超浅层气井大尺寸套管防气窜固井技术

超浅层气井大尺寸套管防气窜固井技术

超浅层气井大尺寸套管固井，由于井浅，油气活跃，上窜速度快，运移时间短，且地层承压能力低，井下容易漏失，固井作业缺乏有效的防窜措施和控制手段。固井环空气窜、溢流，甚至井喷事故时有发生，带来钻井作业风险，造成油气资源破坏，环境污染。分析了其成因和固井难点，采用基体抗侵水泥浆体系和胶乳防气窜水泥浆，解决超浅层气井大尺寸套管防气窜固井技术难题，现场应用效果良好。

标签：超浅层气固井；防气窜；基体抗侵水泥浆体系；胶乳防气窜水泥浆体系

1 超浅层气井成因和固井难点

1.1浅层气主要特点是气层埋藏深度浅，油气活跃，油气上窜速度快；气侵、溢流、井喷等表象特征反应短暂，时间紧促，地面控制措手不及；由于井浅，上覆地层疏松、地层承压能力低，容易漏失，建立井下压力平衡，油气层压稳等措施受到局限。

1.2浅层异常高压气层，主要是由一下几种因素形成：

①由于地壳运动，地质抬升、风化剥蚀，气层由深变浅，保存了原始储层孔隙压力能量，形成高压浅层气。

②储层间地质封隔性差，存在裂隙、断层及非致密性封隔层等，导致深部地层气，沿渗透性地层运移，向浅部层位渗透聚集，形成异常高压浅层气。

③为了保持油气田较高的储藏压力，提高产能，向油气层注水、注气等。

1.3超浅层气井地层承压能力低，井下易漏，通常采用低密度水泥漿体系，由于浆体中的固相成分密度差大，浆体稳定性差；低密度水泥浆，固相颗粒间的空隙度大，液固比高，游离水多，失水控制难度大；低密度水泥浆强度发展慢，候凝失重过渡时间长，浆体防气窜能力差。

1.4超浅气层井大尺寸套管固井，如508mm套管固井，气层埋藏深度浅，水泥浆封固段短，固井难以发挥多凝压稳水泥浆体系优势；缺乏有效的井口压力补偿和控制手段，固井一旦发生环空气窜，控制难度大，易导致环空溢流，环空井喷风险，固井质量难以保证。

2 防气窜水泥浆体系

2.1基体抗侵水泥浆体系

某气田A区块应用的BCG-200L防窜剂是一种适合于低密度水泥浆的增黏聚合物水泥浆外加剂，提高水泥浆黏度和触变性，增强浆体内聚力，静胶凝强度发展快，改善水泥浆稠化曲线状态，能够迅速度过静胶凝强度100～500 lb/100ft2 （48～240Pa）的气窜风险区间，降低气侵几率，从而达到防止窜流目的。在固井水泥浆中加入防窜剂BCG-200L形成基体抗侵水泥浆体系。水泥浆配方：油井水泥+13%BXE-600S减轻剂+5%微硅+1.5%CF40S分散剂+2% BXF-200L降水剂+3%防气窜剂+0.02% G603消泡剂。水泥浆性能：密度1.74g/cm3，零析水，失水15 ml，稠化时间180min，48～240Pa水泥浆静态凝胶强度发展期15min，8h 水泥强度3.5MPa。

2.2胶乳防气窜水泥浆体系

如某气田A区块应用的BCT-800L胶乳防气窜剂，均起到了较好的防气窜效果。胶乳是一种含适量表面活性剂的微小聚合物颗粒乳状悬浮液，乳胶中的小粒径颗粒填充于水泥浆固相颗粒间的微空隙，堵塞通道，降低渗透率，减小水泥体积收缩，改善界面胶结；其中的表面活性成分，对侵入的气体起到一定的束缚和分散作用；胶乳中的聚合物分子，在水泥浆固相颗粒间及水泥浆与井壁间形成有一定弹性、韧性和静胶凝强度的非渗透膜，阻止气体侵入和环空运移上窜。在固井水泥浆中加入BCT-800L形成胶乳防气窜水泥浆体系。配方：油井水泥+2.0% BCG-200L+6%BCT-800L胶乳+0.03%G-603+0.5% D-50胶乳消泡剂+ 0.70% CA903S早强剂。水泥浆性能：密度1.85g/cm3，零析水，失水12ml，稠化时间117min，48～240Pa水泥浆静态凝胶强度发展期25min，12h水泥强度12.9MPa，24h水泥强度16.8MPa。

3 应用实例

在某气田A区块地表80m以下存在多层浅气层，地层孔隙压力系数1.47，钻井液密度通常1.50g/cm3，508mm套管下深通常在200m左右，封固浅层气及地表疏松易漏地层，711mm导管砸入深度20m左右。固井通常采用机体抗侵水泥浆体系。为了减少封固段水泥浆混窜污染，使用一定量密度略低于水泥领浆的前导水泥浆，全部返出地面，充分携带置换环空钻井液和前置液，提高固井质量。大尺寸套管固井，因井眼大，固井顶替效率低，套管外环空顶部水泥浆容易混窜污染或井径预测不准水泥低返，为了保证井口附近环空封固质量，并对气层封固段压稳防窜，固井顶替结束后，在套管外环空两侧分别下入48mm注浆管柱30～35m，在固井水泥浆胶凝期失重前，从两条管柱同时注入常规密度胶乳防气窜水泥浆，置换窜槽污染的水泥浆出井，回注高强度水泥浆封固至地面，实现超浅层气井大尺寸套管防气窜固井，效果良好。

4 结论与建议

①通过分析超浅层气井成因和固井难点，优选适用于超浅层气井防气窜水泥浆体系，可以解决超浅层气井防气窜固井难题。通过在某气田A区块的应用，得到了良好的固井效果，具有一定的指导意义。

②对于钻井液与水泥浆配伍性差，接触后产生污染，流动性变差或有絮凝现象，应考虑使用与隔离液、水泥浆有良好相溶性和流动性的前导水泥浆，对钻井液和前置液进行有效隔离，也是提高顶替效率，避免封固段水泥浆混窜污染，实现环空替净封实。