12-川西地区防气窜固井技术

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1、川西地区防气窜固井技术作者：洪少青(中石化石油工程西南有限公司固井分公司)摘要：四川川西地区地下富含丰富的天然气资源，但该地区具有复杂的地质条件：气层多且活跃，地层压力体系复杂，存在裂缝发育等，固井工程防窜难度相当的大，文章分别针对浅层气井及深井固井防窜进行阐述，包括技术难点、技术措施及固井工艺采用水泥浆体系，以利于川西提高固井质量，消除气窜现象。关键词：川西防窜固井工艺序言四川盆地是一个四面群山环抱，受强烈挤压的构造盆地。盆地内同等发育着海、陆两大沉积构造，沉积面积总厚度大6000—1200m.地貌上以北东向伸

2、展的龙泉山、华蓥山为界，大体可分为盆西的成都平原、盆中红色丘陵、盆东平行谷岭。盆地西部是一个大型的坳陷区.在川西坳陷及其东坡面积近6×104km2范围内,发育有巨厚的上三叠系和侏罗系陆相碎屑岩地层。侏罗系蓬莱镇组气藏及沙溪庙气藏是目前主力开发的气藏，上三叠统须家河组气藏是目前深层天然气的主要勘探、评价层系。根据多年来的实钻情况来看川西地区油气藏具有以下复杂的地质条件。1)多气层，异常高压系统川西地区钻井工程中钻遇的压力体系十分复杂，具有超高压、多压力系统等地层压力特点。在蓬莱镇组中下部井深约800m以后，压力系统

3、就逐步进入了高压过渡带，到须四、须三段压力达到了超高压压力段，最高地压梯度大于2.0MPa/100m，之后在须二段又出现了低压段，地层压力梯度普遍在1.55—1.58MPa/100m。川西地区钻井过程中钻遇的气层多，气层纵向跨度大。目前探明的气层从300m到5300m均有发育。由浅至深，从蓬莱镇组到须家河二段的地层已经探明具有工业开采价值的气藏有8层组（即蓬莱镇、遂宁组、上沙溪庙、下沙溪庙、千佛崖、白田坝、须家河四段、须家河二段），含气层砂体多达数十组。2)地质特性复杂川西钻井过程中钻遇多套地层，地质特性复杂，钻

4、遇岩性差异较大，由岩性引起的硬、塌、缩径等复杂情况。沙溪庙组以上地层易跨塌、缩径，地层层间多为不整合接触。沙溪庙组以下地层裂缝、断裂发育多，岩石可钻性差，可能发生漏失的层位多于8层。这些复杂的地质条件给固井工程带来了复杂的井况：A.井眼规则度差。川西浅层砂岩渗透性较好，易形成虚厚泥饼缩径。浅层泥岩粘土矿物质含量高，水化性强，易造成坍塌井径扩大或水化膨胀缩径。中深、深层泥岩脆硬，微裂缝发育，上覆岩层压力与水平应力大，易剥落掉块。须家河组炭质页岩、煤岩层理发育，岩石强度低，易掉块；B.地层压力平衡关系敏感，固井安全压

5、力窗口窄，钻井液密度稍高则发生井漏，低则发生井涌或井喷；9A.地质构造复杂，气层多且高压。从浅部的剑门关组到深层的须家河组，都钻遇不同程度的显示层，有气砂体多达数十层，固井防窜难度大；B.川西气井各层次套管固井均要求水泥浆返至地面，导致固井封固段长，水泥浆封固段上下温差大，对水泥浆综合性能要求高；C.地层倾斜角大，岩层软硬分度不等份，所钻井井斜角大，套管居中度差，水泥浆对泥浆的驱替较困难。因此，川西地区油气井勘探开发过程中，因井况复杂，防气窜较为困难，也表现的最为突出。气窜不仅严重影响单井的产量，也影响油气田探勘

6、开发的顺利进行，同时造成大量油气资源的浪费，并带来严重的环境、安全问题。而为此进行的补救作业不仅耗时，且常常无效。在水泥浆注替过程中因对泥浆驱替不干净而形成的窜槽，水泥浆凝结过程中失重对地层压力有效的降低，水泥环与套管及井壁胶结不良是引起环空气窜的主要原因。加之这些成因又与水泥基材，水泥外加剂、井眼条件（井身结构、井身质量、温度、压力、地层特性），地层流体化学组份对水泥浆水化反应的影响以及所形成的水泥石物理机械特性有密切的关系，使环空气窜成为一个至今都未能彻底解决的复杂问题。现就川西浅层固井防气窜及深层防气窜固井

7、技术进行阐述。1川西浅层气井防气窜固井技术川西地区浅层气埋藏深度一般在300-1200m,一般都有多个气层显示，气层十分活跃，多数井钻遇十个以上气层。1500m以内的浅层气，普遍存在于高压地层，钻井液密度常在1.30-1.90g/cm3之间才能压稳地层，维持正常钻进。由于浅层气井固井井底温度相对较低（川西地区地表年平均温度16.3℃,地温梯度Gt:2.05-2.40℃/100m），导致施工结束后水泥浆凝结时间长，水泥石强度不能迅速增长,不能有效的封堵地层流体窜出。井场周围多为农田，环境保护显的尤为重要。水泥浆返出

8、量需要一定的控制，造成水泥浆与上部地层接触时间短，再加之气层多、高压、活跃、控制气窜的井段短，较之中深部气层，更容易发生气窜。1.1川西地区浅井地层地质概况及固井难点1)川西新场构造浅井主要是揭示蓬莱镇组气藏，该气藏埋藏浅，气层层位多，气层活跃。2)浅井气层多，超高压川西地区浅层气井，一般都有多个气层显示，气层十分活跃。多数井钻遇10个以上气层。1500m以内的浅气井，普