靳建州：深井、复杂井固井新技术

金正纵横油气咨询

　　随着石油和天然气的全球的激增，全球都在尽最大的努力获得产量，我们也在努力的拓展，从常规的向深层和海洋发展，也包括专家讲的一些页岩气和煤层气和可燃冰都已经走向了将来我们要面向的日程里。
　　从我们的角度来说就是目标的日益复杂，一个是复杂深井，超深井，复杂天然气井，酸性油气藏，致密油气，还有储气库，还有我们要走向海洋的低温深水固井等等，我们都做了相关的研究。其中一个简单的按照需求度做了划分，一个是深井的固井，一个是页岩气的研究方向，这个画到储气库里，所以我的报告有两个部分，一个是深井高温大温差固井技术。
　　从地质的角度来说主要一个是地层本身所具有的高温，深井带来的高温，另外中深的梯度高带来的，另外从工程角度是在油气刚性成本的控制下对工程技术的投入有限，这是刚性的要求。另外就是长裸眼段的一次封固越来越多。然后另外就是尽可能的简化作业程序的长封固段。综合的地质和各工程角度我们固井就面临大温差条件下的一次封固作业，里面的核心的就是高温差固井水泥浆的技术。
　　在说这个之前我们想简单的把高温大温差的定义做一个阐述，就是我基于我现在固井，温差定义为井底的循环温度和水泥顶面处静止温度的插枝，这个文德差高于30度就是大温差的条件，现在以110度为分解点，高于110度就是高温大温差，低的就是低大温差。
　　技术要求有：
　　1)筹划时间;
　　2)固井的安全系数高;
　　3)稳定系数高，不鼓包和包心;
　　4)水泥的石顶部强度发展快;
　　5)高度条件下强度稳定，也就是水泥是的稳定性。
　　通过以上几方面的要求核心问题就是水泥浆的处理剂。
　　根据一些设计我们根据聚合物的体系引进特定的东西里面通过水泥石的形成的转变的过程，设计成里面相应的分子团，然后开发一系列的产品检验。这里的高温的处理剂，现在抗温可以达40到400度，可以满足要求。
　　从缓凝剂角度看都可以耐受温度的限制，有效的现场水泥浆的时间。对于单一的温度来说缓凝剂的增加，水泥浆筹划时间的呈线性延长，所以筹划时间可以在可控制的延长，对整个的固井的施工安全有保障。
　　从另外一个角度看可以将井在温度测不准的情况下，把这井的施工时间定位，然后我就选取，可能温度测不准，在加量的情况下都要满足。我也可以很快的确定到底加量多少，这个对现场施工有支持。然后就是缓凝剂的强度的性能，然后配制的缓凝浆体系，在控制的时间下都可以达到200兆以上。
　　那么顶部的强度我们现在还是以130度的水凝浆微粒，在水泥顶面反到60摄氏度三小时，经过72小时就可以达到，这是一个间接的测量方法，显示的值比较低，但是可以达到，现在就是可以用反到60的固井。
　　另外循环温度100的筹划时间为37分钟，反到80度，46小时开始强度发展，这个也是一个高温深井的，基本上可以把深井的尾管的范围囊括到里面。第三个就是两个循环温度的点，反到地面按照30的温度筹划，都定义为30分钟，三天的时间强度都可以起来，72小时可以进行后续的作业。
　　另外一个就是DRF为主的，通过条件加量可以有效的控制失水量，这个也可以抗盐，就是大段的盐水层都可以应用。总体来说它的综合性能是这张表的要求，总体的流动度，失水量等都能满足要求。
　　具体来说流动度到21到23厘米，失水量低，筹划时间任意可调，水泥石的强度高，适庸与大温差固井，综合性能满足固井施工的要求。这套体系我们也做了相关的在现场应用，主要在塔里木、辽河等固了30多口井。
　　比如说这个东部风险探井，这个是五寸半的管，一次封固段上2810米，上下温差80度，然后固井质量还是效果比较好的，一次性封固段最长的一个记录。另外就是一个浅山的固井，下深五千多米，井底是162度，一次封固段长度是一千多米，质量也比较好。
　　第三个就是塔里木，塔里木是六千多米的井，然后井底温度是152，然后固定质量是合格。

