一种高密度盐膏层固井水泥浆的研究及应用

盐 膏 层 固 井 用 抗 温 抗 盐 低 滤 失 聚 合 物 盐 水 水 泥 浆 体 系研 究
ｊ ， 国 石 油 大 学 （ 东 ） 石 油 与 天 然气 工程 学院 ，山 东 东 营 ２ ７ ６ 、 ｌ 萤 中 华 ５０ １
髟 营 Ｉ 海油 油 化 事 部， 津３ ４ 中 服 田 学 业 天 ０５ ０２
水泥 水化 过程 中要消 耗一 部分 水 ，使 得 水泥浆 中的水 浓缩 到盐 过饱 和状态 ，以致结 晶 出来 。这种 结晶会 对水 泥石强 度产 生一 定影 响 。
２ 配 方及 配制 方 法
钻井 液用备 用盐 水 配制方 法 ：取 海 水 ｌ ０ ｍｌ Ｏ ０ 向其 中加 入 ３ ０ ａ １ ０ ｇＮ Ｃ ，搅 拌 至完 全溶 解 ，再 加入 ５ ｇ ０ ＫＣ 搅 拌至完 全溶解 。 １ ． 水泥浆 用盐水 配制 方法 ：取 钻井 液用 备用 配浆盐 水 １ ５ ｇ加 入海水 ５ ０ 搅拌 至混 合均 匀 。聚合 物 ３０ ０ ｍｌ
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石 油 天 然 气 学报 （ 汉 石 油 学 院 学 报 ） ２０ 年 ４ 江 ０８ 月 第 ３ 卷 第２ ０ 期 Ｊ ｕｎ ｌ ｆ ｉａ ｄＧ ｓＴ ｃｎ ｌｇ ＪＪ Ｉ Ａ ｒ２０ Ｖ １ ０ ｏ２ ｏ ｒａ ｏ ｌ ｎ ａ ｅｈ ｏ ｙ（． Ｐ） ０ ｏ ｐ．０８ ｏ ３ Ｎ ． ．
３ 配 方优 选
３ Ｉ 降 失 水 剂 选 择 ．
盐膏层 固井过程中水泥浆失水控制尤为重要。水泥浆失水量过大，一方面可能造成盐膏层膨胀 ，井
［ 收稿 日期］２ ０ ０ ７—１ —２ ８ ２ ［ 作者简介］彭雷 （ ９ ５一 １ ７ ），男 ， ９ ８年大学毕业 ，工程师 ，现主要从 事生产和技术管理工作。 １９

一
种 复合 型 水 泥 体 系 。 体 系 中以 漂 珠 该
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
失 使水 泥浆 安全 返 到地 面 ， 到保 护套 为 密度减 轻 的主 料， 达 微硅 为辅 料 ， 珠 颗 漂
ｇ ｃ 左 颗 管 的 目的 。 层 段 采 用塑 性 微 膨 胀 水泥 粒 密 度 只有 ０ ７ ／ ｍ。 右 ， 粒 直 径 大 油 平 ５ ５ ｍｍ） 在 水泥 浆 中会 ． 主要集 中在 以 浆体 系 防 止 水 泥 浆 在候 凝 过 程 中 由于 （ 均粒 径 １０￣２ ０
沫 水 泥 浆 固井 有利 于解 决 低 压 易漏 井和
长 封 固段井 的固井难 题 。 ２． 珠 ＋微 硅 类 低 密 度 水 泥 体 系 漂 漂珠 低 密度 水 泥 、 硅 低 密度 水 泥 微
和 漂 珠 微 硅 复 合 低 密 度 水 泥 是 发 展 较
