顺南井区高温高压防气窜尾管固井技术

四川地区深井超深井复杂情况下固井技术姚勇中石化石油工程西南有限公司固井分公司摘要：随着石油勘探开发深度的加大，深井超深井数量增加，井下情况更趋复杂，固井难度不断增加。

在四川川西及川东地区深井超深井固井中，面临长封固段固井、窄安全压力窗口、固井漏失、套管下入困难、水平井侧钻井、小井眼小间隙固井、高温高压、防气窜、高含硫等固井难题。

因此加强对深井超深井技术的探讨与研究，对加快四川地区油气勘探进度和勘探效益具有重要意义。

关键词：四川深井超深井固井序言由于目前我国经济的高速发展，对石油、天然气资源产生了巨大需求和依赖，为了保证国家经济和能源安全的需要，石油勘探开发力度加大，转向埋深更深地层，深井超深井数量不断增加。

深井超深井目的层埋藏深，地质条件复杂，钻井勘探深度的加大，井下情况更趋复杂，固井难度不断增加。

四川地区主产天然气，深井超深井井眼条件复杂，深井超深井裸眼井段长，地层压力系统不统一；地层压力高，一般下技术套管和油层套管前，泥浆密度都要加重，而且许多井地层压力平衡关系敏感，泥浆稍高则发生井漏，低则发生井喷；地层裂缝多、断层多，易破碎；泥页岩水敏性强，易坍塌，井眼极不规则，井径扩大严重，大肚子井眼和糖葫芦井眼普遍存在；川东北地区深层高含H 2S及CO2，根据四川气井固井经验，各层套管水泥均要求返至地面，导致固井封固段长；地层倾角大，软硬变化多，井斜角大；油气层多且分布段长，地层压力高、气层活跃；随着油田的深一步勘探开发，钻井向深井定向井、侧钻井、水平井等发展。

因此在四川深井超深井固井中，通常面临下述固井复杂问题：1) 套管下入困难；2) 长封固段固井技术难题；3) 小井眼、小间隙固井难题；4) 窄安全压力窗口、固井漏失及防气窜问题；5) 深井超深井水平井固井难题；6) 不规则井眼条件下固井质量问题。

二十世纪八十年代以来，我们在四川进行了大量的固井工程作业，针对四川深井气井、复杂地层固井难点，完成了《川东北深井复杂条件下固井工艺研究》、《川西地区高压气井固井技术研究》、《川西中高压浅层气防气窜固井技术研究》、《提高川西深层固井质量技术研究》、《川西地区深井固井技术研究》等多项科研课题。

高温高压气井完井工艺介绍
高温高压气井是指井底温度高于150℃，井口压力高于70MPa的气井。

这类气井的开发难度较大，需要采用特殊的完井工艺来确保井口安全和生产效率。

下面将介绍高温高压气井完井工艺的主要内容。

1.井口安全措施
高温高压气井的井口安全措施是完井工艺的重中之重。

首先，需要在井口设置防喷器和防爆器，以防止井口喷出高温高压气体和引起爆炸。

其次，需要在井口设置安全阀，当井口压力超过设定值时，安全阀会自动打开，释放部分气体，以保证井口安全。

2.井筒完井
井筒完井是指在井筒内部设置完井管柱，以保证井筒的完整性和稳定性。

在高温高压气井中，井筒完井的重要性更加突出。

井筒完井需要选择高强度、高温耐受性好的材料，如钛合金、镍基合金等。

同时，需要采用特殊的完井管柱设计，以适应高温高压环境下的井筒变形和应力变化。

3.井底完井
井底完井是指在井底设置完井装置，以保证井底的安全和生产效率。

在高温高压气井中，井底完井需要采用特殊的装置，如高温高压阀
门、高温高压泵等。

同时，需要对井底进行特殊的处理，如加强井底固化、防腐蚀等。

4.井口生产控制
高温高压气井的生产控制需要采用特殊的控制系统，以确保井口生产效率和安全。

控制系统需要具备高温高压环境下的稳定性和可靠性，同时需要具备远程监控和控制功能，以便及时处理井口异常情况。

高温高压气井完井工艺是一项复杂的工程，需要采用特殊的技术和装备。

在完井过程中，需要注重井口安全、井筒完整性、井底安全和生产控制等方面的问题，以确保高温高压气井的安全和生产效率。

高温高压气井完井工艺介绍高温高压气井完井工艺介绍高温高压气井是指井身内部的温度和压力较高的气井，在完井过程中需要特殊注意。

本文将介绍高温高压气井完井工艺，包括工艺流程、材料选择、垂直井段完井和水平井段完井等内容。

一、工艺流程高温高压气井完井流程包括以下步骤：1、钻井和固井前期准备工作：井深确认、井眼直径确定、井眼清洗、井内管柱设计和材质选择、井口装备及固井液、球皮相关物料选择。

