趙志民，萬樹永，李德寧，劉曉傳，孫曉華

中國石油大港油田分公司 天津儲氣庫分公司（天津 300280）

驢駒河儲氣庫是大港油田新建的一座枯竭油氣藏改建儲氣庫。受地層承壓能力低、固井封固段長、溫差變化大等不利因素影響，固井質(zhì)量難以保障。為此，通過采取彈性防氣竄水泥漿體系，應(yīng)用兩級固井工藝和兩凝水泥漿設(shè)計，并對水泥石韌性改造，防止候凝過程中地層流體竄流，滿足了儲氣庫井周期性大吞吐注采氣的運行要求。同時，通過采取配套的固井施工工藝、嚴格的過程管控，不斷完善固井方案，為固井質(zhì)量的提升提供了有效的技術(shù)保障和管理支撐。

1 井眼準備

1.1 確保井身質(zhì)量

井眼軌跡嚴格執(zhí)行集團公司井身質(zhì)量紅線和固井質(zhì)量“七條紅線”，滿足大港油田QSYDG 1446—2018《鉆井井身質(zhì)量要求》標準規(guī)范，確保造斜段全角變化率最大值不超過6.5°，穩(wěn)斜段全角變化率不超3°。造斜段、扭方位段井斜角偏差不超設(shè)計值4°，穩(wěn)斜段、降斜段井斜角偏差不超設(shè)計值3°，全井段井徑擴大率不超30%，目的層平均井徑擴大率不超15%，避免出現(xiàn)“糖葫蘆”和“大肚子”，確保井眼光滑。

1.2 確保井眼清潔

及時調(diào)整鉆井液密度，保證井壁的穩(wěn)定性，防止井壁坍塌。調(diào)整鉆井液性能，保障良好的抑制性、流變性和攜砂能力，有效清除井眼巖屑。同時電測前、下套管前分別雙扶、三扶通井，有效清除巖屑床，保證井眼暢通。另外，還要控制好循環(huán)排量和鉆井液黏度，充分利用好固控設(shè)備，及時清除有害固相，保證振動篩無砂子返出，確保井眼清潔。

1.3 確保地層承壓

基于平衡壓力固井原則，固井前開展地層承壓試驗，獲取相對準確的地層漏失壓力，為制定固井施工方案及設(shè)計水泥漿體系提供參考依據(jù)。以平衡壓力固井技術(shù)為指導(dǎo)，通過實施承壓堵漏，提高地層承壓能力，然后優(yōu)化漿柱結(jié)構(gòu)。通過降低隔離液密度、增加隔離液用量、采用雙凝水泥漿技術(shù)等降低靜液柱壓力，達到平衡壓力固井的目的，實現(xiàn)防漏防噴，確保固井施工安全［1］。

2 水泥漿體系

優(yōu)化水泥漿配方，縮短漿體稠化的過渡時間，設(shè)計兩凝水泥漿體系，使領(lǐng)漿與尾漿稠化時間差大于120 min，防止候凝過程中地層流體竄流；水泥石韌性改造，滿足儲氣庫井周期大吞吐注采氣運行要求?，F(xiàn)場實施配方如下。

技術(shù)套管固井：領(lǐng)漿密度1.9 kg/m3，G級水泥+微硅+BH-LW602S+G33S+BH-P801S+BH-D301L+BH-R102L+BZXP-1+ALF-1；尾漿密度1.9 kg/m3，G級水泥+微硅+G33S+BH-D301L+BH-A401S+BHP801S+BH-R102L+BZXP-1+ALF-1。

尾管固井：尾管固井領(lǐng)漿G級高抗水泥+微硅+防竄材料DRT-1S+增韌材料DRE-1S+石英砂+降失水劑DRF-3S+減阻劑DRS-1S+穩(wěn)定劑DRK-3S+早強劑DRA-1S+緩凝劑DRH-1L+消泡劑DRX-1L+抑泡劑DRX-2L；尾漿G級高抗水泥+微硅+防竄材料DRT-1S+增韌材料DRE-1S+石英砂+降失水劑DRF-3S+減阻劑DRS-1S+穩(wěn)定劑DRK-3S+早強劑DRA-1S+緩凝劑DRH-1L+消泡劑DRX-1L+抑泡劑DRX-2L。