早 、目前 使 用 较 广 的 ３ 低 密 度 水 泥 体 种 系。 中， 珠低 密 度水 泥 的密度 减 轻材 其 漂 料 为 漂 珠 主 要 成 分 是 二 氧化 硅 和 三 氧
化铝， 含量 约为８ ％ ～９ ％ ． 度为０ ６ ５ Ｏ 密 ～
顶 替 走 ． 响 封 固 质 量 。 层 间 压 力 不 均 ０ ７ ／ ｍ。 该体 系的 优 点是 需 水少 、 影 ② ．ｇ ｃ 。 可调 凹 陷 中央 隆 起 衡 ． 沙二段 油层压 力系数较 高 ． 用长封 密度 范 围大 、 影响 稠化 时间 、 常用水 采 不 与 采 油 厂 ２ １ 年 固段 固 井容 易造 成 油气 窜 流 。 水 泥 浆 泥 和 水泥 外加 剂 的 相 容 性 好 水 泥 石 的 ０ ０ ③ 映 主 力 油 层 分 在 大斜 度 井段 凝 固时 ， 由于重 力作用 ， 强度 高、 透率低 。 形 渗 不足 适 用井深 有限 。

难 、水 泥 环 质 量 下 降 和 套 管 挤 毁 等 固 井 问题 。 在 分 析 盐 膏层 特 点和 固井 难 点 的 基础 上 ，以 塔 河 油 田 Ｔ １ ７ Ｋ１ ２ 井 为 例 ， 阐述 了盐膏 层 固井 工 艺 技 术 。现 场 应 用 表 明 ，利用 该 技 术 能够 对 盐 膏 层 井 段进 行 有 效 封 固。
［ 键 词 ］ 盐 膏 层 ； 固 井技 术 ； 尾 管 串设 计 ；水 泥 浆 性 能 关 ［ 图分 类 号 ］ＴＥ ５ 中 ２６ ［ 献标识码］Ａ 文 ［ 文章 编 号 ］ １ ７ ６ ３—１０ （ ０ ２ ５ ４ ９ ２ １ ）０ 一Ｎ０ ６ ３ ９ —０
在我 国盐 膏 层分 布广 、埋 藏 深 ，在第 三 系 、石炭 系 和寒 武 系地层 均有 出现 。盐膏 层是 指 主要 由岩 盐
大和塑性 变形严 重 的特 点 ，容 易导致其 含盐泥 岩垮塌 ，这严重影 响 了固井施 ＿ 业 。如 何提 高盐 膏层 固井 Ｔ作 质 量 ，成 为需要 迫切解 决的重 要问题＿ 。为此 ，笔者对盐 膏层 固井 技术在塔 河油 田的应用进行 了研究 。 ２ ］
１ 盐 膏 层 固井 难 点
１ １ 地 层 压 力 高 ．
的均 布 水 泥环 ］ ４。 １ ４ 严 重 影 响套 管 强度及 寿 命 ．
盐层 蠕 动会 破 坏水 泥 环 ，导 致套 管 极 易 被挤 毁 ，从 而 严 重 影 响 后 续 作业 和 油井 寿命 ，甚 至 使 井 报
废 。如 塔河 油 田的 Ｓ ０ １ ６井 在盐 下层 钻 进 时 ，上 部 ２ ０ ８ ５ ． ｍｍ 技 术 套 管 被 挤 毁 ，严 重 影 响 了正 常 钻 进 及 产 层套 管 的顺利 下 入 ＿ 。 ５ ］

35 2% SZ1 - 2 + 1% SZA - 2 1. 91
11
50 200 0. 90 0. 14
1 盐对水泥浆性能的影响