2、井下水平井段完井：包括套管下入加积清洗泥浆，水平近段放线聚合物物料、远段啮合工艺流程。

3、井下垂直井段完井：包括套管下入、喷砂、完成水泥浆固井、压裂等工序。

4、固井质量控制及完井流体性能监控：测试工具的应用，完井过程现场液体检测。

5、井筒待完井区域的加固：包括井壁处理和油管环保附着水平井段放线。

6、井口安全事项的安装：防喷器、管线及翻译装备的防爆和避风措施。

二、材料选择在高温高压气井完井过程中，材料的选择很重要。

以下是一些材料选择建议：1、钻井、完井管材料：要求正确选择材料，按设计完井压力要求设计，耐高温、耐腐蚀、耐磨损，避免选择劣质管材。

2、固井液：要求选择高温材料和加高压消泡剂剂量，同时要确保固井水泥浆使用合格、无松散泥层等。

3、完井液：高压液体选用密度大、黏度小的高压石油液体，也可以选择氮气气体。

4、水平井段放线材料：具有良好的抗拉力和耐高温性能的材料，例如高强度聚酰胺。

5、其他材料：防喷器、管线及其它翻译装备需要选择高温、高压耐受性好的材料。

三、垂直井段完井1、套管固定：要选择耐高温、耐腐蚀、强度高的材料。

在套管下入的时候需要注意尺寸，以保证套管能够顺利下入，避免套管因太大或太小而造成完井失败。

2、压裂：压裂技术能够有效提高井壁固定性，防止井壁塌陷。

要注意选择合适的压裂液和压裂参数，可以使用经过模拟和模拟试验的缝隙固结压裂液，同时要确保压裂参数在固井参数内，以确保压裂效果。

四、水平井段完井1、井内完井压力控制可使用压缩空气或压缩氮气来取代液体物料。

《高压气地下储气井固井质量检测及评价规则》高压气地下储气井的固井质量检测及评价规则是为了确保井下固井工作的合规和安全性，提高固井质量，并对固井工作进行评价的一组规定。

本规则包括固井质量检测的流程、方法以及评价指标等内容。

一、固井质量检测流程1.固井设计：根据储气井的地质条件和技术要求，进行固井设计，确定固井材料和固井工艺。

2.固井施工：根据设计要求，进行固井施工，包括套管下入、搅拌浆注入、固井灌压等工作。

3.固井质量检测：对施工完成的固井井段进行质量检测，确保固井质量符合要求。

4.质量评价：根据检测结果，对固井质量进行评价，判断固井是否合格。

5.问题处理：如果检测结果存在问题，及时采取措施进行修复，确保固井质量达标。

二、固井质量检测方法1.套管完整性检测：通过超声波检测或者其他合适的方法，检测套管的完整性，确保套管没有损坏或者裂缝。

2.浆体密度检测：采用密度仪或者其他合适的方法，检测固井浆体的密度，确保密度符合设计要求。

3.浆体流动性检测：通过流动度仪或者其他合适的方法，检测固井浆体的流动性，确保固井浆体能够流动到目标位置。

4.固井灌压监测：监测固井灌压过程中的压力变化，确保灌压过程中没有异常情况发生。

三、固井质量评价指标1.套管完整性：套管应该没有损坏或者裂缝，以确保井下的气体不会泄漏。

2.固井浆体密度：固井浆体的密度应符合设计要求，以确保固井浆体能够提供足够的支持力。

3.固井浆体流动性：固井浆体应具有适当的流动性，能够顺利地流动到目标位置。

4.固井灌压监测：固井灌压过程中的压力变化应平稳，无异常情况发生。

四、问题处理如果固井质量检测结果存在问题，应及时处理：1.如果套管存在损坏或者裂缝，应采取措施进行修复或者更换。

2.如果固井浆体密度不符合要求，可以通过调整浆液配方或者增加浆液密度来解决。

3.如果固井浆体流动性不好，可以通过调整浆液配方或者增加抗剪力剂来提高流动性。

4.如果固井灌压过程中发生异常情况，应及时停止操作，并进行相应的修复工作。

大庆深层气井防窜水泥浆固井技术研究ﻭﻭ大庆深层气井防窜水泥浆固井技术研究杨勇ﻭﻭ摘要:针对大庆深井固井现状，研制出防气窜增韧水泥浆体系，提出与之配套的固井工艺技术。

