防气窜水泥浆在DK25-1井的应用

防气窜水泥浆在DK25-1井的应用摘要：塔河九区是西北油田分公司天然气增储上产的重点区域，该地区地质条件复杂，断层多，存在多套压力系统。在钻探过程中经常钻遇高压气层，必须提高钻井液密度压稳后才能继续钻进，从而给固井施工带来了很大的困难。通过采用微膨胀防气窜双凝双密度水泥浆体系，制定安全、合理的固井施工技术方案，使得顺利完成固井施工，达到固井质量评价优秀。关键词：溢流压稳防气窜固井质量一、概述DK25-1井是西北油田分公司部署在桑东2号构造西部一口评价井，设计井深为5960m，该地区地质条件复杂，断层多，存在多套压力系统，该井钻探的主要目的在于评价DK25井西部强振幅+串珠反射特征发育带的储层发育特征、含油气及产能，落实评价三叠系、石炭系低幅度构造含油气性。该井二开￠241.3mm井眼在石炭系卡拉沙依组钻井施工时发生溢流，钻井液密度由设计最高1.30g/cm3提至1.45g/cm3才压稳满足继续钻井施工。下部钻开地质预测的巴楚组、恰尔巴克组2套气层，气层段长达551米，气层较多压稳困难；下套管、固井时易发生井漏，水泥浆密度高，替浆排量小固井质量难以保证。通过下套管前优化地层承压方案，优选水泥浆体系，采用微膨胀防气窜双凝双密度水泥浆体系；制定安全、合理的固井施工技术方案。使得套管安全下入并顺利完成固井施工，达到固井质量评价优秀。二、井身结构DK25-1井井身结构表管串结构：浮鞋+3根套管+浮箍1#+3根套管+浮箍2#+套管组合+定位短节+套管组合+抗硫双级箍+套管组合+双公短节+心轴式悬挂器+联顶节（LTC）+水泥头。DK25-1井套管串数据表钢级壁厚（mm）扣型入井井段（m）序号钻头直径（mm）井深（m）套管直径（mm）下深（m）备注导管660.4150508150常规一开346.12571273.12570.60常规固井二开241.35843177.85841.32双级固井P110S12.65FOX0-504.46P110S11.51FOX504.46-993.4P110S10.36FOX993.4-4092.58P110S11.51FOX4092.58-4494.12P11011.51FOX4494.12-5197.93P11012.65FOX5197.93-5841.32双级箍177.8mmFOX4002.4-4003.17三、复杂情况2013年2月15日09：25钻进至5152.6m发生溢流，层位：卡拉纱依组，岩性：灰色油迹细粒岩屑砂岩。钻时加快（25↓20min/m），立即停钻循环，循环期间钻井液密度1.29g/cm3↓1.22g/cm3，粘度50S↑60S，出口流量66.3%↑70.0%，全烃（%）0.069↑15.805，甲烷（%）0.0348↑14.4718，乙烷（%）0.0000↑0.3716，测得油气上窜速度148.90m/h。关井循环排污，按循环周0.02g/cm3上提泥浆密度压井，2月16日21：05泥浆密度上提至1.45g/cm3，套压立压为0，压井成功，井下恢复正常。本井二开在4333-5843m井段，共发现气层11层，厚度60m，油气显示良好。四、固井难点分析1、裸眼气层段长551米，气层较多而且活跃，且上窜速度较快，水泥浆候凝过程中易发生气窜，压稳难度大。2、井深、上下温差大，水泥浆低温状态下强度发展缓慢，容易引起气窜，对水泥浆综合性能要求高。3、钻井液密度高，而且流变性差，很难将环空中的钻井液驱替干净，难以保证顶替效率。4、在同一段裸眼中，压稳与防漏难以兼顾，压力安全窗口较小。况且在套管下入时激动压力大，钻井液密度高，粘切高，结构力强，开泵激动压力大，存在井漏风险，进而引起井控风险，易出现喷漏同层的的现象。5、二级固井封固0-4000m，常规密度水泥浆封固段长，环空液柱压力高，施工压力高。五、固井技术措施1、井眼及压稳情况(1)下套管前通井时循环测后效，准确求取油气上窜速度，并选取合理泥浆密度将井下油气压稳，控制油气上窜速度≤10m/h，并且钻井液进出口密度差≤0.02g/cm3。(2)电测完需用241.3mm牙轮+241mm扶正器原钻具组合，参照电测井径图对缩径点、油气层封固段认真划眼通井，确保井眼通畅，到底充分循环洗井，保持井底清洁无沉砂。(3)一级领浆采用防气窜水泥浆体系，严格控制失水；尾浆低失水、抗高温短侯凝防气窜水泥浆体系，并在水泥浆中加入35%硅粉、微膨胀防气窜剂，有效地解决水泥石在高温条件下强度衰退和增强水泥浆防气窜性能。(4)地层承压，钻具起钻到安全井段，关封井器，小排量间断性泵入钻井液，泵压达到静态试压泵压，稳压10分钟，压力不降合格。