川东北地区浅层气井防气窜、防漏固井技术——以五宝场构造沙溪庙组气藏为例_技术研究

摘要

摘要：针对川东北五宝场构造侏罗系沙溪庙组地层压力系数低、浅层气发育等主要固井难题，提出以下对策和措施：①利用微硅漂珠低密度水泥浆固井技术，下套管前认真通井，充分循环，使井眼

摘要：针对川东北五宝场构造侏罗系沙溪庙组地层压力系数低、浅层气发育等主要固井难题，提出以下对策和措施：①利用微硅漂珠低密度水泥浆固井技术，下套管前认真通井，充分循环，使井眼干净、无垮燎、无沉砂、无后效；②套管串中加入适量扶正器来提高固井质量；③采用微硅漂珠低密度水泥浆，降低液柱压力，防止，抬漏，使水泥浆一次性返至地面，保证固井质量；④固井水泥浆采用双凝或多凝设计，优化水泥浆体系配方，增加水泥石胶结强度，使其具有低失水、零析水、早强、沉降稳定好的特点，严格控制水泥浆的稠化时间和过渡时间，提高水泥浆的防气窜能力，并及时进行环空憋压，确保压稳浅层气。将上述技术措施在五宝浅1-1井实施，解决了五宝场构造沙溪庙组地层压力系数低、浅层气发育等主要固井难题。

关键词：四川盆地；东北；侏罗纪；大斜度井；固井；微硅漂珠低密度水泥浆；防窜；扶正器

O 引言

五宝场构造地处川东高陡构造区北部边缘，地表出露侏罗系沙溪庙组。该地区有较好的油气水储藏条件。实钻钻井、录井及测井资料显示，五宝场构造各井油气水显示都比较好，尤其是浅层气显示异常活跃，最浅处(如五宝浅2井)在井深286～287m发生气测异常。

1 钻井情况

五宝浅1-1井是五宝场第一口大斜度井。该井9244.5mm套管下至井深338.41m。从井深702m开始定向钻至1032.81m，井斜最大为47.21°(井深为1715m)。用密度为1.23g/cm³的钻井液钻至2054.39m完钻，全井最大井斜为47.21°。Ø139.7mm套管下至井深2053.44m，注密度为1.58g/cm³微硅漂珠低密度水泥浆固井，质量合格。井身结构见表1。

表1 井身结构数据表

钻头		套管
规格(mm)	井深(m)	规格(mm)	井深(m)
311.20	339.00	244.50	338.41
215.90	2054.39	139.70	2053.44

该井钻进中浅层气显示活跃，共发生3次气测异常和1次井涌。其复杂井段为：380～382m，气测异常；808～810m，井涌；1556～1558m，气测异常；1566～1567m，气测异常；1702～1703m，无固相井漏，漏速为0.8～5.0m³/h。

2 固井难点

1) 地层压力系数低，固井施工中容易发生井漏，固井质量难以保证。

2) 浅层气发育，容易造成窜槽，引起水泥环质量差。

3) 大斜度定向并，下套管及居中困难，固井质量难以保证。

4) 后期作业使用油管探塞、试压，水泥塞短。既要保证水泥塞强度，又要保证碰压，对顶替要求高。

5) 沙溪庙组砂泥岩互层，钻进中容易形成台阶，套管下入困难。

3 固井技术对策

3.1 固井前井眼准备

1) 模拟套管强度的钻具组合通井。遇阻坚持划眼，特别是对钻进中挂卡、遇阻及全角变化率大的井段的划眼，通井到底后要大排量循环一周以上，垫入高黏钻井液后起钻，使井眼干净、无垮塌、无沉砂、无后效。通井完起钻前要在井内裸眼段加入3%的固体润滑剂，减小下套管的摩阻，确保套管顺利下到井底。

2) 套管串：引鞋+管鞋+短套管+回凡+短套管+回凡+套管×1根+阻流环+套管+双公+悬挂头+联顶节。加工短套管1m、2m各1根，确保水泥塞高度在15m左右。下套管中加入适量扶正器，提高套管居中度来提高固井质量^[1～2]。

