高压气井固井工艺技术
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固井工具和附件及其它工艺和技术措施。
三、技术对策
——合理的井身结构设计
——平衡压力固井
——水泥浆体系的优选 ——提高顶替效率，避免水泥浆污染的措施 ——固井工艺优选
1、合理的井身结构设计
1）表层套管要有足够的深度。
2）下技术套管封隔高低压层或复杂地层 3）生产套管可以先悬挂尾管再回接 4）选用高强度和密封性的套管 5）水泥浆返至地面。
压稳高压气层，就有压漏低压地层的危险，使高压层
再度处于失稳状态。
4、地层流体对水泥浆性能的影响
• 天然气本身的特点及腐蚀性气体的存在，使套管在长期高压作业 中密封失效，对油气井生命造成威胁。套管钢材和固井套管工 具、附件都需要具有足够的抗腐蚀性能和较高的抗挤毁能力。 • 在盐岩、盐膏层段，受地层水的影响，泥浆中的Cl-、 Ca2+离子 含量高，在固井过程中水泥浆极易受到污染，使水泥浆的稠化时 间缩短，直接影响固井成功率。
高压气井固井工艺技术
一、概述 二、难点分析
三、技术对策
四、国内外相似问题的处理方法 五、毛坝-1井7套管固井技术实例 六、结论
关于“高压”的说明
当钻井液密度大于1.40g/cm3以上时，一 般认为已属Biblioteka Baidu高压油气井了。我国某些 高压气田，其地层压力系数在1.80以上， 以四川的川东、川西北以及云贵地区的 灰岩气藏为代表。 高压气井固井质量的难点是：窜槽、漏 油气及漏失。
采用加重材料，浆体沉降稳定性差，对固井施工和质量有
严重影响。因此加重水泥浆体系必须具有良好的悬浮能力。
采用加重材料，使水泥浆的流动性变差。这主要与加重材料 的颗粒细度有关，加重材料颗粒越细，其比表面积越大，表 面张力越大，易使水泥浆变稠，影响可泵性。 随着水泥浆密度越高，需要的加重材料的比例越大，势必影 响浆体中的有效水泥成分，使水泥石强度下降。
5、深井固井难点
川东地区多为深井，下入套管长，固井封固段长。 裸眼段长是深井固井的又一难题。 套管居中度对封固质量的影响。
川东地区固井的难点可以归纳为：高压防气窜、防井漏、提高顶替效率、防止 水泥污染等主要方面，并且它们之间互相影响，多数情况下不能将其中的任一方面
拿出来作为单独的问题来解决。为全面保证固井质量，还要研究与此相配套的套管、
2、平衡压力固井
1）固井流变学设计、计算。 简单用以下公式表达： 地层孔隙压力<环空静液柱压力+流动阻力< 地层破裂压力 2）合理的环空浆柱组合。 3）憋压候凝措施。
3、水泥浆体系的优选
1) 防气窜水泥浆体系
2) 防漏水泥浆体系 3) 加重水泥浆体系
4、提高顶替效率，避免水泥浆污染的措施
1）优选隔离液体系，避免水泥浆污染。 2）下套管前及固井施工前，在保证井壁稳 定的前提下，充分循环，调整泥浆性能， 降低粘、切，以利于降低循环摩阻，提高 顶替效率。 3）认真设计和严格执行下套管作业程序， 保证套管居中度在67%以上。 4）合理设计施工排量，提高顶替效率。
黄金口构造带毛坝场-双庙场潜伏背斜带毛坝
场背斜南西翼
一、钻井基本情况
该井三开钻井液类型为多元醇聚黄钻井液，设计密度 1.40g/cm3，8 1/2钻头在井深4321m以前多次发生井漏，经 堵漏后正常，在钻至4321m发现高压气层，被迫关井加重钻 井液压井，加重到1.80g/cm3时发生井漏，堵漏后继续加重 到2.02 g/cm3气层还没有压稳，经研究决定钻至4365m提前 完钻。 完钻钻井参数： 钻头尺寸：8-1/2″； 完钻井深：4365m 高压气层位置：4321m～4334m
1、防气窜问题
主要危害：
• 直接影响水泥石胶结强度，导致层间窜流；
• 直接影响油气层的测试评价，污染油气层，降低 采收率，对油田开发后续作业如注水、酸化压裂 和分层开采等造成不利影响； • 严重时可在井口冒油、冒气，甚至造成固井后井 喷事故，即使采用挤水泥等补救工艺也很难奏效。
2、水泥浆体系选型困难
3、压稳防窜与防漏的问题
川东地区地质结构复杂性，压力层系多，使得在
同一构造、同一井眼内，地层压力梯度差异大。突出 表现在，在钻遇高压气层的井眼内，同时存在有低压
