和生產(chǎn)管理。這一點在復雜地質(zhì)條件下的深井超深井固井中表現(xiàn)更為明顯。

關鍵詞:復雜地質(zhì)條件 深井 超深井 井 技術

中圖分類號:TE256.1文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)08(a)-0129-01在深井、超深井完井固井中，由于受到超高溫、超高壓、鹽膏層、復雜地層等諸多因素的影響，固井質(zhì)量一直不盡人意，影響了新區(qū)或深層油氣的發(fā)現(xiàn)和油藏的評價。開發(fā)超深層、超高壓、高含硫、低滲致密等復雜油氣藏，目前還沒有成熟配套的技術，有些甚至屬于世界級難題。而井越深，井下越復雜，固井完井的難度也越大。

1 深井復雜地層固井難點

1.1 地層情況復雜

超深井固井地層情況復雜，多套壓力體系地層并存，存在固井防漏和防噴的難題。同一個井眼存在上涌下漏、地層易破碎、易垮塌等問題。部分地區(qū)高含硫化氫，存在固井防腐問題。

1.2 井底溫度高

井底溫度高對水泥漿抗高溫穩(wěn)定性能提出更高的要求。水泥漿的流變性能與頂替排量等發(fā)生稍微的變化，就會導致環(huán)空窄間隙內(nèi)鉆井液的頂替效率發(fā)生很大的變化，難以實現(xiàn)紊流頂替，水泥環(huán)薄弱，抗沖擊力差。

1.3 多壓力層、窄間隙固井

由于井身結(jié)構(gòu)的限制，有許多井采用“非常規(guī)”的井身結(jié)構(gòu)。這將帶來以下幾個問題:(1)非常規(guī)尺寸，工具配套難度大;(2) 下套管風險加大，容易引起粘卡和漏失，套管不易居中;(3)水泥石強度降低，保證不了封隔效果。

1.4 間隙小難題

井眼環(huán)空間隙小，泥漿比重高，循環(huán)摩阻大，造成施工泵壓高，固井或替漿過程中，因泵壓過高而無法正常施工。

1.5 長封固段固井，注水泥量大

長封固段固井，水泥量大。易發(fā)生泥漿連續(xù)竄槽、砂堵蹩泵、易壓漏地層等問題。

2 復雜地質(zhì)條件下深井超深井固井的關鍵技術

2.1 解決低壓易漏長封固段問題的關健技術

解決低壓易漏長封固段固井問題，目前主要有兩種方式:一是利用低密度水泥漿降低環(huán)空液柱壓力的原理，確保施工中不壓漏地層的低密度水泥漿固井技術，但水泥石的強度必須滿足工程要求;二是雙級或多級注水泥技術，在用低密度水泥漿無法滿足工程要求的強度的情況下，采用雙級或多級注水泥技術。

(1)微珠低密度水泥漿固井技術

這項技術水泥漿的密度可在1.20～1.50g/cm''范圍任意調(diào)整，形成的水泥漿不分層、不沉降、體系穩(wěn)定，24h強度大于13MPa，體系有很好的觸變性和堵漏能力，體系收縮小;同時配合相配套的固井工藝技術，可適用3000～4000m深的井段固井。

(2)充氣泡沫水泥漿固井技術

這項技術通過在水泥漿中混入一定量的氣體，使之均勻的分布在水泥漿中，達到降低泥漿密度的目的。這項技術可控制水泥漿密度在0.90～1.10g/cm3范圍，強度大于3.5MPa，滲透率小于10～35m2。同時水泥漿中由于可壓縮的微小氣泡存在，在水泥漿產(chǎn)生失重時，氣泡補償了水化過程中水體積的減少，從而限制了地層流體的侵入，避免竄槽發(fā)生?？墒顾酀{與套管和井壁能很好的膠結(jié)，提高了固井質(zhì)量。

