相国寺储气库低压易漏失井固井技术

表 2 低密度水泥浆体系浆体性能及水泥石力学性能
参数 密度/（g·cm-3） 流动度/cm 水灰比 40 Bc稠化时间/min 失水/（mL·（30 min）-1） 析水/% 7 d抗压强度/MPa 7 d抗拉强度/MPa 7 d弹性模量/GPa 气体渗透率/10-3 μm2 线性膨胀率/%
配方11） 1.35 22 0.60 340 38 0 16.2 1.36 3.46 0.046 0.020
3 防漏、堵漏水泥浆体系
为避免固井施工过程中发生漏失， 在技术套管或 生产尾管固井干灰中掺入高强有机聚合物纤维， 其原 理是利用不同尺寸纤维自身所具有的搭桥成网特性， 达到堵漏和提高地层承压能力的目的 。 ［13￣19］ 实验结果 表明，纤维水泥浆体系具有良好的防漏、堵漏能力。
同时，为有效降低顶替后期的环空液柱压力，施工 采用低密度或双密度水泥浆体系， 避免环空液柱压力 过高压漏薄弱地层 。 ［20］ 低密度水泥浆体系的浆体性能 及水泥石力学性能见表 2。
井深/ m 54.5
2 491.4
相储 3 364.6
相储 4 346.3
相储 8
74.5
相储 16 466.0
层位
钻井液密度/ （g·cm-3）
须家河组 雾化钻进
漏失情况 漏速为 13 m3/h
石炭系
1.39
漏速为 24 m3/h
雷口坡组 雾化钻进 出口无气体及砂样返出
雷口坡组 雾化钻进 出口无气体及砂样返出
摘 要 相国寺构造地质情况复杂，上部须家河组—嘉陵江组地层极易发生恶性井漏，下部石炭系等主力气藏的地层压力 系数极低，下套管及固井施工中也极易发生漏失，严重影响环空水泥环的密封完整性。通过开展地层承压试验、钻井液性能 调整技术、前置低密度先导浆固井技术、正注反打固井工艺的研究，以及优选具有防漏、堵漏效果的水泥浆体系，基本形成 了一套适用于相国寺储气库注采井固井的防漏、堵漏技术，成功解决了低压易漏失的固井难题，实现了环空有效完全充填。 关键词 储气库；固井；漏失；承压试验；密封完整性；正注反打
引 用 格 式 ：范 伟 华 ，符 自 明 ，曹 权 ，等.相 国 寺 储 气 库 低 压 易 漏 失 井 固 井 技 术 ［J］.断 块 油 气 田 ，2014 ，21（5）：675￣677. Fan Weihua，Fu Ziming，Cao Quan，et al. Cementing technology of low pressure and easy leaking well in Xiangguosi underground gas storage［J］. Fault-Block Oil & Gas Field，2014，21（5）：675￣677.
中 图 分 类 号 ： TE256
文 献 标 志 码 ：A
Cementing technology of low pressure and easy leaking well in Xiangguosi underground gas storage
Fan Weihua1, Fu Ziming1, Cao Quan2, Xian Ming1, Liao Changping1, Fan Chengyou1 (1.CCDC Downhole Service Company, CNPC, Chengdu 610051, China; 2.Research Institute of Gas Production Engineering,
Southwest Oil and Gas Field Company, PetroChina, Guanghan 618300, China) Abstract: The geological structure is very complex in Xiangguosi underground gas storage. Vicious leakages happen readily in Xujiahe-Jialingjiang Formation layers and the pressure coefficient is usually very low in major Carboniferous gas reservoirs of lower part. Leakage usually happens during casing and cementing operation, which can seriously affect the sealing integrity of cement sheath. Cementing technologies of leak resistance which are fit for demand of easy leaking well in Xiangguosi underground gas storage are developed through launching layer pressurization test, regulating technology of drilling fluid properties before cementing, prepositive low density leading technology, positive and inverse injection cementing technology, and selecting lost circulation slurry system with leaking resistance and stoppging effect . Utilizing the above mentioned techniques, the cementing problem of low pressure and easy leaking well is solved in this structure and the effective annular filling by slurry is achieved. Key words: underground gas storage; cementing; leakage; layer pressurization test; sealing integrity; positive and inverse injection
