MN1004井大尺寸长裸眼固井技术的方案研究及应用

【摘要】本文以玛河气田mn1004井大尺寸套管的固井技术难点入手。主要对大尺寸长裸眼固井配套技术方案的研究及应用进行阐述。通过研究和现场应用，高密度水泥浆体系和内插法固井技术的配套使用很好的解决了，玛纳气田1004井大尺寸套管长封固段的固井难题。以优质的服务和施工质量完成了该井的固井施工任务，对此类型井固井提供一条新的思路。

【关键词】大尺寸套管；高密度水泥浆体系；内插法固井

一、概述

玛纳气田位于新疆准噶尔盆地南缘冲断带霍玛吐带玛纳斯背斜上，是西气东输的重要工程。前期施工完成的马纳001、马纳002和马纳003三口井的固井施工，但是固井质量很不理想。因此解决玛河气田固井质量现状，不但可以为西气东输增储增量，还可以为类似的完井提供技术方案。

二、固井技术方案的理论基础

由前期技术资料统计可知，影响玛河气田大尺寸套管固井质量的主要原因是：

1、环空气窜。（1）井眼不规则、环空顶替效率低引发气窜。注水泥过程中由于各井段的井径不一样，因而各点的流速不等。其结果井径大的地方钻井液不流动，造成钻井液窜槽，第二界面胶结不好，给气体留下通道，引起气窜。

（2）套管不居中造成气体窜槽。井眼轨迹多变，井斜大、狗腿度大。井眼中形成键槽多，出现椭圆形井眼。套管在井斜变化大的地方容易靠近井眼的上边和椭圆相切。在套管贴近井壁的地方水泥不能封固，同样给气体留下了通道，造成注水泥后气窜。

（3）水泥浆体的体积收缩造成气窜。水泥在水化过程中水与水泥矿物成分发生反应，凝固后要发生体积收缩，凝固后的水泥石发生体积收缩就会使地层与水泥石之间产生微间隙。实验表明，水泥环界面存在0.01mm的微间隙就可能发生气窜，当微间隙为0.02mm时在CBL测井中可能出现较大的振幅，微间隙为0.05-0.07mm时，则会导致固井质量不合格。

（4）水泥浆失重造成气窜。水泥是一种水硬性胶凝材料，水泥浆从流动的液体转变为固体的过程中要发生“失重”—即液柱压力下降为等高柱的静水液柱压力。水泥浆的液柱压力下降到

2、水泥浆封固段较长（单级封固1740米），水泥浆在凝固过程中易发生失重；

3、水泥浆顶部与底部温差较高为77度，同一种水泥浆体系不能满足质量要求；

4、泥浆密度1.80，粘度130S，普通前置液不能满足顶替要求；

5、泥浆密度较高，普通水泥浆体系不能满足压稳要求；

6、该井为大尺寸，长封固段固井，水泥浆易在套管内发生窜槽，同时常规固井套管内壁上附着的泥浆被胶塞刮至井底影响套管下部固井质量。

三、解决气田大尺寸固井技术方案的主要做法

1.固井流变学设计、计算。地层孔隙压力

2.多凝水泥浆体系的应用

根据水泥浆“失重”产生

水泥浆“失重”一般发生在水泥浆初凝前某一时间内，在同一井中注入不同稠化时间的水泥浆，使其水泥浆“失重”呈阶梯形从而分段压稳不同井深的油、气、水层。并配合环空憋压技术使其达到防窜的目的。

3.复合前置液的使用。配制具有携带加重剂能力很强，无自由水、无颗粒沉降、低失水的特点。它对泥浆、水泥浆及泥浆与水泥浆的污染胶凝物均有显著的稀释分散作用，对界面有良好的化学冲洗及水润湿效果，能防止泥浆和水泥浆胶凝憋泵，并在较小排量时达到紊流状态，从而充分提高对泥浆的顶替效率，增加界面胶结强度，降低施工风险。

4.加重防气窜水泥浆体系。通过加大水泥浆的固相含量改变固相的堆积体积分数，形成合理级配。使水泥浆密度2.2 g/cm3以上，并且水泥浆具有微膨胀的特性。

配方膨胀率，%胶结强度，MPa

G级原浆24h48h24h48h

-1.10-1.151.482.5

多效防窜0.660.683.654.9

加重防窜水泥凝结水泥石有微膨胀作用，其24h和48h的膨胀率基本相同，分别为0.66%和0.68%，而原浆则存在明显的体积收缩，均为1.1%。

5.固井工艺优选。采用内插法固井工艺，防止水泥浆套管窜槽。内插法固井如果事先不在承受锥面施加足够的压力，施工中很可能由于泵压的作用下钻具产生“回缩”，造成承压锥面“脱开”而使密封失去作用。

坐封压力计算：

P坐封 = P最大S载×10-3

P坐封 ——坐封压力 t

P最大——施工中最大泵压 kg/cm2

S载——承压面积 cm2

根据以上公式，按施工中最高泵压为10Mpa计算，坐封压力为5吨。为确保施工安全，现场加压12吨。

四、存在的问题和建议

1.经过MN1004井的现场实验，固井质量优质。得到了甲方的一致认可。

2.建议将此固井技术方案，在玛河气田大尺寸套管固井中以及类似井的完井作业推广使用。

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