性能评价试验结果表明,该水泥浆体系防气窜性能良好，抗冲击功有显著提高.现场应用表明，采用该水泥浆体系并结合配套固井方案成功地解决了水泥浆因凝固失重及压裂带来的气窜问题,固井质量优质。

关键词:防气窜,增韧，固井,水泥浆ﻭﻭﻭ大庆深层气井井深一般在３１50~5５00m之间,固井封固段长、地温梯度高,还需要对气层进行试气、压裂等作业，这就对水泥浆性能及固井施工有了更高的要求，必须保证全井段封固质量良好。

目前大庆深层气井固井质量并不十分理想,2005年以来,相继发生了升深8井、升深２—1７井、徐深10井在试气前发生环空窜气问题，徐深901井在压裂后出现环空窜气现象,影响了油气测试和产能建设。

ﻭ针对大庆深层气井存在的气窜问题，优选出高温防气窜水泥外加剂及抗高温韧性填充材料，提高了水泥浆的防气窜能力、水泥石的韧性及抗冲击能力，并提出与之相配套的气井固井方案技术，实现了提高大庆深层气井固井工程质量的目标。

ﻭ1 大庆深层气井固井水泥浆体系研究1.1 高温防气窜增韧水泥浆体系应满足的条件ﻭ(１）水泥浆可泵性好,密度控制在１。

90 g/ｃm３,流动度大于220ｍｍ；ﻭﻭﻭ(2)水泥浆的稠化时间可调,过渡时间小于1５min；ﻭﻭ(3）水泥浆具有较小的滤失量,失水量小于100ml／３0m ｉn·6。

9MＰa；ﻭ（4）抗压强度（48h×20.7ＭPa×１８0℃)大于25 ＭPa;ﻭ（5)水泥浆处于失重状态时,水泥基质渗透性低,内部阻力大，能抵御气体的窜入;ﻭ（6）抗冲击韧性好,冲击功比常规水泥石提高２0%以上。

ﻭﻭ１.2 高温防气窜外加剂的选择根据国内外现有外加剂的性能、使用状况及大庆深层气井钻井完井的特点、环空气窜的特性，经过大量室内试验及分析对比,考虑采用丁苯胶作为防气窜水泥浆的外加剂比较合适.ﻭﻭ丁苯胶由无数橡胶粒子组成,随着水泥水化温度的升高,橡胶粒子与水分子、水泥中的SiO2、ＳO2了氢键、氧桥、和硫桥，构成了网架结构,聚结了比其它水泥外加剂高的能量，抗高温性得到提高。

高温高压固井防气窜水泥浆设计罗宇维等中海技服固井公司2000年10月高温高压固井防气窜水泥浆设计罗宇维张光超刘云华黄卫东张行云(中海石油技术服务湛江分公司固井)摘要性能优良的水泥浆是保证固井质量的关键因素。

众所周知，水泥环空气体窜槽对油气田开发将造成非常严重的后果：产能降低、套管腐蚀、地下水污染、注水开采工艺受限等等。

而一旦发生气窜，即使花费大量的人力、物力和时间来挤水泥，也很难修复到不发生气窜时应有的封固状态。

因此，优选有效的防气窜水泥浆设计就显得十分重要，对于HTHP 高温高压固井尤其如此。

水泥环气窜是一个极其复杂的物理、化学现象。

尽管无数的国内外专家对气窜的形成原因和预防措施进行了大量的研究，但是气窜问题仍远未解决，层间窜流现象仍时常发生。

本文将力图用“通道”的观点来解析气窜现象，提出一套综合的适用于高温高压固井的防气窜水泥浆设计的方法。

关键词失水失重通道通道流动阻力环空有效液柱压力晶格膨胀一、高温高压的定义海洋石油钻井准则，高温高压油气井具有以下特点：●预计或实测井底温度BHST大于150℃；●井底压力大于69Mpa(10000Psi)；●或地层孔隙压力梯度大于1.80g/mL。

二、气窜形成的原因1〕气窜的方式气窜通常有如下三种方式：●气体通过残留在环空中的泥浆通道运移；●气体通过微环空通道窜移；●气体通过胶凝水泥浆的孔隙通道移动。

2〕气窜形成的原因气窜形成必须具备两个基本条件：一是要有通道，二是地层压力大于环空有效液柱压力与通道流动阻力之和。

地层气体总是首先在水泥环通道阻力最小的地方进入，然后不断扩大通道，不断挺进。

高温高压防气窜水泥浆设计 2A 、通道水泥环在凝结硬化过程中，通道是如何产生的呢？据有关研究成果表明，通道的形成原因主要有：（1） 泥浆顶替效率低，固井时部分泥浆残留在环空中。