环空循环压耗和钻井液的黏度、 切力成正比，因 此，固井前合理降低钻井液的黏度和切力，可以降低环 空循环压耗，从而有效预防井漏［5］。 对于井内无油气显 示且无复杂情况的井，固井前适当降低钻井液密度，可 以有效减小环空液柱压力。
2 施工工艺技术
2.1 前置低密度先导浆固井技术 对于漏失不十分严重的尾管固井，施工前先注入一
第 21 卷第 5 期
断
块
油
气
田
FAULT-BLOCK OIL ＆ GAS FIELD
2014 年 9 月
doi:10.6056/dkyqt201405031
相国寺储气库低压易漏失井固井技术
范伟华 1，符自明 1，曹权 2，鲜明 1，廖长平 1，范成友 1
（1.中国石油川庆钻探工程公司井下作业公司，四川 成都 610051；2.中国石油西南油气田公司采气工程研究院，四川 广汉 618300） 基 金 项 目 ：中 石 油 重 大 科 技 攻 关 现 场 试 验 项 目 “枯 竭 油 气 藏 型 储 气 库 固 井 技 术 与 压 缩 机 组 现 场 试 验 ”（2012F￣43 ）
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2014 年 9 月
液、后置液等取室内小样测流变性能）及井径、井斜、方 位等实测数据， 利用固井工程设计软件模拟固井施工 过程，得出施工时的最大环空动态当量密度。2）根据模 拟得出的最大环空动态当量密度， 采用提高钻井液密 度后大排量循环的方法检验地层的承压能力。 运用软 件模拟这一过程， 确保环空动态当量密度不小于施工 时所需的最大环空当量密度。若地层不能满足要求，则 堵漏提高地层承压能力。 1.2 钻井液性能调整
为保证相国寺储气库注采井水泥环的密封完整 性， 必须实现水泥浆返至设计井深或环空水泥环完整 衔接［3］。 经过大量的室内研究与现场试验，基本形成了 一套适用于相国寺储气库注采井固井的防漏、 堵漏技
1 固井前井眼准备技术
1.1 地层承压试验 基于平衡压力固井原则， 固井前需开展地层承压
试验，获取准确的地层漏失压力，为制定固井施工方案 及设计水泥浆体系提供参考依据［4］。 具体步ห้องสมุดไป่ตู้如下：
须家河组
1.03
失返
嘉陵江组 雾化钻进 出口无气体及砂样返出
正注水泥浆量一般按照水泥浆返至井口附加 5 m3 设计， 由于地层压力系数极低， 水泥浆多难以返出井 口。相国寺构造表层或技术套管多为干井筒固井，即使 钻井液条件下固井，漏层以上亦多为空井，因此反打一 般选择在正注结束后立即进行。 首次反打水泥浆量一 般按照漏层以上环空容积附加 5 m3 设计。 若 1 次反打 水泥浆返出地面，则反打施工结束；若水泥浆不能返出 地面， 则采取多次反灌水泥浆直至返出地面的反打方 式，每次反打施工间隔时间约 30 min，目的是保证水泥 浆形成胶凝强度或失水形成滤饼。 首次反打施工一般 采用常规密度 G 级水泥浆， 若水泥浆不能返出井口， 则采用速凝水泥浆体系，稠化时间一般要求尽可能短， 通常 40 Bc 稠化时间要求为浆体从井口自由落体到漏 失层位所需要的时间。
相国寺构造出露地层为须家河组， 由于地表水的 溶蚀作用，须家河组、雷口坡组和嘉陵江组等地层的漏 失非常严重，一般表现为雾化钻进失返 （ ［12］ 见表 1）。 表 层或技术套管固井时，为保证环空有效完全充填，正注 反打固井工艺为最佳选择。
表 1 相国寺储气库注采井钻井过程中漏失情况统计
井号 相储 1
0 引言
术，解决了本构造低压易漏失的固井难题。
相国寺构造隶属川东南中隆高陡构造区华蓥山构 造群， 是华蓥山背斜带往南帚状分支中最东部的一个 狭 长 不 对 称 背 斜 ［1］。 该 构 造 地 质 情 况 复 杂 ，上 部 地 层 （须家河组—嘉陵江组）极易发生恶性井漏；下部主力 气藏裂缝、溶洞发育，并且几十年的开采造成地层严重 亏空，目前石炭系气藏的地层压力系数仅为 0.1，下套 管 及 固 井 施 工 中 极 易 发 生 漏 失 ［2］。
1） 根 据 各 种 注 入 流 体 的 流 变 性 能 （水 泥 浆 、前 置
收 稿 日 期 ：2014 ￣03 ￣18；改 回 日 期 ：2014 ￣07￣08。 作 者 简 介 ：范 伟 华 ，男 ，1983 年 生 ，工 程 师 ，硕 士 ，2008 年 毕 业 于 西南石油大学油气井工程专业，目前从事固井现场与工艺研究工 作。 电话：（0288）6019027，E-mail：fwh_hd_swpu@163.com。
定量的低密度钻井液， 可确保整个施工过程中环空液 柱压力增加很少甚至不增加，从而有效避免井漏 。 ［6￣9］
确定低密度先导浆的使用量， 是前置低密度先导 浆固井技术的关键 。 ［10］ 首先，当低密度先导浆全部进入 环空后，这时环空动态压力必须大于地层压力；其次， 当固井顶替结束时， 低密度先导浆引起的环空液柱压 力降低值应等于或接近水泥浆在低压易漏层以上引起 的环空液柱压力增加值， 从而确保整个固井施工过程 中易漏失层位处的环空液柱压力始终控制在地层漏失 压 力 之 下 ［11］，有 效 预 防 井 漏 的 发 生 。 2.2 正注反打固井工艺
配方22） 1.45 21 0.48 335 28 0 17.8 1.57 2.61 0.013 0.075
注：1）配方 1 为（G 级水泥+超细水泥+漂珠+微硅）+9%SD77+1.5%SD66+ 1%SD35+ 6%SD10+ 0.2%SD52，实验条件为 40 ℃×30 MPa。 2）配方 2 为 （G 级 水 泥+D181+D195+D174+D178+D154）+2.8% D168+2.6%D080+0.4%D206+0.2%D081，实验条件为 50 ℃×40 MPa。