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中国石化复杂地层深井超深井固井技术 丁士东 桑来玉 周仕明 （中国石化石油勘探开发研究院德州石油钻井研究所,山东德州 253005） 摘要：深井超深井复杂地层固井面临着高温、高压、高含腐蚀性气体、压稳与防漏、盐膏层、顶替效率低等固井技术难题，固井难度大。为此，采用了“封”、“堵”、“压”、“快”和“新”等综合固井技术措施，应用新型非渗透和胶乳防气窜水泥浆体系，提高了水泥浆本身抗窜能力，减低CO2和H2S近年来，海相层系油气勘探取得了很大进展，普光气田外围也相继发现了清溪、河坝等高产气田，元坝等外围区块准备进一步加快，普光气田川气东送已列入国家“十一五” 重点工程。安全勘探与开发带来了巨大挑战2006年的罗家2井泄漏出含H2S的天然气，都造成了对周围生命、财产和环境的极大破坏，分析认为这与固井质量差有很大关系；在普光气田先期8口探井中，有6口井正是主要由于固井质量不好和没有充分考虑井下CO2和H2S气体腐蚀问题，不能直接转化生产井，造成了数亿元经济损失。由于气体可压缩，易膨胀川东北地区的河坝、等构造气层压力梯度2MPa/100m以上计算其潜气窜因子（GFR）达到7～，固井质量.2～2.30 g/cm3），在钻遇高压气层的井眼内，同时存在低压易漏甚至裂缝型的漏失层，要压稳高压气层，就有压漏低压层的危险，钻井液密度安全窗口窄，压稳和防漏矛盾十分突出。 川东北河坝1井在进入飞三段(4870m-5018m)后，多次发生井涌、井漏。不压井时发生气侵，压井时又产生井漏，钻井液密度由2.19上升到2.35g/cm3勉强建立平衡。压稳是固井防气窜的前提，采用密度为2.35g/cm3水泥浆固井，固井时有发生了漏失，导致不能压稳气层，固井过程中就发生了环空气窜。 塔里木盆地塔河油田二叠系地层承压能力低H2S、CO2固井技术难题 川东北地区大部分高压气层富含H2SCO2或二者混合的有害气体，而且含量较高。普光气田的H2S含量达到180g/m3，CO2含量达到80g/m3；位于开江的罗家寨气田的H2S含量达到150g/m3，CO2含量达到100g/m3CO2、H2S都属于腐蚀性酸性气体，国外研究表明CO2和H2S气体在井底高温高压条件下将与水泥石中的水化产物如Ca(OH)2和CSH凝胶等发生反应，从而降低水泥石的强度增加渗透率，为气窜提供通道。 g/cm3，粘度90S，静切力12/29Pa，塑性粘度60mPa.s，动切力28Pa，造成流动摩阻大，顶替难度大，同时，由于钻井液安全密度窗口窄，无法采用相应的提高水泥浆顶替效率技术措施，水泥浆胶结质量难以保证。 秋南1井钻井液密度2.28g/cm3，CL-离子含量高110000 mg/l，对性能要求严格秋南1井是中石化在新疆塔里木盆地山前构造带部署的一口重点超深探井，+φ250.8mm尾管悬挂、超长尾管存在膏盐层与高压，超高压地层，全井采用高密度钻井液钻进，苏维依组复合膏盐层井段，泥浆密度高（2.28 g/cm3）CL-离子含量高(110000 mg/l)对水泥浆性能要求严格CO2和H2SLX-200胶乳防气窜水泥浆体系。 2.2.1 FSAM-J非渗透防气窜水泥浆体系 FSAM-J是一种新型预胶联的液态成膜防气窜降失水剂,将线型PVA分子与引发剂通过化学反应制成的具有一定立体网状结构和较高分子量的产品。这种预胶联防气窜剂通过初期瞬间滤失，使聚合物浓度急剧升高，并通过交联作用在滤饼下面滤失层表面形成一层有一定韧性的完整致密聚合物膜,这种膜对液体和气体的渗透率非常小，不仅具有优异的降滤失作用，而且可以有效阻止气窜。FSAM-J具有较好的抗高温能力，滤失膜在120℃时仍稳定,滤失量不显著增大，优选出的FSAM-J防气窜水泥浆体系典型配方及性能见表1： 表1 FSAM-J高密度防气窜水泥浆综合性能 序号 密度 g/cm3 温度 ℃ 流变性能 API 失水 稠化时间 (min) 过渡时间 min 防窜性能系数 强度 MPa 剪切读数 n K 1 2.25 115 226/150/75/7/5 0.78 0.75 21ml 166 7 1.05 17.91 2 2.25 115 216/148/77/11/8 0.77 0.83 19ml 266 10 1.07 20.02 3 2.3 115 151/102/53/6/4 0.93 0.23 16ml 240 15 1.44 18.02 4 2.4 120 181/112/60/9/7 0.91 0.29 15ml 302 15 1.20 21.2 5 2.5 115 244/165/83/12/7 0.82 0.54 18ml 244 18 1.93 22 注：表中配方为： 1：JHG+稳定剂＋加重剂＋8％FSAM-J＋0.7％US