固井技术基础

凡朝波+蒋立宏+王战伟+肖国平+贺健+南楠

[摘 要]一次上返固井技术是解决天然气井长裸眼段固井的一项技术，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和密封性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，水泥浆性能要求高，施工泵压大易造成井漏和井底留塞等难点。通过低密高强度防漏水泥浆体系、新型固井胶塞和配套施工措施的应用，在延气2-延128区块成功应用推广了一次上返固井工艺技术，解决了漏失和井底留水泥塞难题，取得了很大成效。

[关键词]延气2-延128区块；一次上返； 固井；漏失；水泥塞

中图分类号：TE866 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）16-0128-03

Exploration and Extension of One-time Up-return Full Sealed Cementing Technology in Yan 2-Yan 128 Gas Field

（Yanchang Petroleum Group oil and gas exploration company）

[Abstract]The one-time up-return full sealed cementing technology is the solution of long open hole cementing technology for gas well， with the advantages of shortening the drilling cycle， eliminating the issues of using stage collar which often causes pressure bearing capacity of casing string reduced and cementing accidents and other problems. The major difficulties of one-time up-return full sealed cementing are large volume ash injection，highly requirements of slurry property and high operation pump pressure causing Well leakage and cement plug leaving. Through the application of low density and high strength cement slurry system， new type cementing rubber plug and auxiliary construction measures.The successful application of the promotion of the one-time up-return full sealed cementing technology in Yan 2-Yan 128 Gas Field，which solved the leakage and bottom left cement plug problem， Has made great achievements.

[Key words]Yan 2-Yan 128 Gas Field； one-time up-return full sealed； Well cementing； well leakage； cement plug

1 引言

延气2-延128区块是采气一厂主产区，也是延长气田主要产能建设区，中下部刘家沟组地层承压能力相对较低，固井过程中易发生漏失[1]，在控制和降低成本的要求下，全部以长裸眼方式钻进；为保证多个气层同时封固良好，满足后续采气生产的需求，2013年以前气田对于井深超过2500m（垂深）的天然气井，主要采用双级固井，但双级固井时间长、成本高，且套管串中分级箍导致整体承压能力与密封性下降，影响气井生产寿命，而一次上返固井工艺技术能避免双级固井以上缺点，但其应用具有以下难点：①注灰量大，封固段长，易造成井漏，固井质量对水泥浆性能要求高；②现场施工压力高、顶替过程井底易留下长段水泥塞。

2013-2014年我们从低密高强水泥浆防漏水泥浆体系、施工过程中顶替方式设计、新型固井胶塞和相关施工措施的应用出发，在延气2-延128区块进行了一次上返固井工艺的探索与推广，有效解决了一次上返固井施工难点，取得了显著效果。

2 低密高强防漏水泥浆体系的应用

2.1 延气2-延128井区井漏特点

延气2-延128区块固井易漏地层为刘家沟组底部，漏失特点见表1，在一次上返固井施工过程中容易发生漏失，从而导致水泥浆无法返至地面。因此固井水泥浆体系要满足以下2个条件：（1）为防止固井漏失，水泥浆密度应低于刘家沟组地层漏失当量密度（≤1.30 g/cm3）（2）考虑后期生产要求，水泥石需具备一定的强度和稳定性。

2.2 低密高强防漏水泥浆体系应用

延气2-延128区块目前主要低密度水泥浆体系为粉煤灰、漂珠、微硅和空心微珠（GJQ）复合体系。配合粉煤灰和微硅粉，空心微珠（GJQ）复合体系[2]在低压、易漏天然气井固井中有着较为广泛的应用[3]，一般该体系使用密度范围在1.35 g/cm3以内，该体系具有以下技术特点：

①密度控制在1.35g/cm3以下；

②用于低压易漏层固井，也可用于水泥浆堵漏；

③适用范围30℃—70℃；

④体系强度高，滤失量低，游离液少（小于3.5ml），具有很高的稳定性；

⑤固井成本低（较漂珠体系低五分之一），与各种油井水泥、外加剂配伍性好，GJQ材料与水泥等干法混合。

2.3 施工压力控制技术

在一次上返固井过程中，尤其对于低压易漏井，采用紊流顶替是不可取的，必须采用低排量，以降低动摩阻，即塞流顶替[4]，前期大排量顶替，以保证顶替效率，顶替后期漏层的压力已很接近漏失压力，应采用水泥车单泵小排量（500-800L/min）顶替，以降低摩阻，防止井漏。