生產(chǎn)套管回接固井：G級水泥+微硅+G33S+BH-A401S+BH-P801S+BH-D301L+BH-R102L+BZXP-1+ALF-1。由于第一批實施的河庫4、河庫7兩口井技術(shù)套管和生產(chǎn)套管回接固井質(zhì)量不理想，因此，對水泥漿配方進行了調(diào)整，添加了衛(wèi)輝水泥和增韌材料，水泥漿失水、析水、強度等性能指標進一步控制，保證了后續(xù)回接套管質(zhì)量的提升。另外，沖洗液采用pH值為9的弱堿性前置液，進一步加強套管壁上泥漿固相的沖刷能力，提高套管與井壁的膠結(jié)效果。后續(xù)井沿用此項技術(shù)措施。

3 配套固井技術(shù)

3.1 提高套管居中度

技術(shù)套管根據(jù)井斜分段設(shè)計排放配置扶正器，間距11、22、33 m不等。生產(chǎn)套管回接按照間隔11 m配置,回接插頭與節(jié)流浮箍之間放兩只扶正器，節(jié)流浮箍以上連續(xù)5根套管每根安放一只扶正器，上部每兩根安放一個扶正器，井口連續(xù)3根套管每根放一只扶正器。尾管自懸掛器以下每根套管安放一只扶正器。由于施工過程中，彈性扶正器發(fā)生破損情況，上述配置扶正器代為剛性扶正器。模擬計算顯示，上述扶正器配置設(shè)計可保證套管居中度控制在80%以上，為固井質(zhì)量的提升創(chuàng)造了條件。

3.2 優(yōu)化環(huán)空頂替模式

第一批兩口井的技術(shù)套管和生產(chǎn)套管回接固井采用了段塞流頂替，由于低速狀態(tài)下沖刷井壁的效果較差，二級固井時受污染的井壁難以實現(xiàn)替凈，影響固井效果。后期實施的井均改為雙泵大排量高速層流頂替后，前置液及水泥漿對井壁的沖刷效果明顯提升，頂替效果也明顯提升，固井質(zhì)量效果明顯。尾管固井為避免封隔器提前坐封，工具方要求頂替排量控制在3.0 m3/min以內(nèi)。經(jīng)模擬及現(xiàn)場實踐，頂替排量在1.9～2.1 m3/min，頂替效率最佳。

3.3 表層套管小排量固井

表層套管尺寸508 mm，采用內(nèi)插法固井，由于建井初期表層套管固井質(zhì)量不理想，在注水泥技術(shù)措施上進行提高雙車注水泥排量、雙泵循環(huán)、三車注水泥等嘗試，最終確定采取單車小排量注水泥技術(shù)措施，固井質(zhì)量得到顯著改善，其中河庫8、河庫5L等部分井合格率達到了100%。

3.4 技術(shù)套管分級固井

按照儲氣庫注采井建井標準要求，技術(shù)套管要封固整個蓋層，驢駒河儲氣庫井技術(shù)套管平均封固段長度在2 600 m。采用分級固井技術(shù)可避免一次性返高過高造成漏失的風(fēng)險，以及上下溫差大導(dǎo)致水泥石難以形成有效強度的問題。分級箍位于技術(shù)套管1 500 m處，為了提高水泥候凝過程中對地層的壓穩(wěn)效果，一、二級固井均采用雙凝水泥漿體系。