(5)下完套管后循环排后效，求取油气上窜速度；若油气上窜速度≥10m/h，需进行提泥浆密度处理，压稳后才能进行注水泥施工作业。(6)一级固井结束后开孔大排量循环直至一级尾浆终凝，继续循环至一级领浆初凝，以后间断顶通循环，侯凝12h后再进行二级固井。(7)在下套管前认真检查防喷器，须将封井器闸板心子换一付与7″套管尺寸相匹配，并由专业试压队试压合格。连接一根钻杆防喷单根，公扣可直接连接套管。储备重泥浆到位。以确保下套管及一级固井施工期间井控安全。2、水泥浆体系优选(1)采用密度1.50g/cm3的隔离液，有效隔离钻井液和水泥浆，冲洗井壁，提高顶替效率；隔离液与钻井液和水泥浆需要有良好的相容性。(2)水泥采用稳定、与外加剂配伍性好的阿克苏G级水泥，优选性能稳定、配伍性好、不损害早期强度的外加剂体系。(3)一级领浆采用密度1.90g/cm3防气窜水泥浆体系，尾浆采用密度1.88g/cm3抗高温短候凝防气窜体系；二级1.90g/cm3防气窜水泥浆封固0-1000m；1.60g/cm3低密度水泥浆封固1000-4000m。类型密度g/cm3温度℃析水(ml)稠化时间min失水量ml24h抗压强度流动度cm二级领浆1.90600.43412020.523二级尾浆1.60600.22362010.323一级领浆1.90820.14623123.222一级尾浆1.888201713222.7213、水泥浆防气窜性能评价利用水泥浆性能系数（SPN）评价水泥浆防窜性能：SPN=3.230/)(*30100BCBCttAPI失水0≤SPN≤3防气窜效果好；3≤SPN≤6防气窜效果中等；6≤SPN防气窜效果差。从计算结果来看，水泥浆性能系数SPN＜3，因此防气窜效果好。式中：API失水：水泥浆30min*6.9Mpa失水量ml；BCt100：水泥浆稠度100BC时间min；BCt30：水泥浆稠度30BC时间min六、现场施工及固井质量评价注冲洗液6m3，密度1.03g/cm3，隔离液9m3，密度1.50g/cm3，排量0.9m3/min压力5MPa；注水泥浆61m3，其领浆40m3，最大密度为1.96g/cm3、最小密度为1.85g/cm3、平均密度为1.90g/cm3；尾浆21m3，最大密度为1.92g/cm3、最小密度为1.84g/cm3、平均密度为1.88g/cm3，排量1.0m3/min，压力4-0MPa；水泥车注压塞液1.7m3，钻井队泥浆泵替1.75g/cm3重浆28m3后，水泥车注4m3分级箍开孔保护液，排量1.0m3/min；大泵继续替浆至70m3时降低排量，排量为0.7m3/min，替浆104m3碰压，压力3↗7MPa。侯凝12h后进行二级固井，注领浆26m3，平均密度为1.90g/cm3；尾浆80m3，平均密度为1.60g/cm3。替压塞液1.7m3，钻井队替泥浆75m3，其中重浆60m3，密度1.65g/cm3，井浆15m3，密度1.45g/cm3。到量碰压关孔，压力4↗20MPa碰压关闭双级箍。侯凝48h下钻探塞，井深3938m探得上塞(塞长64.4m),井深5768m探得下塞(塞长75m)。钻塞后，声幅测井固井质量优秀，套管试压合格，满足后续施工要求。一级固井常规密度井段常规密度井段井段(m)段长声幅(%)固井质量井段(m)段长声幅(%)固井质量4000-402525≤25良好5280-5700420≤30合格4025-52801255≤15优秀5700-5843143≤15优秀综合评定：优秀七、结论与建议(1)该井在高钻井液密度下固井成功，并且质量优秀，为本井下步施工提供了安全保证。同时也解决了该地区固井质量难的问题。(2)优选的水泥浆体系比较理想，在达到低速紊流的同时其防气窜效果比较好。(3)采用防气窜水泥浆、合理设计水泥浆性能是小环空间隙固井的一个关键。通过水泥石的室内评价，对优选水泥浆体系具有指导作用。(4)水泥浆体系凝固后的水泥石能满足开发和后续工程的需要，对今后高压气层固井作业时水泥将体系的优选能起到借鉴和指导作用。(5)二级采用低密度水泥浆有效降低环空液柱压力、合理设计环空液柱结构、合理的施工排量，在不发生漏失的情况下有效提高了长裸眼段的封固质量。参考文献[1]《固井手册》编写组·北京·石油工业出版社，1990[2]吴宗国.又喷又漏井的固井技术[J].钻采工艺,1999,2216217.[3]郭小阳.低压易漏长裸眼井注水泥工艺研究[J].天然气工业,1998,18(5):40244.[4]刘保记.平衡压力固井优化设计与实时监测技术[M].北京:石油工业出版社,1999.2.