当水泥浆处在液相状态时，环空没有气窜通道。

但是，当水泥浆水化自出现网架结构的时刻起，泥浆开始脱水收缩，产生裂缝，形成通道。

固井工艺技术常规固井工艺内管法固井工艺尾管固井工艺尾管回接固井工艺分级固井工艺选择式注水泥固井工艺筛管(裸眼）顶部注水泥固井工艺封隔器完井及水泥充填封隔器固井工艺注水泥塞工艺预应力固井工艺挤水泥补救工艺技术漏失井固井技术高压井固井技术大斜度井固井技术深井及超深井固井技术长封固段井固井技术小间隙井固井技术糖葫芦井眼固井技术气井固井技术（一）常规固井工艺常规固井工艺是指在井身质量较好，且井下无特殊复杂情况,封固段较短的封固要求下，将配制好的水泥浆，通过前置液、下胶塞（隔离塞）与钻井液隔离后，一次性地通过高压管汇、水泥头、套管串注入井内,从管串底部进入环空，到达设计位置,以达到设计井段的套管与井壁间的有效封固。

套管串结构：引鞋+旋流短节+2根套管+浮箍+套管串.施工流程：注前置液→注水泥浆→压碰压塞（上胶塞）→替钻井液→碰压→候凝。

保证施工安全和固井质量的基本条件：（1）井眼畅通。

（2）井底干净。

（3）井径规则，井径扩大率小于15％。

（4）固井前井下不漏失。

（5）钻井液中无严重油气侵，油气上窜速度小于10m/h.（6）套管居中，居中度不小于75%。

（7)套管与井壁环形间隙大于20mm。

（8)钻井液性能在不影响井壁稳定、保证井下压稳的情况下，应保证低粘度、低切力、低密度,具有良好的流动性能。

（9）水泥浆稠化时间、流动度等物理性能应满足施工要求。

（10)水泥浆和钻井液要有一定密度差，一般要大于0。

2. （11）下灰设备、供水设备、注水泥设备、替泥浆设备及高低压管汇等，性能满足施工要求。

（二）内管法固井工艺内管法固井工艺是用下部连接有浮箍插头的小直径钻杆插入套管的插座式浮箍（或插座式浮鞋)，与环空建立循环，用水泥车通过钻杆向套管外环空注水泥。

采用该工艺注水泥能减少水泥浆在套管内与钻井液的掺混，缩短顶替钻井液时间。

用该工艺进行表层时，水泥浆可提前返出,从而减少因附加水泥量过大而造成的浪费和环境污染.该工艺一般用于大直径套管固井。

169在我国经济快速发展的进程中，油气能源发挥着重要的助推作用和价值。

近几年，我国的油气资源开发的难度在逐渐增加，特别是高温高压钻井难题的出现，使得油气资源的开采效率大大地降低。

在高温高压油气资源的勘探与开发的过程中，安全、井控、工具、工艺、设备等问题或者因素，直接或者间接的影响和制约着高温高压钻完井的效率与效果，只有对这些影响高温高压钻完井的因素或者问题进行更好地解决，才能够增强高温高压钻完井的质量。

基于此，重视对高温高压钻完井关键技术的有效研究与应用是非常有必要的。

通过对当前钻完井现状与问题的分析与掌握，不断推进高温高压钻完井关键技术应用的针对性，促进和提高高温高压钻完井的质量与水平。

1 高温高压井的分类以及分布当前，从全球的范围和角度来分析，高温高压井并没有形成一个统一的分类标准，从现有的分类体系中，高温高压井主要是指井底温度在150摄氏度以上，井底压力在70兆帕以上的井，其主要是以普通橡胶密封性能来进行界定的。

超高温高压井一般是指温度在205摄氏度以上，井底压力在140兆帕以上的井，其主要是以电子元件作业极限作为界定标准[1]。

极高温高压井是井底温度在260摄氏度以上，井底压力在240兆帕以上的井。

极高温高压井的环境最为极限，且在实际的钻井作业中出现的可能性不大。

但是对于热采井和地热井，其井底温度一般会在260摄氏度以上。

近几年，从全世界范围来看，高温高压井的数量在逐渐增加。

我国大港的深层潜山油气田、吉林的长岭气田、大庆的徐深气田、四川的龙岗气田、四川的龙门山气田、塔里木大北气田、海洋的南海莺琼盆地等等，这些区域的油气田都存在着不同程度的高温高压钻井以及完井问题，影响高温高压钻完井的安全性与稳定性，不利于油气田钻完井效率与质量的提高。

2 高温高压钻完井的现状分析目前，高温高压钻完井具有高难度、高风险、较多复杂情况的特征，这些特征和问题，在设计、工艺、装备、工具、安全、井控、非常生产时间以及钻速等方面都有不同程度的体现。