3.5 產(chǎn)套管懸掛回接

尾管固井前做好承壓試驗，確保滿足施工要求。下套管前“雙扶”通井，在縮徑或者阻卡井段進行反復(fù)劃眼，調(diào)整好鉆井液指標性能，大排量循環(huán)清砂，確保井眼暢通。采用高質(zhì)量尾管懸掛器+封隔器、浮箍、套管鞋，確保工具可靠性，下套管前刮壁，保證安全懸掛、坐封。固井前做好流量計校核檢測，泥漿罐液面高度，計量入井流體量和返出量。頂替到位后觀察回水，判斷浮箍可靠性。設(shè)計兩凝水泥漿體系防氣竄能力，保證尾漿安全入井后快速凝固，領(lǐng)漿頂替到位后順利反洗。采用批混撬，確保水泥漿的均勻性、連續(xù)性。

3.6 嚴控失水和自由水

控制API失水量小于50和零自由水，確保水泥漿性能均勻穩(wěn)定,有利于保護目的層，避免在套管環(huán)空上側(cè)形成自由水帶，提高水泥石膠結(jié)強度。

3.7 用好前置液和隔離液

大量使用前置隔離液和沖洗液,有效隔離鉆井液和水泥漿,沖刷黏附在井壁上的虛濾餅，同時提高與井壁的紊流接觸時間,以提高頂替效率和膠結(jié)質(zhì)量,降低環(huán)空靜液柱壓力,防止地層漏失［2］。

3.8 采用較大排量注水泥漿

注水泥漿時較大的排量可以起到減輕水泥漿在套管內(nèi)“穿心”產(chǎn)生的摻混現(xiàn)象，較大的頂替排量能使水泥漿產(chǎn)生較大的驅(qū)動能量［3］。

4 施工過程管控

4.1 做好施工前期準備

組織鉆井、定向井、泥漿、錄井等相關(guān)部門技術(shù)負責人，以及施工隊、現(xiàn)場監(jiān)督等相關(guān)人員召開施工準備會，核實各相關(guān)方下套管及固井作業(yè)前期準備情況、明確施工環(huán)節(jié)各項技術(shù)要求，提示施工風(fēng)險，做好相關(guān)突發(fā)預(yù)案等，確保施工準備充分［4-6］。

4.2 做實固井方案推演

固井作業(yè)施工前組織相關(guān)方召開現(xiàn)場協(xié)調(diào)會，敲定固井方案，做實4個固井方案推演，包括表層套管、技術(shù)套管兩級固井、尾管固井和生產(chǎn)套管回接固井。明確各環(huán)節(jié)負責人，明確施工流程、技術(shù)參數(shù)，各方技術(shù)負責人現(xiàn)場旁站監(jiān)督、指揮，保障施工運轉(zhuǎn)有序、銜接順暢［7］。

1）表層套管固井自剩余10根套管時啟動固井方案。首先，確保車輛抵達現(xiàn)場，供水泵連接完畢，地面管線、水泥車管線連接完畢，明確具體責任人，填寫確認單。

其次，啟動施工流程。明確責任人和技術(shù)參數(shù)，第一步內(nèi)插頭插入浮箍，單凡爾頂通，單泵循環(huán)，檢查井口泥漿返出是否正常；第二步停泵，打開立管出口閘門；第三步水泥車注入沖洗液，計算沖洗液用量；第四步?jīng)_洗到量后開始混灰；第五步專人量取水泥車水泥漿密度，確保每張密度表記錄單獨一臺車水泥漿密度；第六步開始注入水泥漿；第七步井口坐崗，觀察液面及返水泥漿情況；第八步量取返出井口水泥漿密度，連續(xù)三個點誤差小于設(shè)計密度的±0.02為合格；第九步頂替到量后停泵開回水檢查回流；第十步拔插管、檢查密封、起鉆；第十一步候凝。

2）技術(shù)套管固井自剩余20根套管時啟動固井方案。首先，確保車輛抵達現(xiàn)場，供水泵接電并運轉(zhuǎn)正常，地面固井管線連接完好，檢查水泥漿泵運轉(zhuǎn)正常，相關(guān)方查驗分級箍、固井膠塞并留存影響資料，水泥車管線試壓正常，泥漿公司提前上設(shè)備，做好鈣離子檢查。