3 一次上返固井井底留水泥塞的解决办法

3.1 新型固井胶塞

常规胶塞[5]由可钻性能良好的芯部和外部的硫化橡胶而成，固井胶塞的耐热、耐磨性能较差，不能有效地在固井过程中发挥作用，加之，由于结构不想理，耐压效果不好，不能完全将套管中的水泥浆刮削干净，给后续生产增加了困难，据此，我们经多次试验改进，并量化了胶塞主要指标要求（表3），对固井胶塞材质和结构进行了改进，形成了自锁式浮箍和胶塞，与定制浮箍的卡簧配合起到锁死胶塞作用，卡簧和密封圈配合起到防回压作用，产品结构如图6。改进后的胶塞，耐磨、耐高温，刮壁干净，碰压密封好，有效防止了水泥浆上窜和碰压时水泥浆倒返造成的井底留塞。

3.2 施工过程的管控

①压塞液的选用

压塞液是固井压塞时专用的一种固井液，具有很好的隔离和缓凝作用，压塞液有很好的抑制水泥浆上窜或上窜后难以稠化形成强度，使其难以在井底留下水泥塞，我们优选出新疆天胜免钻分级箍专用压塞液来代替清水作为一次上返固井压塞液，应用效果较好。

②其他措施

要求现场胶塞挡销同时且完全打开后方可压塞，避免挡销未完全打开而刮伤胶塞叶群；压塞前将压塞管线冲洗至见到清水方可压塞，避免了残余水泥浆参与压塞造成井底留塞。

4 现场应用和成果

4.1 应用实例

井号：延340W-4井，完钻井深：3101m，采用1.29g/cm3低密高强度防漏水泥浆体系和自锁式胶塞浮箍（新型胶塞），配置专用压塞液2 m3压塞，水泥泵车双车顶替（排量2m3/min）30 m3后，改由单车以800L/min的排量继续替至 34.9 m3，改由300L/min顶替至36.65 m3碰压，碰压值16-22Mpa，水泥浆返出地面6 m3，施工过程顺利，阻流环下入位置3075.47m，实测人工井底3072.45m，设计阻位3073m，井底水泥塞厚度3.02m，气层底界3047.6m，距离人工井底 24.85m，达到地质（≥20m）要求，水泥浆返高15.5m，全井固井质量优质。

4.2 近年来成效

2013年在该区块推广以来，共计应用一次上返固井工艺近140口井，固井质量合格率100%，优质率达85%以上，平均单井节约完井作业时间3天，甲方平均单井节约3.9万元，乙方（钻井队）节约7.6万元，总效益达千万余元，为该区块快速建产做出了巨大贡献。

5 结论

①延长气田地层普遍存在低压易漏层，一次上返固井对水泥浆密度等性能要求较高。

②新型固井胶塞和压塞液的使用避免了人工井底过高钻井队扫塞环节。

③注入水泥浆密度均匀和塞留顶替可有效避免井下漏失。

④工艺堵漏情况是该区域一次上返固井重要参考依据。

⑤由于部分队伍水泥浆体系和操作问题造成的水泥浆低返问题是目前该工艺进一步推广的难点。

参考文献

[1]姚晓，周保中，赵元才.国内油气田漏失性地层固井防漏技术研究[J].天然气工业，2005，2（56）：45-48.

[2]张宏军.中空玻璃微球超低密度水泥浆体系评价与应用[J].石油钻采工艺，2011，3（36）：41-44.

[3]王高明，姚晓，华苏东，等.高强增韧低密度水泥浆体系的制备[J].南京工业大学学报：自然科学版，2008，3（02）：23-27.

[4] 丁士东，塔河油田紊流、塞流复合顶替固井技术[J].石油钻采工艺，2002（1）.

[5] 马雨，新型固井胶塞的研制，世界橡胶工业[J]，2012.9.