3.2 固井技术

1) 采用一级两凝固井工艺，快干用G级高抗水泥(水泥浆密度为1.87g/cm³)、缓凝用微硅水泥(水泥浆密度为1.55g/cm³)，两凝界面在1000m左右。优化水泥浆体系配方，加入降失水剂、减阻剂、缓凝剂、膨胀剂等。以增加水泥石胶结强度，使其具有低失水、零析水、早强、沉降稳定好的特点，严格控制水泥浆的稠化时间和过渡时间，提高水泥浆的防气窜能力^[3～5]。

2) 环空憋压，保证在快干水泥浆稠化时压稳地层。

3) 采用优质轻型冲洗液2～4m³，充分冲洗井壁，确保第1界面、第2界面胶结质量。根据壁面剪切理论和紊流顶替理论设计水泥浆注替排量，提高顶替效率。

4) 采用批混橇工艺，保证固井施工的连续性和水泥浆密度的均匀性。候凝时间为48～72h，确保水泥塞强度。

4 固井施工

1) 管串：引鞋+管鞋+回压凡尔+套管1根+回压凡尔+套管1根+阻流环+套管串+标记套管+套管串+双公+悬挂头+联顶节。

2) 通井：原钻具(双扶正器)通井至井深1440.09m遇阻，划眼至井底，同时在钻进和电测遇阻卡井段910～920m、1040～1058.09m、1338.42～4358.89m、1396.62～1436.50m等主动划眼。大排量循环一周以上，井眼充分循环干净后，在大斜度井段垫入浓度为3%的固体润滑剂。

3) 下套管：控制好套管下放速度，防止压漏地层。在1000～2000m之间共加入16只刚性扶正器，保证套管居中。套管顺利下至井深2053.44m。

4) 固井施工。根据该井的实钻情况，确定两凝界面为1000m，确保压稳所有显示地层。缓凝水泥浆密度为1.55g/cm³。注前隔液(缓凝药水)4.0m³。注微硅漂珠低密度水泥浆40.0m³，平均密度为1.58g/cm³。注G级快干水泥浆35.0m³，平均密度为1.90g/cm³。用后隔(药水)2.0m³顶胶塞。泵替密度为1.30g/cm³的钻井液21.0m³。车替清水1.4m³，碰压为14～18MPa，出口返出水泥混浆为8.2m³。卸压检查无回流。环空反憋压3MPa，憋进水泥浆为0.2m³，候凝。

5 固井效果评价

固井后探水泥塞，塞面井深为2032m，试压35MPa合格，满足试油要求。电测固井质量，合格率为99.50%，优质率为79.70%(见表2)。

表2 固井质量统计表

井段	固井质量	井段(m)	固井质量	井段(m)	固井质量
0～650	好	650～660	差	660～780	中
650～1750	好	1750～2032	中

6 结论与建议

1) 五宝场构造固井使用微硅漂珠低密度水泥浆降低静液柱压力，能够使水泥浆一次性返至地面，保证固井质量。优化水泥浆体系配方，加入降失水剂、减阻剂、缓凝剂、膨胀剂等，以增加水泥石胶结强度，使其具有低失水、零析水、早强、沉降稳定好的特点，能够保证水泥石强度，满足工程要求。

2) 严格控制水泥浆的稠化和过渡时间，提高水泥浆的防气窜能力，同时进行环空憋压候凝，切实把浅层气压稳，防止水泥浆稠化时气窜，确保固井质量。

参考文献

[1] 刘崇建.油气井注水泥理论与实践[M].北京：石油工业出版社，2001.

[2] 张兴国.水泥浆体系稳定性对水泥浆失重的重要影响[J].西南石油学院学报，2004， 26(3)：68-70.

[3] 孙莉.国内水平井固井技术及发展[J].钻采工艺，2005，28(5)：23-26.

[4] 郭小阳.大斜度井水平井水泥浆的失重及气侵研究[J].西南石油学院学报，1996，18(2)：25-33.

[5] 陈宇.固井环空气窜机理和防气窜水泥浆体系及其措施[J].水泥工程，2006(4)：79-81.

(本文作者：卓云廖富国刘德平川庆钻探工程公司川东钻探公司)