其次，啟動技術(shù)套管一級固井流程。第一步計算沖洗液用量，用水泥車注入；第二步計算領(lǐng)漿用量及密度，計算尾漿用量及密度；第三步量取水泥車水泥漿密度，錄井人員用不同密度表分別記錄每臺車密度；第四步水泥漿到量后，關(guān)閉水泥頭一側(cè)閘門，打開膠塞閥門；第五步替泥漿，計算鉆井液用量及頂替排量；第六步固井雙車泵入頂替液，計算排量，頂替到量后停泵；第七步碰壓，替清水到量后碰壓，計算排量，設(shè)計靜壓差，預(yù)計碰壓值；第八步碰壓后停泵，開回水檢查回流；第九步確認放空后，繼續(xù)注清水打開分級箍，計算分級箍預(yù)計打開壓力，觀察高架槽出口返出情況；第十步開泥漿泵循環(huán)鉆井液，每分鐘測量振動篩密度，出口發(fā)現(xiàn)混漿及時排放，做好泥漿不落地措施；第十一步排放干凈多余水泥漿后，循環(huán)調(diào)整鉆井液性能和排量，做好二級固井準備。

最后，啟動技術(shù)套管二級固井流程。套管頭服務(wù)方技術(shù)人員在二級固井前到達現(xiàn)場，二級固井前先以計算好的排量循環(huán)沖洗井筒，期間調(diào)整水泥漿性能，檢查各項設(shè)備運轉(zhuǎn)是否正常，其余步驟與一級固井相同，不再贅述。最終待井口返出水泥漿密度連續(xù)三個點與設(shè)計誤差小于±0.02為合格，固井結(jié)束后組織套管座卡，繼續(xù)后續(xù)施工［8］。

3）尾管固井自剩余20套管啟動固井方案。首先，下完尾管后測量懸重，確認懸掛器座封，緩慢卸掉管柱內(nèi)壓力，緩慢上提，通過懸重下降判斷工具脫手。

其次，啟動尾管固井流程。第一步下完套管后，小排量頂通，逐漸加大排量，充分洗井兩周，確保井底無沉沙；第二步調(diào)整鉆井液性能，確認固井前鉆井液密度合理值，漏斗黏度數(shù)值,N值數(shù)值；第三步調(diào)整鉆井液性能期間準備固井車輛，連接地面管線，檢查固井用水和固井水泵電路連接；第四步計算尾管座掛后的循環(huán)壓力；第五步停泥漿泵，水泥頭裝入鉆桿膠塞，安裝固井水泥頭；第六步泥漿罐坐崗，開立管閘門；第七步開始批混撬混灰，確認設(shè)計密度，期間確認隔離液用量、沖洗液用量，注入隔離液；第八步隔離液注入到量后，注入清洗液，確認注入排量；第九步?jīng)_洗液到量后，開回水閘門檢查回水，開注水泥一側(cè)閘門關(guān)閉水泥泵一側(cè)閘門；第十步批混撬注水泥，確認領(lǐng)漿量及設(shè)計密度，尾漿量及設(shè)計密度，注入排量；第十一步水泥漿到量后關(guān)閉注水泥一側(cè)閘門，打開壓膠塞閥門，搖檔銷；第十二步打開壓膠塞閥門，計算壓塞液用量及排量，打開洗車管線閥門；第十三步壓膠塞到量后，關(guān)閉閥門，計算注入頂替液用量及排量；第十四步頂替液到量后，注入膠塞復(fù)合液，計算用量、排量、復(fù)合壓力；第十五步復(fù)合液到量后，啟動泥漿泵，水泥車停泵，替泥漿，計算替泥漿量和排量；第十六步水泥漿到量后，注入碰壓液，停泥漿泵；第十七步確認碰壓后，穩(wěn)壓3 min，開回水檢查回流，20 min內(nèi)拆水泥頭，候凝，準備回接固井。