盐溶液是一种强电解质 ,在不同温度和浓度条 件下将使水泥浆产生分散 、密度升高 、促凝 、缓凝等 不同效应 。水泥浆滤失量难以控制 ,稠化时间不易 调整 ,影响水泥石强度的发展 。要控制盐水水泥浆 的各项性能 ,就必须使用适当的抗盐外加剂 。 1. 1 盐对水泥浆稠化时间的影响
5存在的问题与进一步攻关的方向随着我国油气勘探开发的不断深入复杂地质条件下油气藏勘探开发领域的扩大以及海外市场的扩展伊朗盐层固井哈萨克斯坦盐下固井碰到越来越多的深层盐层固井及浅层盐层固井为更好地保证这些井的固井质量提高勘探开发的效益以后要重点解决好以下几个方面的技术难题
第 12卷 第 1期 吐 哈 油 气 Vol. 12, No. 1
3 国内岩盐层固井技术现状
国内的膏盐层主要分布在玉门油田 、中原油 田 、胜利油田 、华北油田 、四川盆地 、柴达木盆地及 塔里木盆地等地区的第三系 、二叠系 、三叠系 、白垩 系 、石炭系及寒武系 。
国内固井工作者为提高盐层的固井质量 ,做了 大量工作 ,经过近三十余年的不断探索及经验积 累 ,取得了很大进步 ,基本形成了适应不同盐层的 固井技术及水泥浆体系 。 3. 1 玉门油田盐层固井技术
②当盐的加量增高时 ,水泥水化过程中要消 耗一部分水 ,使得水泥浆中的水浓缩到盐过饱和状
收稿日期 : 2006 - 07 - 13 作者简介 :陶世平 (1965 - ) ,男 ,重庆梁平县人 ,工程师 ,油田化学专业 。联系电话 : 0902 - 2760201
第 12卷 第 1期 陶世平 ,等 :盐膏层固井技术探讨

田为主 ， 主要分 布 于盆地 的北 部和东 部 。
上侏 罗统启 莫里 一提 塘 阶盐膏岩 层是 全 区主要 盖层 ， 厚度 ９ ０～１ ０ 分 布 广 泛 ， ０ ０ｍ， ２ 良好 封 闭 了上 侏 罗统卡 洛夫 一牛 津 阶 碳 酸盐 岩 储 层 中的天 然 气 。 因此 ， 如何 安全快 速 地 钻 穿 盐膏 层 是 实 现该 盆 地 油 气勘 探突破 的首要 问题 ， 良好 的固井 质 量 ， 油气 而 是 井顺 利钻达 设计 井深 、 完成 油气勘 探任 务 的关键 。
分析 盐膏层 的特 点和对 固井工程产 生的危 害的基础上 ， 着重论述 盐膏层 固井的工 艺难 点、 措施 ， 简要 介绍 了 Ｓｎ 并 ａ
一
２ １井盐膏层 固井的施 工情 况。
关 键 词 ： 阿姆 河 右 岸 ；盐 膏层 ；盐 水 水 泥 浆 ；固 井 ； ａ ２ Ｓ ｎ一 １井
中图 分 类 号 ：Ｔ ５ Ｅ２６ 文 献 标识 码 ：Ａ Ｄ Ｉ１．９ ９ ｊｉ ｎ １０ ７ ８ ．０ ０ 增 ．０ Ｏ ：０ ３６ ／．ｓ ．０ ６— ６ Ｘ ２ １ ． ０４ ｓ
余 摘 建等．阿姆 河右岸 Ｂ区块盐 膏层 固井技术及应用 ． 钻采工艺 ，０ ０ ３ （ ）２ ２ ２ １ ，３ 增 ：２— ４ 要 ：土库 曼斯坦 阿姆河右岸 Ｂ区块的深部地层分布有 巨厚盐 膏层 ， 在钻 井过程 中会发 生盐层段 井径扩大
