庆深气田深层气井防气窜固井配套技术

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1、庆深气田深层气井防气窜固井配套技术天然气工业2009年2月庆深气[□深层气井防气窜固井配套技术*韩福彬大庆油出有限责任公司勘探分公司韩福彬•庆深气田深层气井防气窜固井配套技术•天然气工业,2009,29(2):70—72.摘要针对庆深气田深层天然气井固井后,出现井口环空压力高，气窜气量小等微间隙气窜难点，提出了以消除微问隙为核心的防气窜固井配套技术思路•研制的环空气窜阻断器循环阻力小，强度高,抗温能力达到200°C;微间隙封堵液与水泥浆相容性好，凝结时间可根据要求在7〜29d之间调整，具有良好的微间隙封堵效果;抗温180°C的微膨胀防气窜水泥浆体系具有抑制水泥石收

2、缩，抗压强度高，滤失量和渗透率低等特点;同吋还在井眼准备,提高虚滤饼冲洗效果，压力补偿，优化固井施工设计和钻分级箍等方面进行了配套技术研究•由此形成了庆深气田深层气井防气窜I古I井配套技术.关键词气井阻断器深井固井配套技术庆深气田D01:l0.3787/j.issn」0000976.2009.02.018固井后水泥浆环空发牛气窜是当前固井工艺技术存在的难题之一•自20世纪6o年代以来，国内外对固井后环空气窜机理，预测方法及防气窜技术方法进行了大量的系统研究，但还未能从根本上解决固井后环空气窜问题11].2005年，庆深气田有3口井在试气前发牛244.5mmX139

3、.7mm套管间环空窜气问题•根据气窜井口气量小，压力高的特点分析认为:环空气窜的根源是存在着界面微间隙•微间隙产生的主要原因是水泥石体积收缩，套管内作业时压力变化引起套管收缩，顶替效率低，虚滤饼厚等］•因此，按照气窜阻断，气窜封堵，提高水泥浆性能的思路开展了”深层气井防气窜固井配套技术研究”工作，同时也在井眼准备，提高虚滤饼冲洗效果，压力补偿，优化固井施工设计等方而进行了固井技术配套研究.1环空气窜阻断器的研制1.1工作原理环空气窜阻断器采用螺旋结构,有助于提高水泥浆的顶替效率•采用具有一定弹性，耐温达到200°C的橡胶，使得气窜阻断器在高温下具有足够的强度和韧性

4、,避免了下套管过程中的损坏，水泥浆收缩及后期作业碰撞而造成微间隙.1.2压力损失计算流人阻断器时:h—~222(AA2—1)(1)式中:h为压力水头损失,m;为流体收缩前的速率,m/s;A.为流体收缩时的流道横截面积,m2;A为流体收缩前的流道横截面积,m2;g为重力加速度.流出阻断器时:h-(1-)(2)Ap=pghi式中:Ap为流过阻断器时的压力损失,MPa;P为水泥浆密度,1.90g/cm..计算结果表明:加入阻断器后的局部压力损失为2.56X10〜MPa,而通过浮鞋浮箍的压力损失为0.12MPa,加入阻断器的局部压力损失远远小于流体通过浮鞋浮箍的压力损失.

5、2微间隙封堵液的研制2.1微间隙尺寸理论计算微间隙尺寸理论计算，见表1•假设套管，水泥环及井壁围岩三者紧密连接，无滑动•套管变形属殆本文受到大庆石油管理局重大科研攻关项目(编号:D/ZJ06-4)的资助.作者简介:韩福彬,1970年生，高级工程师，硕士;1992年毕业于大庆石油学院石油工程专业;从事钻井工程技术研究与管理工作•地址:(163453)黑龙江省大庆市让胡路区昆仑大街甲27号•电话:(0459)5992259,13704599792.E-mail:hanfubin@petrochina.corn.cn970?第29卷第2期天然气工业于弹性范围，水泥环和地

6、层围岩产牛不可恢复的塑性变形，其交界处满足径向位移连续和径向应力连续的条件.由此可建立位移连续方程及力平衡方程•由于套管截面属于圆环,应力分布当然是轴对称的,筒体只产生沿半径方向的均匀膨胀或收缩，即只产牛径向位移•经过推导，可得到径向位移公式：1F-1”一告1(1—(r1.Pl—r2.P2)r—Lr2一,1(1+)—1(户2—P1)I(3)},2—,lj式中:E为杨氏弹性模量;为泊松比;匚为套管内径,m.r2为水泥环内径,m;P为套管内压力,MPa;P为水泥环对套管压力,MPa.表1不同内压下套管(Pl10,9.17mm)与水泥环微间隙计算结果表2.2封堵液配方优

7、选封堵液材料选择原则是不改变固井工艺，且与固井水泥浆有很好的相溶性.其颗粒级配符合架桥和单粒封堵原理•表2是利用激光粒度仪进行水泥粒度分布及微级配分析结果，其颗粒级配与微间隙尺寸理论计算结果相符•因此，选定油井水泥作为封堵液的基本材料.表2水泥试样激光粒度测试结果表试验过程中，测试了胶乳，降失水剂緩凝剂，稳定剂，分散剂不同加量时的封堵液性能，最终确定封堵液的最佳配方，且可以根据封堵液使用深度的不同，调整封堵液的凝I古I时间.其性能测试数据见表3.表3封堵液性能测试数据表注:滤失量测试条件为30rain?7MPa.3抗高温微膨胀水泥浆体系的研制3.1室内常规性能实验

8、以G级水泥