4）回接固井自尾管固井候凝結(jié)束后啟動方案。第一步連接最后一根套管，確保下至回接筒以上至少5 m，確保管柱內(nèi)灌滿，稱重，記錄懸重；第二步嘗試插入回接，不開泵緩慢下放管柱，繼續(xù)下放套管并丈量下放距離。密封進入回接筒期間，預(yù)計5～10 t過壓，從過壓出現(xiàn)開始丈量，直到回接密封全部插入回接筒（回接密封定位部位至底部引鞋3.018 m），見到明顯的遇阻顯示，在下放懸重基礎(chǔ)上過壓5 t，對比插入的距離與測量的密封長度，確認回接密封全部插入回接筒，做好標記；第三步驗封試壓，接固井管線，固井泵打壓，低壓3.5 MPa穩(wěn)壓3min,7 MPa穩(wěn)壓5 min對回接密封試壓；第四步帶壓緩慢上提，將循環(huán)孔提到回接筒以上(循環(huán)孔至引鞋最底端0.549 m)，壓力降到零后，停止上提，做標記，此次為循環(huán)孔提出回接筒位置，繼續(xù)上提0.15 m，做標記，此處為固井位置；第五步充分循環(huán)清洗井筒兩周以上，調(diào)整鉆井液性能，確保固井前密度、黏度、N值處于合理數(shù)值，后續(xù)步驟與尾管固井順序類似，在此不做贅述。

4.3 做嚴施工后復(fù)盤查驗

各階段固井作業(yè)結(jié)束后，建設(shè)方現(xiàn)場召開施工總結(jié)會，確認施工過程中隔離液、沖洗液、水泥漿量、施工排量、水泥漿密度等技術(shù)參數(shù)是否與固井方案推演過程相一致，分析施工各環(huán)節(jié)存在的不足及原因，根據(jù)分析的結(jié)果對下步固井方案進行調(diào)整，不斷完善方案，使得各工序銜接更加緊湊，確保固井施工質(zhì)量持續(xù)提高［9-10］。

5 實施效果

通過應(yīng)用彈性水泥漿體系、配套的技術(shù)措施、嚴格的過程監(jiān)管，以及清潔光滑的井眼準備和較高的套管居中度，為提高固井質(zhì)量提供了良好條件。目前，在已完工的9口井中，表層套管、技術(shù)套管、油層套管固井質(zhì)量均取得較好效果，具體情況分別見表1、表2。

表1 驢駒河儲氣庫表層與技術(shù)套管固井質(zhì)量情況 /%

表2 驢駒河儲氣庫生產(chǎn)套管固井質(zhì)量情況 /%

6 結(jié)論

1）井眼清潔、井壁順滑、套管居中，以及準確掌握地層承壓能力是保障驢駒河儲氣庫新井固井質(zhì)量優(yōu)質(zhì)的前提。特別是尾管固井受工具參數(shù)限制，施工排量不能超過3.0 m3/min，對頂替效率影響較大，井眼質(zhì)量尤為重要。

2）通過采用彈性水泥漿體系，應(yīng)用兩級固井、批混批注、大排量替漿等工藝，同時嚴控水泥漿失水、自由水等性能指標，確保隔離液有效隔離鉆井液和水泥漿，設(shè)計兩凝水泥漿體系防氣竄能力，保證尾漿安全入井后快速凝固，領(lǐng)漿頂替到位后順利反洗，可以保證驢駒河儲氣庫低壓易漏地層的固井質(zhì)量。

3）周密的施工籌備、有效的施工組織可以保障固井施工過程順暢、銜接有序、有條不紊地執(zhí)行固井方案，明確責任人，確認技術(shù)參數(shù)，熟悉操作規(guī)程，是確保固井施工質(zhì)量的有力保障。施工后及時復(fù)盤全過程，核實數(shù)據(jù)，查找不足，及時總結(jié)經(jīng)驗，不斷完善后續(xù)方案，是持續(xù)提高固井質(zhì)量的有效方法。