和石 膏层段缩径 、 甚至 出现盐岩的塑性流动 ， 挤毁套 管等复杂情况 ， 给钻 井和固井施 工 带来 了严重 的威胁 。文章在
收 稿 日期 ： １ ０ ２ ００— ４— ３
外挤 力可 能远大 于 上覆 地 层 压 力 ， 因而 一 般高 强 度
作者简介 ：余 建（９ ５一） 固井工程师 。 １８ ，

中国科技期刊数据库 工 业 Ａ
超 深井高温高密度水泥 浆挤水泥技术研 究与应 用
田振 华 孙 万兴 张 小建 刘 方义 李 清洁 中国石 油集 团公 司渤 海钻 探工 程有 限公 司第 一 固井 分公 司 河北 任丘 ０ ６ ２ ５ ５ ２
摘要 ： 大北 ３ ０ ５ 井在２ ０ １ ． ７ ｍ ｍ 尾管正 常 固并 完后 钻下塞至 ７ １ ７ ５ ． ６ ６ ｍ 时发生 溢流 ，关井观 察立压 ０ ／１ ３ ． ９ Ｍ Ｐ ａ ，套压 ０ ／１ ４ ． ５ Ｍ Ｐ ａ ， 泥浆 密度 由初 期 ２ ． Ｏ ｇ ／ Ｃ ｍ 调 整 为２ ． ３ ０ ｇ ／ ｃ ｍ ，发 生井 漏 ，判 断 ７ １ ７ ５ ． ６ ６ ｍ 处套管破 损 ，经处 理后 井下 不溢不 漏，在 ６ ９ ５ ６ ｍ 处 下 入 挤 注 式桥塞 对 套管 破损 处 进行 挤 水 泥作 业补救 。本 次挤 水 泥试验 温度 为 １ ２ ５ ℃，水 泥浆 密度 为 ２ ． ３ ５ ｇ ／ ｃ ｍ ，挤 水泥 井段
６ ９ ５水泥。 关键 词：套管破损 ；挤 水泥；超深井； 高温 高密度水泥浆
１大 ｆ ｉ Ｅ ３ ０ ５ 井概况及下９ ２ ０ １ ． ７ ｍ ｍ 套 管 和 固井 过程 添加 剂 占水泥及 水泥 外掺 料 比例 ，Ｌ Ａ Ｎ Ｄ Ｙ ８ ０ ６ Ｌ×４ ． ０ ％ 、 Ａ ＮＤ Ｙ６ ０２Ｌ× １ ． ９５ ％、 ＬＡ ＮＤ Ｙ９０ ６ ＬＸ ２． ０ ％、 Ｌ Ａ ＮＤＹ１ ９ Ｌ× ０．１ ％。 大￣ Ｌ ３ ０ ５ 井是塔 里木盆地库 车坳 陷克 拉苏构造 带西段大 北 Ｌ 气 田大Ｊ Ｌ ３ 号构造东北 翼的一 口评价井 ， 目的层 白垩系 巴什基 ４ ． ３ 隔离液配方 奇克组 。 添 加 剂 占淡 水 比例 ，微猛 ×８ ５ ％ 、Ｌ Ａ Ｎ Ｄ Ｙ ６ ０ ２ Ｌ ×３ ． Ｏ ％ 、 Ｘ ３． ０ ％、 ＬＡ ＮＤ Ｙ１ ９ Ｌ× １ ％、 ＬＡ Ｎ ＤＹ ２ｌ Ｌ× ５ Ｏ ％、 该井 四开 中完井深０ ２ ４ １ ． ３ ｍ ｍ Ｘ ７ ４ ０ ９ ． ８ ｍ ，４ ４ ｈ 下套 管及送 ＬＡＮＤＹ９０６Ｌ 入钻 具完 ，共 下入０ ２ ０ １ ． ７ ｍ ｍ ×１ ５ ． １ ２ ｍ ｍＸＴ Ｐ １ ５ ５ Ｖ 套管 ｌ １ ３ 根。 Ｌ Ａ Ｎ Ｄ Ｙ ２ ８ Ｓ ｘ １ ． ０ ％ 、铁 矿 粉 ×３ ２ ０ ％ 。 浮鞋 下深７ ４ ０ ９ ． ８ ｍ ，浮箍位 置７ ３ ７ ６ ． ９ ７ ８ － ７ ３ ７ ６ ． ５ ５ ｍ ，球 座位置 表 １实测水泥浆・ 陛能 ７ ０ ８ ８ ． １ １ ７ － ７ ０ ８ ７ ． ５ ２ ７ ｍ ， 悬挂 器位 置６ ２ ２ ９ ． ９ ６ ７ － ６ ２ ２ ５ ． ０ ７ ７ ｍ 。 