LG井固井候凝期间发生溢流原因探索

LG**井固井候凝期间发生溢流原因探索

作者：刘振通等

来源：《海峡科技与产业》2013年第09期

摘 要：LG**井地质结构复杂，油气活跃，井漏和油气层压稳矛盾突出，地层承压能力不能满足压稳油气层要求，固井施工漏失，导致环空液柱结构发生改变，水泥浆候凝失重过程中，井下压力失衡发生气侵溢流。本文对固井候凝期间溢流原因做简要分析。 关键词：井身结构；分级固井；水泥浆；压力平衡；

LG**井位于塔里木盆地塔北隆起轮南低凸起东部斜坡，目的层位为奥陶系。设计井深6110m。二开中完井深5905 m，裸眼段长4402m，穿越多套不同压力体系地层，钻井液ρ1.51 g/cm3，气侵严重；ρ1.52 g/cm3发生井漏。地层承压能力不满足压稳气层要求，下入Ф200.03 mm套管双级固井。一级施工因井漏环空压力体系改变，导致候凝期间发生溢流，节流压井，泥浆密度1.60 g/cm3，建立压力平衡，实施了双级固井作业。 1 井况简介

二开穿越新近、古近、白垩、侏罗、三叠、石炭及奥陶系良里塔格组七套地层。一级封固白垩系以下多套砂砾岩，煤层，粗砂岩及灰岩地层。

油气层及钻井液密度：侏罗系煤层气1套，厚度2m；三叠系气层3套，累厚15m；石炭系气层3套，累厚7m；奥陶系气层3套，累厚15m。钻井中泥浆密度：古近系ρ1.15 g/cm3；白垩系ρ1.26 g/cm3；侏罗系1.30 g/cm3；三叠系1.45 g/cm3；石炭、奥陶系ρ1.51 g/cm3，气侵严重，上窜速度104.8 m/h。密度提至1.52 g/cm3发生井漏，累计漏失量224.59m3。

1.3 井身结构：￠273.05mm表套下深1503m；二开￠241.3mm井眼钻至奥陶系良里塔格组5905m，下入￠200.03mm套管分级固井。分级箍深度3002.13m；三开钻穿奥陶系一间房组主油气层裸眼完成。

2 固井施工难点：封固多套不同压力体系地层，地层承压能力低，防漏、防窜、压稳是主要技术难点。施工井漏导致环空液柱压力失衡，气窜及井控风险。 3 主要技术措施

采用双级固井，阶梯密度多凝水泥浆体系，平衡压力固井，水泥浆失重状态下，气层压稳系数Fb≥1；优化施工参数，施工最大动液柱压力不大于地层漏失压力。

优选水泥浆体系，控制水泥浆低失水和良好的防窜性能，直角稠化，缩短稠化失重期，防窜系数SPN≤3。

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施工前注入， 相容性良好的低黏切先导泥浆20m3，充分置换不规则大井径段含油高黏切钻井液；ρ1.55g/cm3的黏性加重隔离液，隔离段长500m，提高顶替隔离效率。 4 浆体设计

4.1 一级水泥浆配方及性能，配方如下，性能见表1

领浆Ⅰ：“G”级水泥+漂珠+微硅（100：10：10）+4.0%LANDY-806L降失水剂

+2.0%LANDY-606L缓凝剂+0.5%LANDY-906L分散剂+0.2%LANDY-19L消泡剂；领浆Ⅱ以领浆Ⅰ为基液，降低液固比；尾浆Ⅰ：“G” 级水泥+硅粉（100：35）+4.2%LANDY-806L +0.8%LANDY-606L+0.5%LANDY-906L+0.2%LANDY- 19L；尾浆Ⅱ：阿G+硅粉（100：35）+4.0%LANDY-806L+0.7% LANDY-606L+0.5% LANDY-906L+0.2% LANDY-19L。 4.2 一级固井环空液柱结构及平衡压力设计

隔离液ρ1.56 g/cm3，占环空段长500m；水泥领浆Ⅰρ1.60g/cm3，封固3500～4880m；领浆Ⅱρ1.64g/cm3，封固4880～5050m；水泥尾浆Ⅰρ1.85 g/cm3，封固5050～5450m；尾浆Ⅱρ1.90 g/cm3，封固5450m以下井段。

