王玥
大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院 ，黑龙江 大庆163453
摘要：随着工程技术的不断进步，当前工程技术可以解决大多数工程建设过程中遇到的难题，但在高压盐水层、高压气层固井工程中施工的难度依旧很大。本文研究超高密度水泥浆体系固井技术，希望可以为高压盐水层、高压气层固井工程提供一定参考。
关键词：水泥浆；超高密度；固井；技术
我国深井、超深井长封固段的固井施工工作的开展面临一系列的问题，存在抗高温、超缓凝等相关技术问题。超高密度水泥浆固井技术能够很好的解决超缓凝问题，更好的简化井身的结构，同时最大限度的降低固井施工成本，保证取得更加理想的固井效果。当前在超高密度水泥浆研究方面，研究的超高密度水泥浆可以达到2.90kg/L，但是超过2.60kg/L超高密度水泥浆应用案例鲜少见到，本文以实际案例分析密度在2.61kg/L～2.86kg/L超高密度水泥浆体系在超高压水层固井工程中的应用。
1.某勘探井加固工程
该勘探井主要形式为四开井，井深设计为3700.01m，在勘探井施工过程中井钻钻至2955.4m时，遇到高压盐水层，井液密度达到了2.79kg/L，继续进行井钻施工到达3322.7m时，漏失速度最大达66.01m3/h，技术人员判断施工出现了裂隙性漏失，之后技术人员多次进行堵漏效果都不是十分理想，之后调整了井液密度封堵成功[1]。待整个勘测井钻井施工完毕之后，设计下入φ273.0技术套管对勘探井进行加固，要求固井时水泥浆密度达到2.76kg/L以上，确保固井质量。根据该工程具体情况技术人员决定选择使用超高密度水泥浆固井技术，确保该勘探井加固质量。
2.水泥浆（超高密度）体系设计
2.1水泥浆设计整体思路
为了设计出可以满足高压水层固井施工需要的超密度水泥浆体系，技术人员从超密度水泥浆体系的稳定性、流变性能、稠化时间性能等方面综合考虑，需要确保设计的超密度水泥浆体系密度在2.61kg/L～2.86kg/L之间。而为了使得设计高密度水泥浆体系可以达到预期的密度，针对超密度水泥浆体系主要构成外加剂、加重材料进行优选，并在配置完水泥浆配比之后进行超密度水泥浆体系性能测试，以保证水泥浆质量符合相关工程实际施工要求。
2.2优选外加剂
对于超高密度水泥浆体系而言，为了确保设计的超高密度水泥浆体系稳定性、流变性、稠化时间、强度变化等符合预期质量要求，需要选择相应的外加剂。当前超密度水泥浆外加剂包括分散剂、增塑剂、缓凝剂、降失水剂等，技术人员根据设计需要最终选抗盐聚合物降失水剂，这种降失水剂在高压高盐水情况下具有很好降失水性能，技术人员利用饱和盐水、欠饱和盐水配制水泥浆体系来明确降失水剂最终使用量，无论选择何种降失水剂需要将超高密度水泥浆体系失水量控制在50mL以下[2]。
2.3优选加重材料
当前应用于超高密度水泥浆体系的加重材料较多，囊括了钛铁矿、砷铁矿、重晶石、方铅等多种材料，在选择上必须要慎重，以确保所选择的材料可以符合超高密度水泥浆体系设计需求。
技术人员从杂质含量、加重效果、外加剂的敏感性、流动性等因素考虑，最终选择整体粒径45μm占比在85%、整体粒径75μm占比在97%的赤铁矿，同时在选择上述赤铁矿基础上选择使用6.9～7.4g/cm3密度、粒径10.01～149.99μm的还原铁粉，配置成为超高密度水泥浆体系所需要的加重材料。
2.4配置的超高密度水泥浆体系性能试验
依据上述水泥浆设计整体思路并结合外加剂、加重材料的优选，技术人员拟设计四种高密度水泥浆配方，随机编号为超高密度水泥浆1号～4号，具体水泥浆配方如下：（1）超高密度水泥浆1号，密度为2.65kg/L，具体配方为水泥选择G级、级配加重材料180.0%，缓凝剂0.8%、分散剂1.5%、水73.0%、降失水剂A10%；（2）超高密度水泥浆2号，密度为2.70kg/L，具体配方为水泥选择G级、级配加重材料195.0%，缓凝剂0.6%、分散剂1.6%、水73.0%、降失水剂A10%；（3）超高密度水泥浆3号，密度为2.75kg/L，具体配方为水泥选择G级、级配加重材料210.0%，缓凝剂0.5%、分散剂1.8%、水73.0%、降失水剂B7.0%；（3）超高密度水泥浆4号，密度为2.85kg/L，具体配方为水泥选择G级、级配加重材料235.0%，缓凝剂0.8%、分散剂2.0%、水73.0%、降失水剂B7.0%。
经过水泥浆沉降实验与性能测试，超高密度水泥浆1号～4号性能比较好，水泥流动性相对较好，在6.90MPa 30min情况下失水量均小于50mL，稠化时间普遍集中在200min～399min之间可控，流动度均在20.01cm以上。在水泥浆沉降实验中四种水泥浆上下密度差均在0.01kg/L左右。实验中配置的高密度水泥浆1号～4号在90℃高温48h情况下强度在9.01MPa以上，在140℃高温48h情况下强度在14.01MPa以上[3]。
3.某勘探井超高密度水泥浆固井施工及效果
技术人员通过相应的实验设计出超高密度水泥浆1号～4号，并经过实验检测四种高密度水泥浆体系性能比较好，之后将其应用在该勘探井固井施工之中，并根据该勘探井加固工程具体情况制定相应加固施工计划。在施工过程中无论固井使用的压塞液还是隔离液、保护液，密度皆控制在2.75kg/L以上。整个固井施工使用水泥车（双机双泵）泵注提前配好的超密度水泥浆、隔离液、保护液等。技术人员将水泥浆泵入过渡罐，之后水泥浆入井，确保整个施工过程中水泥浆稳定性与密度不会发生变化，同时为了应对施工中水泥车出现故障问题，安排一台备用水泥车。固井施工过程中技术要求如下：压力需要控制在11.01～13.01MPa，注入排量控制在0.5m3/min，泵入隔离液用量、普通区域超高密度水泥浆用量皆需要控制为8m3，封固裸眼井段及重叠段超高密度水泥浆用量控制在27m3。固井施工完毕后对固井质量进行测试，质量符合相应标准。
结束语
超高密度水泥浆固井技术的应用对于提升高压盐水层、高压气层固井工程质量具有重要意义，技术人员可以充分结合工程具体情况，设计符合工程要求的超高密度水泥浆体系，之后按照相应的加固技术流程进行施工确保固井质量。
参考文献
[1]王敬朋, 王雪刚, 闫智. 却勒103井盐膏层尾管超高密度水泥浆固井技术研究[J]. 新疆石油科技, 2018, 28(04):5-9.
[2]高小波, 王洪洲, 代磊. 超高密度水泥浆固井技术探究[J]. 中国石油和化工标准与质量, 2018, (021):182-183.
[3]天工. 超高温超高密度水泥浆技术在中国石油塔里木油田成熟应用[J]. 天然气工业, 2018(5):147-147.
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