固井 过程 ：套 管下 到位 后开泵 循环 逐渐提 升排 量 ，发 生 井漏 ，采取正注 反挤方式 固井 。正注前隔 离液６ ｍ 。 ，注 水泥浆 １ ６ ｍ 。 ，注 后隔 离液３ ｍ 。 ，替钻井 液８ ７ ｍ 。 压力 １ ８ － ２ ２ Ｍ Ｐ ａ 。起 钻一 柱试 挤钻 井液 ３ ５ ｍ ，套 压 １ ６ Ｍ Ｐ ａ ，立压 ０ ． ３ Ｍ Ｐ ａ ，地层 能够 持 续吃 入 ，停 泵套压 立压０ Ｍ Ｐ ａ 起钻 １ ３ 注 反挤水泥 ，注前 隔离 液８ ｍ 。 ，注 水泥浆５ ４ ｍ ，注后 隔离 液２ ，替钻井液６ ０ ． ８ ｍ 。 ，套 ５ 现 场 施 工 压０ — ３ Ｍ Ｐ ａ ，立压 １ ７ － ２ ６ Ｍ Ｐ ａ 施 工完套 压立压０ Ｍ Ｐ ａ ，起钻关 井侯 ５ ． １ 混灰 凝。 阿 克 苏Ｇ 级 水 泥 、填 充 剂 硅 粉 、填 充 剂 微 硅 、加 重 剂 ２钻塞异常情况及补救措施 Ｇ Ｍ 一 １ 、防气窜挤Ｆ ｌ ｏ ｋ 一 ２ 按配方 比例干混均匀后装车 。 侯凝结束后钻塞至喇叭 口，试压２ ０ Ｍ Ｐ ａ ，稳压３ ０ ｍ ｉ ｎ 不降 ， ５ ． ２配水泥湿混液隔离液基液 继续下钻探得 下塞塞面位置 ７ ０ ８ ４ ｍ ，钻塞至井深 ７ １ ７ ５ ． ６ ６ ｍ 处发 施 工现场 在 固井水罐 内按 配方 比例配 置药 水和 隔离 液基 生溢流 ，关井观 察立压 ０ ／１ ３ ． ９ Ｍ Ｐ ａ ，套压０ ／１ ４ ． ５ Ｍ Ｐ ａ ，泥浆 液 ，电动搅拌器搅拌均匀 。 密度 由初 期２ ． ０ ｇ ／ ｃ ｍ 。 调整 为２ ． ３ ０ ｇ ／ ｃ ｍ 。 ，发生井 漏 ，返 出的钻 ５ ． ３ 注水 泥 工 艺 井液 携带大 量地层 盐水 结晶盐颗 粒 ，判断 套管 出现 破损 ，经 用两 台水泥车施工 ，其 中一 台水泥车注 隔离液 ，另外一 台 处理 ，井下 正常不 溢不漏 后 ，下挤注 式桥塞 对其进 行挤 水泥 水泥车注水泥浆 ，确保水泥浆不被污染 。 补救，桥塞位置６ ９ ５ ６ ｍ 。 ５ ． ４钻塞情况 ３ 技 术 措 施 在侯凝７ ２ ｈ 后探得塞面位置６ ８ ４ ６ ｍ ，距桥塞位置 １ １ ０ ｍ ，距套 ① 固井 施 工 之 前 试 挤 钻井 液 ，记 录 挤 入 排量 、压 力 变 管破 损处位 置３ ２ ９ ｍ ，在钻 穿桥 塞后 ，下部水泥 塞质量 满足要 化、挤 入钻 井液量 、停泵 地层 回吐量 ，合理 确定挤 水泥施 工 求。 参数 。② 优选 水泥浆 体系 ，严格 保证 水泥浆 性能 ，水泥浆 密 ６认识和体会 度２ ． ３ ５ ｇ ／ ｃ ｍ 。 ，水泥 浆湿混 添加剂 采用Ｌ Ａ Ｎ Ｄ Ｙ 系列超 高温 系列 ６ ． １挤水泥作业风 险性 、复杂性均 比固井作业大 ，除要求 缓 凝剂 ，水泥浆 做 １ ３ ０ ℃ 、１ ３ ５ ℃温度 高点 条件下稠 化试验 ， 足够 的水泥 石强度 外 ，对 密度 、流变性 能均有 较高要 求 ，应 确 保满足 施工 要求 。③ 固井施工 之前 制定预 案 ，若 挤水泥 过 严格 控制 失水 、游 离液 ，并有足 够 的稠 化时 间， 以维 持挤水 程 中途地 层无 法正 常吃入 ，则上 提钻 具脱手桥 塞 ，将 钻具 内 泥过 程 中水 泥浆流 动性 能及减 少水泥浆 先期失 水 ，防止水泥 水泥浆 替至在 管 内外液面 平衡 ，起钻 循环排 混浆 ，再起钻 关 浆挤入地层孔 隙脱水而形成滤饼 ，导致挤水泥失败 。 井 侯凝 。④采 用顶 替效率 高隔 离作用 强性 能稳定 的冲洗 型微 ６ ． ２ 在井 下条件 复杂进行 挤水泥 的情况 下，应 尽可能 下 锰Ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ ｍ ａ ｘ ￣ Ｄ ｌ 重隔离液 ，提 高因施工排 量受 限无法保 证的项 挤注 式桥 塞 ，减 小施工 风险 。水泥浆 与泥浆相 容性试 验必 须 替 效率 ，并较 好 的隔离水 泥浆与 泥浆 ，避 免两者直 接接触 造 严格 按照 要求做 各种 比例 ，在 水泥浆 与泥浆相 容性 差的前提 成 水泥浆 闪凝造成事 故 。⑤在 挤水泥 结束时钻 具 内预 留１ ． ５ ｍ 下 ，必须 多 注 隔离 液 或 坂土 浆 ，确 保 水泥 浆 与泥 浆 完 全 隔 水 泥浆 ，在钻 具脱开 桥塞 后上提 钻具３ ｍ ，将 钻具 内水泥浆 替 开 ，保 证 施 工 安 全 。 至 内外液 面平 衡 ，使 桥塞 以上有 水泥 塞，确保 能 安全钻 穿桥 参考 文献 塞。 ［ １ ］张宏 军 ．深井 固井工 艺技 术研 究与应 用 ［ Ｊ 】 ．石 油钻探技 ４水 泥浆、隔离液配方及性能 术， ２ ０ ０ ６ ， ３ ４（ ５ ） ： ４ ４ — ４ ８ ． ４ ． １水 泥 浆 干 混 配 方 ［ ２ 】 张清 玉， 邹建龙 ， 谭 文礼 ， 等 ．国 内外 高温深井 固井技术研 根据 大￣ Ｌ ３ ｏ ５ 井 钻井液体 系性能及 套管破损 处地质特 点， 究现状 ［ Ｊ ］ ． 钻 井液与完井液， ２ ０ ０ ５ ， ２ ２（ ６ ） ： ５ ７ — ６ １ ． ． 采用 ２ ． ３ ５ ｇ ／ ｃ ｍ 。 高密度 抗高温 防气 窜水泥 浆 即ｇ ｇ Ｇ ＋ 硅 粉＋ 微 硅 【 ３ ］周仕 明， 李根 生 ， 王其春 ． 超 高密度水 泥浆研 制 ［ Ｊ ］ ．石 油 ＋ Ｇ Ｍ －Ｉ ＋ Ｆ Ｌ Ｏ Ｋ － ２（ １ ０ ０： ２ ８： ７ ：７ ５ ：Ｏ ． ５ ）。 勘探 与 开 发 ， ２ ０ １ ３ ， （ １ ） ： １ ０ ７ — １ １ ０ 一 ４ ． ２水 泥浆湿 混配 方