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浅谈固井水泥浆技术实践应用

作者：倪世超

来源：《商情》2013年第44期

对漏失井、低压力层段、防气窜等固井水泥浆技术难点进行了论述，总结了深井超深井水泥浆固井技术实践应用取得的进展情况，为固井水泥浆技术应用提供参考。固井水泥浆技术实践应用 0引语

多年来，胜利油田几代固井人对高低压气藏、低压易漏失多压力系统等多种类型井的井况，采用了分级固井、高密度水泥浆固井、低密度水泥浆固井、防气窜水泥浆固井等十余种固井方法，应用了液压大钳上扣、铰链式套管扶正器、流变学注水泥设计以及计算机辅助设计与模拟技术等手段，充分发挥了高性能自动混浆及配套固井设备、水泥添加剂、固井工具附件及固井“三参数”实时监测系统的作用，基本满足了油田生产的需要。 1固井水泥浆技术难点 1.1漏失井固井

如244.5mm套管固井中，50%～80%的井都具有低压漏失层，且易垮塌，严重影响钻井速度，延长了钻井周期。这种井的固井根据井下漏层位置、承压能力、漏失量大小来确定固井方式。井漏失状况常见的有三类：一类在钻井过程中有渗漏的漏失层，在下套管中或固井中发生井漏，甚至较严重漏失；二类是已知漏失层，下套管或注水泥中发生井漏；三类是已知裸眼存在漏失层，且有两个以上，但漏失程度不同。针对各个不同的漏失程度和性质，采用的固井工艺技术为：

（1）“同步法”固井工艺。对第一类，在注水泥前对套管内注入一定量的桥堵泥浆，边堵边注水泥固井，实施动态堵漏固井。对井筒存在小漏或微漏的井，此法能达到使水泥返到设计的高度。

（2）正注反打水泥固井工艺。这种方法主要针对漏失层的位置和压力都比较明确的单一漏失层的固井。在这过程中要慎重抓好三个环节：找准大漏层位置和地层破裂压力；正注时要为反打水泥浆保留通道；正注反打要分步进行。当单一漏层采用正注反打水泥时，应根据漏失层破裂压力来准确计算正注水泥浆量和反注水泥浆量。

（3）分级注水泥和正反注水泥相结合工艺。川东地区的井，井筒存在多个漏失层，且在裸眼的上下段都有大漏层，采用分级固井结合正反注水泥工艺以第一级固井封固下段主漏层，第二级采用正、反注工艺封固上部多个漏失层及较严重漏失层，达到水泥反灌至地面。如

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244.5mm套管固井，采用正反注水泥技术。正注采用快缓凝水泥浆体系并用的一次性正注。正注水泥封住1954.97m以下的漏失层，并且封固质量良好，从测井曲线看，优质率67%。 1.2低压力层段固井

上部层段是低压层段，甚至是低于清水柱的超低压层。对于这类地区常采用低密度水泥浆平衡压力固井。此法多以漂珠或微硅为减轻剂，配制出同于井内泥浆密度的水泥浆。以漂珠为外掺料配制出密度1.2～1.65m/cm3的水泥浆；以微硅为外掺料混配出密度1.3～1.4g/cm3的水泥浆，满足了低渗构造的平衡压力固井。如套管分级固井。第一级水泥浆体系为盐水水泥浆体系，施工前注入了桥堵浆。第二级水泥浆体系为漂珠低密度水泥浆体系和G级水泥浆体系，并用实际的温度和压力条件对漂珠水泥做室内复核实验。两级均采用了领浆和隔离液。用固井软件进行设计和指导施工，采用三参数仪表实时监测固井施工过程，采用高混合能混浆系统进行混配注浆。第一级返出混浆和纯水泥浆共6m3，第二级返出混浆和纯水泥浆共20m3。 1.3防气窜固井

水泥浆在凝固过程中出现失重现象是自然而不可避免的，但并不是有失重现象就一定有气体的上窜。相对而言在高压气井中发生气窜的现象比一般气井要多得多，危险性也大得多。高压气井固井中防气窜的主要方法是，根据气层的压力、气体的上窜速度和井内泥浆性能，评估其气窜程度，调节水泥浆性能和工艺措施。使用多凝水泥、膨胀水泥、防气窜水泥体系，憋回压，减轻水泥浆失重，增大水泥石孔隙压力；采取提高顶替效率注水泥工艺措施，确保水泥浆充满环形空间；应用高效能的注水泥混浆设备，确保注水泥施工连续、水泥浆密度均匀、排量符合设计，确保入井水泥浆形成高质量的水泥石；使气体无法在水泥浆失重阶段窜上来，提高固井质量。

在具体设计操作上，为防止水泥失重时p水泥浆p缓凝+p快凝+p反憋≥p地层反憋压力是高压气井固井常用的工艺技术，反憋压时间宜在快凝段水泥初凝前1h左右实施。对处于油气层段的水泥中加入KQ—A防气窜剂或SDP—1膨胀剂，补偿水泥胶凝失重时的孔隙压力降低值。KQ—A防气窜剂及SDP—1膨胀剂的一般加入量为水泥重量比例的0.8%～1.5%；SDP—1加量3%～4%。经验证明，水泥实验的直角稠化曲线同时还与防气窜效果有重要的关系。水泥浆中加入防气窜剂、多凝、憋回压后，辅之以直角稠化实验，较好地达到了防气窜的效果。 2深井超深井水泥浆固井技术发展

（1）研制并使用了具有动态模拟和强大专家数据库功能的固井设计软件，提高设计技术水平。

（2）研制并推广应用塑性水泥固井，在多口井固井应用获得成功。通过对塑性水泥石抗冲击韧性、弯曲韧性或抗析强度，弹性模量和泊松比测定及动态实弹射孔实验等与常规水泥的

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一系列对比试验，结果表明加有3%～4%增塑剂（QA）的塑性水泥性能明显优于常规油井水泥。

（3）膏盐层对套管影响及深井小尺寸套管小环空固井。通过对“膏盐层对套管影响”专题建立了多种蠕变模型，并建立进行了计算机编程及模拟对比。经对蠕变模型均匀载荷的影响研究，获得定性认识，在外应力均布的作用下，弹性模量对载荷影响较大，水泥环的厚度对外载的影响不大；小尺寸套管固井建立了小间隙环空和管内流动模拟装置；进行了不同液体的流动规律实验；进行了多组水泥浆在不同温度、不同压力下的实验。

（4）综合应用尾管固井，分级固井、高低密度水泥浆固井，早强水泥浆固井及MTC固化井筒泥浆固井等技术。固井电测优质率不断地呈上升趋势，延长了油气井的生产寿命，取得了较好的社会效益和经济效益。 3结语

随着固井技术的发展，高难度固井越来越普遍，固井水泥浆技术需要适应各种井况，加强研究与完善，以满足固井工程需求。

作者简介：倪世超（1980—），男，山东人，大学本科，工程师。