易漏、甚至裂缝性的漏失层，有可能出现上喷下漏或
上漏下涌的情况。这种地层特性决定了固井施工中压 稳气层防止气体上窜和防止井漏之间的矛盾。因为要
地层含腐蚀性介质多。
二、难点分析
通过对四川及川东地区施工的毛 坝1井、毛坝斜2井、普光1井、河坝1 井等井的固井情况进行了认真分析， 认为川东地区固井主要有五个方面的 技术难点。
1、防气窜问题
主要原因： 1）水泥浆进入环空后，由于自由水不断析出向地层的滤失，造成 其水灰比急剧下降，形成环空桥堵，导致水泥浆液柱压力小于气层 压力而发生气窜； 2）水泥浆进入环空后，当其静胶凝强度为48~240Pa时，属于由 液态向固态转化期，水泥浆逐步失去传递液柱压力的能力，即发生 水泥浆失重现象，从而成为气窜易发生时期。 3）在水泥浆凝固期间，由于水泥浆中的孔隙水随着水化和滤失而 不断减少，使水泥浆中的孔隙压力不断降低，进而导致气体侵入到 水泥浆基体内，产生环空气窜。 4）由于施工过程水泥浆窜槽或水泥在凝固过程的体积收缩等原因 造成胶结质量不好，使气体进入水泥与套管或水泥与井壁之间的间 隙中，造成层间互窜，甚至窜至井口。
一、概
述
本文以川东地区为例介绍高压气井固井
技术问题。
川东地区是川东地区以含天然气为主的
碳酸盐岩裂缝性油气藏，由于四川盆地的压 扭性特点，呈现出诸多复杂的地质构造特征， 为完井、固井工程带来了许多难题。
以川东地区为例介绍高压气井固井技术
川东地区主要的地质特点
产层以天然气藏为主，地层压力和产层压力高。 油、气、水显示层位多，压力层系多。 目的层埋藏深，下入套管长。
5、固井工艺优选
1）双级固井工艺。
2）尾管固井及回接技术
3）封隔器应用技术。
四、国内外相似问题的处理方法
• 对环空油气水窜发生机理的研究分析 • 触变水泥
• 非渗透水泥浆体系
• 高密度高性能水泥浆体系
• 膨胀套管封隔复杂地层技术
毛坝1井7寸尾管固井实例
一、钻井基本情况
毛坝1井是中石化南方勘探开发公司在川东 地区部署的一口天然气预探井，设计井深 4500m，位于四川省达州市宣汉县毛坝乡，地 面海拔550m，构造位置是四川盆地东断褶带
三、技术对策
——合理的井身结构设计
——平衡压力固井
——水泥浆体系的优选 ——提高顶替效率，避免水泥浆污染的措施 ——固井工艺优选
1、合理的井身结构设计
1）表层套管要有足够的深度。
2）下技术套管封隔高低压层或复杂地层 3）生产套管可以先悬挂尾管再回接 4）选用高强度和密封性的套管 5）水泥浆返至地面。
压稳高压气层，就有压漏低压地层的危险，使高压层
再度处于失稳状态。
4、地层流体对水泥浆性能的影响
• 天然气本身的特点及腐蚀性气体的存在，使套管在长期高压作业 中密封失效，对油气井生命造成威胁。套管钢材和固井套管工 具、附件都需要具有足够的抗腐蚀性能和较高的抗挤毁能力。 • 在盐岩、盐膏层段，受地层水的影响，泥浆中的Cl-、 Ca2+离子 含量高，在固井过程中水泥浆极易受到污染，使水泥浆的稠化时 间缩短，直接影响固井成功率。
高压气井固井工艺技术
一、概述 二、难点分析
三、技术对策
四、国内外相似问题的处理方法 五、毛坝-1井7套管固井技术实例 六、结论
关于“高压”的说明
当钻井液密度大于1.40g/cm3以上时，一 般认为已属Biblioteka Baidu高压油气井了。我国某些 高压气田，其地层压力系数在1.80以上， 以四川的川东、川西北以及云贵地区的 灰岩气藏为代表。 高压气井固井质量的难点是：窜槽、漏 油气及漏失。
采用加重材料，浆体沉降稳定性差，对固井施工和质量有
严重影响。因此加重水泥浆体系必须具有良好的悬浮能力。
采用加重材料，使水泥浆的流动性变差。这主要与加重材料 的颗粒细度有关，加重材料颗粒越细，其比表面积越大，表 面张力越大，易使水泥浆变稠，影响可泵性。 随着水泥浆密度越高，需要的加重材料的比例越大，势必影 响浆体中的有效水泥成分，使水泥石强度下降。
5、深井固井难点
川东地区多为深井，下入套管长，固井封固段长。 裸眼段长是深井固井的又一难题。 套管居中度对封固质量的影响。
