气层固井压稳与防漏应用技术

《气层固井压稳与防漏应用技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、气层固井压稳与防漏应用技术初永涛杨广国汪晓静谭春勤中国石化勘探开发研究院德州石油钻井研究所摘要：固井防气窜，压稳是前提，但如果固井时发生漏失，损失水泥浆液柱压力，同样会导致不能压稳，影响固井质量。为达到好的防气窜固井效果，做到压稳和防漏相统一，通过理论分析结合现场实践，采取了以下几项措施：通过堵漏，提高地层承压能力；做好水泥浆失重计算和防气窜预测和评价，采用分段压稳方法设计环空液柱结构；采用双凝双密度抗高温防气窜水泥浆体系，主力气层段采用胶乳防气窜水泥浆体系封固，气层以上采用非渗透防气窜水泥浆体系；水泥浆中加入堵漏材料，提高水泥浆堵漏能力。主题词：防气窜压稳堵漏水泥浆引言在钻遇

2、高压气层的井眼内，经常同时存在低压易漏甚至裂缝型的漏失层，固井的风险3非常大。如金溪1井146.1mm尾管固井时钻井液密度高于2.08g/cm时发生井涌，而低于332.06g/cm则会井漏，安全密度窗口只有0.02g/cm。固井过程中由于入井水泥浆密度低于设33计密度2.08g/cm，导致环空液柱当量密度低于2.06g/cm,导致水泥浆到位后即发生井涌。最后采用关井憋压侯凝才避免事故发生。又如双庙1井146.1mm尾管固井后有气体从悬挂3器喇叭口窜出，声幅测井质量较差。就是因为钻井液密度2.13g/m,而水泥浆密度只有32.14g/m，水泥浆与钻井液密度差过小，水泥浆静胶凝强度

3、增长产生失重，使水泥浆柱不能压稳气层，发生气窜。此外固井过程中发生漏失，损失了水泥浆的液柱压力，同样造成不能压稳气层。如果为防止漏失，而采用更低密度的水泥浆固井，则不能压稳气层。反之，要压稳高压气层，就有压漏低压层的危险，水泥浆漏失，液柱压力降低则会诱导气窜。而对于安全窗口很小的气井，精细设计压稳和防漏，并采取综合技术措施，才能做到压稳与防漏的协调统一。1防气窜分段压稳设计气井固井的首要目的是防止气窜，防气窜的前提是环空液柱能够压稳气层。水泥浆到环空静止后，静胶凝强度随水泥的水化反应开始增长，静胶凝强度阻止液柱压力的传递，造成水泥浆“失重”。当作用于地层的浆柱压力降到低于地层压

4、力的某一时刻，油气水就会逐渐进入环空间隙。解决环空气窜主要从两方面，一方面尽量保持环空液柱压力始终大于地层压力，另一方面增加水泥浆的流动阻力，减缓气体在水泥浆中的运移来弥补水泥浆柱压力的降低。所以压稳计算必须首先计算水泥浆“失重”压力，来调整水泥浆液柱结构。此前国内在做压稳设计时，大多数认为领浆不失重，而尾浆完全失重。但是水泥浆非常典型的非流动流体，有很强的静切力，所以不管在是否稠化的状态下，水泥浆都会产生胶凝失重。而尾浆如果是完全失重，用经典公式计算其液柱压力有时会是负数（尤其是窄环空间隙），明显不合理。而根据水泥浆的水化状态，分段计算胶凝失重，结果会更接近实际情况。1.1基

5、本条件防气窜固井设计基本原则是环空液柱压力要大于气层的压力，并且要考虑水泥浆在环空中的失重与压稳问题。在对水泥浆胶凝失重理论的基础上，设定气窜预测的基本条件和压稳设计的基本条件：⑴环空液柱当量密度小于地层的破裂压力或最低漏失压力⑵采用双凝水泥浆液柱方案，尾浆的静胶凝强度在达到240Pa时的环空液柱压力与气层压力比，Fsur≥1⑶水泥浆性能设计时，要发挥领浆的压稳作用，所以要使尾浆与领浆的静胶凝强度呈阶梯状发展，即尾浆的静胶凝强度在达到240Pa时，领浆的静胶凝强度要小于48Pa，因为水泥浆静胶凝强度在48Pa和240Pa之间的过渡期内发生气窜的危险性最大。⑷前置液的液柱压力按钻

6、井液柱近似计算1.2计算方法水泥浆柱的失重压力计算公式如下：·领浆最大失重Pls设计原则第3条中指出了尾浆的静胶凝强度在达到240Pa时，领浆的静胶凝强度要小于48Pa，所以计算时按领浆的许可最大值48Pa计算失重压力。故SGS⋅4⋅lc1P=lsD−Dhp48×4×lc1−3（1）=×10D−Dhp0.192lc1=D−Dhp·尾浆最大失重Pts同上，尾浆静胶凝强度按240Pa计算失重压力，故SGS⋅4⋅lc2P=tsD−Dhp（2）240×4×lc2−3=×10D−Dhp.096lc1=D−Dhp但是，水泥液柱失重后最低的当量液柱压力是静水压力，所以当以上式计算的失重压力大

7、于该段水泥浆的最初液柱压力时，失重压力以最初的液柱压力与静水压力之差来计算。即P=(ρ⋅l−0.1⋅l/)100（3）tscc2c2·最终环空液柱压力Pfc，MPa初始环空液柱压力（钻井液柱和水泥液柱压力之和）-水泥浆液柱失重压力ρ()l+l+ρl（4）cc1c2mm−(P+P)lsts100国内外有多种气窜危险性预测模式基本把环空的水泥浆液柱当成一个整体，但事实情况并非如此，封固段上下有一定的温差，水泥浆的水化速度不一样，一般来说自上而下水泥浆随温度的增加而越来越快，不同深度的水泥浆静胶凝