水泥浆失重当量ρ1.07g/cm3；地层压力系数Fd以钻进泥浆密度为当量；各段水泥浆分别失重时，对应气层压稳系数Fb>1.0， 计算公式Fb=Ph/Pd 4.3 防气窜性能及压稳系数评价 水泥浆防气窜系数SPN=

B为水泥浆API失水量，t30BC、t100BC分别为30BC和100BC的稠化时间。

评价标准：SPN值≤3为防气窜性能好；SPN值4～6防气窜性能中等；SPN值≥6防气窜性能差。从表1可以看出每段水泥浆均有较好的防气窜能力。 当Fb

Fb=1，水泥液失重时，环空液柱压力与地层压力平衡，防气窜能力取决于水泥浆性能系数SPN；

Fb>1且SPN值≤3状态下，防气窜效果最理想。综合以上因素，一级水泥浆防窜性能较好，液柱压力平衡，防气窜效果较为理想。 5 施工作业工况

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一级固井注低黏切先导泥浆20 m3，ρ1.51 g/cm3；注隔离液10.6 m3；水泥领浆Ⅰ31m3；领浆Ⅱ5.5 m3；水泥尾浆Ⅰ9 m3；尾浆Ⅱ10.5 m3；注压塞液2.2 m3，ρ1.03 g/cm3；顶替液143 m3，ρ1.51 g/cm3，一级作业结束，施工漏失量59.7 m3；投分级箍开孔塞，打压9Mpa开孔；循环泥浆至领浆稠化60 min后，改为间断循环，候凝16 h时，井口发现似溢流，关井观察，立压4MPa，套压4.5MPa；节流压井并分离排气点火，压井液密度由ρ1.51 提至1.60 g/cm3，建立压力平衡；控制井口环空回压3 MPa完成二级施工，作业漏失量92.02 m3。 6 固井质量检测及分析

二级水泥返高1534m，两级封固段衔接，质量合格。分析为：主要漏层在三叠及石炭系，二级控制回压施工，水泥浆沿一级封固段气窜通道进入漏层，对气窜封固段进行了二次封堵补救。

7 固井候凝期间溢流原因分析

井身结构设计不合理，井深5905m，只下表套1503m，二开裸眼段长4402多米，钻越多套不同压力体系地层。井漏与压稳矛盾不可调和，是导致井下复杂的根本原因。

地层承压能力低，不具备压稳油气层条件，井漏无法根本解决。下套管前虽进行了堵漏，但承压能力未满足下套管固井需要，井漏导致固井后平衡压力体系破坏，压力失衡是油气上窜的主要因素。

固井前循环泥浆，入口密度1.51 g/cm3，出口密度1.50 g/cm3，未实现压力平衡；油气上窜速度不满足

分级箍开孔后循环泥浆时间，虽然大于水泥浆稠化时间，理论上已渡过胶凝失重期。但由于井漏、水泥浆污染等诸多因素影响，水泥浆性能发生改变，稠化时间延长，水泥强度未达到阻止气窜能力。环空循环流阻附加压力解除，也是气窜因素之一。 8 教训和认识

合理的井身结构设计，是完成复杂地质条件下钻井和固井的基础，是预防井下复杂和实现压力平衡的先决条件。封堵漏层，提高地层承压能力，压稳油气层，建立井下压力平衡，是固井成功的基础。

水泥浆稠化是一个水化、胶凝过程，强度发展受井下诸多因素影响，其真实性能，远远达不到室内试验数据。固井后关井候凝，可有效预防溢流发生。 参考文献：

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[1] 张兴国，杜成良，李跃明等. 环空窜流的类型及成因[J].西部探矿工程，2006，126（10）

[2] 刘崇建，谢应权，郭小阳等. 水泥浆凝结过程的气窜问题[J ] . 西南石油学院学报，1998 ，20 （4） ：47-52.

作者简介：刘振通（1961-），男，河北任丘，工程师，从事固井技术工作。