川东地区固井的难点可以归纳为：高压防气窜、防井漏、提高顶替效率、防止 水泥污染等主要方面，并且它们之间互相影响，多数情况下不能将其中的任一方面
拿出来作为单独的问题来解决。为全面保证固井质量，还要研究与此相配套的套管、
2、平衡压力固井
1）固井流变学设计、计算。 简单用以下公式表达： 地层孔隙压力<环空静液柱压力+流动阻力< 地层破裂压力 2）合理的环空浆柱组合。 3）憋压候凝措施。
3、水泥浆体系的优选
1) 防气窜水泥浆体系
2) 防漏水泥浆体系 3) 加重水泥浆体系
4、提高顶替效率，避免水泥浆污染的措施
1）优选隔离液体系，避免水泥浆污染。 2）下套管前及固井施工前，在保证井壁稳 定的前提下，充分循环，调整泥浆性能， 降低粘、切，以利于降低循环摩阻，提高 顶替效率。 3）认真设计和严格执行下套管作业程序， 保证套管居中度在67%以上。 4）合理设计施工排量，提高顶替效率。
黄金口构造带毛坝场-双庙场潜伏背斜带毛坝
场背斜南西翼
一、钻井基本情况
该井三开钻井液类型为多元醇聚黄钻井液，设计密度 1.40g/cm3，8 1/2钻头在井深4321m以前多次发生井漏，经 堵漏后正常，在钻至4321m发现高压气层，被迫关井加重钻 井液压井，加重到1.80g/cm3时发生井漏，堵漏后继续加重 到2.02 g/cm3气层还没有压稳，经研究决定钻至4365m提前 完钻。 完钻钻井参数： 钻头尺寸：8-1/2″； 完钻井深：4365m 高压气层位置：4321m～4334m
1、防气窜问题
主要危害：
• 直接影响水泥石胶结强度，导致层间窜流；
• 直接影响油气层的测试评价，污染油气层，降低 采收率，对油田开发后续作业如注水、酸化压裂 和分层开采等造成不利影响； • 严重时可在井口冒油、冒气，甚至造成固井后井 喷事故，即使采用挤水泥等补救工艺也很难奏效。
2、水泥浆体系选型困难
3、压稳防窜与防漏的问题
川东地区地质结构复杂性，压力层系多，使得在
同一构造、同一井眼内，地层压力梯度差异大。突出 表现在，在钻遇高压气层的井眼内，同时存在有低压
易漏、甚至裂缝性的漏失层，有可能出现上喷下漏或
上漏下涌的情况。这种地层特性决定了固井施工中压 稳气层防止气体上窜和防止井漏之间的矛盾。因为要
地层含腐蚀性介质多。
二、难点分析
通过对四川及川东地区施工的毛 坝1井、毛坝斜2井、普光1井、河坝1 井等井的固井情况进行了认真分析， 认为川东地区固井主要有五个方面的 技术难点。
1、防气窜问题
主要原因： 1）水泥浆进入环空后，由于自由水不断析出向地层的滤失，造成 其水灰比急剧下降，形成环空桥堵，导致水泥浆液柱压力小于气层 压力而发生气窜； 2）水泥浆进入环空后，当其静胶凝强度为48~240Pa时，属于由 液态向固态转化期，水泥浆逐步失去传递液柱压力的能力，即发生 水泥浆失重现象，从而成为气窜易发生时期。 3）在水泥浆凝固期间，由于水泥浆中的孔隙水随着水化和滤失而 不断减少，使水泥浆中的孔隙压力不断降低，进而导致气体侵入到 水泥浆基体内，产生环空气窜。 4）由于施工过程水泥浆窜槽或水泥在凝固过程的体积收缩等原因 造成胶结质量不好，使气体进入水泥与套管或水泥与井壁之间的间 隙中，造成层间互窜，甚至窜至井口。
一、概
述
本文以川东地区为例介绍高压气井固井
技术问题。
川东地区是川东地区以含天然气为主的
碳酸盐岩裂缝性油气藏，由于四川盆地的压 扭性特点，呈现出诸多复杂的地质构造特征， 为完井、固井工程带来了许多难题。
以川东地区为例介绍高压气井固井技术
川东地区主要的地质特点
产层以天然气藏为主，地层压力和产层压力高。 油、气、水显示层位多，压力层系多。 目的层埋藏深，下入套管长。
5、固井工艺优选
1）双级固井工艺。
2）尾管固井及回接技术
3）封隔器应用技术。
四、国内外相似问题的处理方法
• 对环空油气水窜发生机理的研究分析 • 触变水泥
• 非渗透水泥浆体系
• 高密度高性能水泥浆体系
• 膨胀套管封隔复杂地层技术
毛坝1井7寸尾管固井实例
一、钻井基本情况
毛坝1井是中石化南方勘探开发公司在川东 地区部署的一口天然气预探井，设计井深 4500m，位于四川省达州市宣汉县毛坝乡，地 面海拔550m，构造位置是四川盆地东断褶带