(3)新型低密度MTC固井技術

新型MTC固井技術，密度可控制在1.20～1.25g/cm3范圍內(nèi)，該體系具有:①良好的流動能力、濾失控制能力和析水控制能力;②稠化時間隨促凝劑加量的變化、溫度的變化近似呈線性變化，使體系對促凝劑加量的變化、設計溫度的不精確性表現(xiàn)出較好的適應性;③具備良好的現(xiàn)場可混配性，可根據(jù)現(xiàn)場需要選用批量混配方式或連續(xù)混配方式;④具有較高的早期強度，1.20g/cm3的超低密度MTC，其固化體在50℃、常溫條件下養(yǎng)護，24h抗壓強度大于8MPa， 48h抗壓強度大于12MPa;⑤具有良好的長期密封性能，耐鹽水、耐CO2腐蝕;⑥體系自身不產(chǎn)生任何腐蝕介質(zhì)。

2.2 解決高溫、高壓復雜井固井的關健技術

在高溫高壓井固井中，高溫下實現(xiàn)水泥長稠化時間是要解決的最關鍵技術指標，有時單一指標解決了，而其他綜合性能指標卻很難同時滿足。這需要廣泛優(yōu)選抗高溫的水泥外加劑，通過大量的實驗研究才能解決。

高壓問題，只有通過高密度水泥漿壓穩(wěn)地層來解決。對于超高壓(密度超過2. 4g/cm3的)水泥漿體系，首要的問題是解決流變性和沉降穩(wěn)定性問題。其次是高密度水泥漿現(xiàn)場混配和施工作業(yè)等問題。

(1)超高密度水泥漿固井技術

①超高密度水泥漿技術:水泥漿密度可配制到2.6～2.7g/cm3;幾乎無游離水;API失水可控制在50mL以內(nèi);稠化時間可調(diào);48h抗壓強度大于20MPa，最高可達33MPa;體系沉降穩(wěn)定性好，流動性滿足泵送要求。

②現(xiàn)場混配技術:研制了專用的超高密度水泥漿現(xiàn)場混配設備和混配工藝，可配制出密度達到設計要求，組分與性能均勻的超高密度水泥漿。

③套管柱設計及安全下入技術:形成配套管柱設計方法及套管安全下入技術。

2.3 小井眼窄間隙固井的關健技術

小井眼窄間隙固井技術關鍵是采用合理水泥漿體系，水泥石的韌性要好，強度要高，套管居中程度高，環(huán)空水泥充填均勻且填充度要高;選擇合理的流態(tài)，提高注水泥過程中的頂替效率。

(1)韌性水泥漿:小并眼窄間隙固井水泥環(huán)很薄，所用的水泥漿在形成水泥石后，由于韌性低，抗沖擊能力不強，在射孔作業(yè)時，水泥環(huán)易破碎，造成層間封隔失效。因此，為了能延長小井眼窄間隙井的使用壽命，保證固井質(zhì)量，對于小井眼窄間隙井必須使用韌性好的水泥漿體系.韌性水泥漿體系要求漿體穩(wěn)定性高、游離水為零的基礎上水泥石的抗折強度要高，要具有較強的抗沖擊能力;水泥石體積無收縮，抗壓強度高。

(2)套管柱的安全下入:環(huán)空間隙越小，套管下入過程中的活塞效應越強、激動壓力越大，因此，極易在下套管過程中壓漏薄弱地層。環(huán)空間隙小，套管與井壁接觸的機會就多，套管下入過程中，易出現(xiàn)阻卡而影響套管柱的安全、順利下入;如果鉆井液性能控制不好在井壁尤其是滲透性地層的井壁有虛泥餅或厚泥餅，將進一步加劇套管柱順利、安全下入的困難。

3 結(jié)語

復雜地質(zhì)條件下深井超深井固井施工作業(yè)現(xiàn)場，參加固井施工設備及人員多、作業(yè)程序復雜、突發(fā)事件多，尤其是油田勘探、開發(fā)已進入重要時期，深井、特殊工藝井、復雜井等固井施工作業(yè)量逐年增多，固井施工難度越來越大，對固井質(zhì)量的要求越來越高。固井施工指揮必須隨時掌握各項參數(shù)和各個關鍵環(huán)節(jié)工作狀況，并及時準確地發(fā)布作業(yè)指令，達到對參與施工各個環(huán)節(jié)統(tǒng)一指揮，確保固井施工的順利進行。

參考文獻

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