　　储气库的枯竭
　　储气库本身有一些特殊的要求，另外储气库要有一个温度的变化，密封的要求很高。另外就是储气库一个井的质量可能影响一个库的安全运行。另外就是串气风险大，处理难度大，成本高。我们认为里面的核心技术要实现两个密封性，一个是管的本题的，另外一个就是水泥环的密封性，现在我们都是用的套管，而且单个套管都会经过检测，这个基本上可以放心的做下去，另外就是水泥环的密封性，这块我们需要相关的攻关，实现这两个完整形成需要我的思想支撑技术，包括我的标准规范，我的配套的工艺技术，重点是从后面的，一个是水泥浆和水泥石的两个方面。
　　这个工作的落脚点就是我们的的使储气库的难点，一个是易漏失，高性能低密的社困难，套管的承重难度大，然后就是丢失和反复处理的效率就会影响，不同程度的存在油气水串，然后性能要求高，然后就是综合的施工的难度大。
　　我们在这里面实验了三项技术：
　　1、利用三种材料，就是GRE的三种材料，降低水泥石的弹性模量，减少水泥石的收缩，同时保证强度，这个强度可以达到14兆帕以上较常规水泥可以到50%，膨胀率到2到2%，水泥浆密度是1.5到2.6%。我们现在的应用的就是1.9左右。这是水泥石的改造效果图，这个是一个改造后的水泥是，这个是一个常规的水泥石，同样的压力状态下基本上还是一个完整的状态，这个已经完全的散落，微观的来看这是压后的水泥石，这两个断面都可以看得出来，这个材料可以起到一个筋骨的作用，改变力学性能。同时这种柔性的颗粒可以分散水泥石的情况，可以更加的受重，对它的强度有很好的改善，这是第一项技术。
　　2、高效的冲洗剂，配出的前置液，因为很多的井在钻井的过程中有很多归，这个清洗剂可以提高效率。然后还有加工的材料，这个是球形的，我们现在选择的是不规则的加工材料，在顶替的过程中可以增加剪切力，增加能力，提高冲洗效果。第三就是配套的中低温的稳定性，包括我的体系的黏度在合理的范围内。第二项技术的最后一个评价效果就是用清水和未加重的和加有加重剂的在相同的条件下对泥浆的冲洗的性能，清水的时间是三分多，加重的是一分多，可以在较短时间实现，这是第二项技术。
　　3、平衡固井，平衡压力固井也是老生常谈的事情，我们做了几个工作。一个就是压力平衡，在固井施工过程中的平衡，这个施工的过程中在顶替过程有一个瞬间欠压，还有顶替到位平衡的压力，蓝图凝平衡压力，后期要做到防串，我们做了几方面的工作，一个优化固井液柱的结构，另外一个是水泥浆的颗粒级配，前面说的几种材料，通过紧密对接设计保证不收缩。第三就是流体顶替的黏度级配，最后一个就是液体密度级配。包括我的各个液，和水泥浆要实现递增的体系，提高我的顶替效率，这是三项技术。这三个技术我们在华北储气库和辽河相关的情形进行了一些实验，这里面有一个例子，这个是华北的，它的井底温度是130，一次封固段长1652，我们用了三项技术，质量还是比较好的，是做得最好的一口井。

　　(作者为中国石油集团钻井工程技术研究院完井所靳建州)

【提示】文章来自金正纵横油气网。若想获取更多国内外油气最新技术及装备信息，请关注金正纵横微信公众平台，微信公众号：金正纵横（或jzoilgas）。若有油气相关问题待解决，请找“金正纵横咨询顾问”，微信号：jzzhguwen。

漂零

顶

chutianshu

学习一下