深井超深井固井技术研究现状分析

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【摘要】 深井超深井已成为石油天然气勘探开发的趋势，通过分析国内外深井、超深井固井技术难点，总结出了深井、超深井固井水泥浆体系、固井工艺方法及套管柱设计。认为根据具体实际地层及工程情况，制定合理的固井工艺方法及套管柱设计，是实现深井超深井固井成功的关键。

【关键词】深井超深井 固井技术 研究现状 固井工艺

世界油气资源的不断减少，资源开采难度越来越大，深部地层的钻探日益增多，如我国塔里木盆地、四川盆地，完井井深多数超过6000m，与此同时，深井、超深井的固井也变得越来越重要。固井材料、油井水泥外加剂及工艺技术措施都发生了深刻的变化，许多新工艺、新技术和新材料得到了发展和应用。这对于深井、超深井的勘探开发，起到了极为重要的推动作用。

1 深井、超深井固井技术难点

深井超深井的固井技术，主要面临着高温、高压、膏岩层、盐水层 、窄环空 、长封固段、长裸眼 、低压易漏等等一系列技术问题，风险很大。

（1）井深、温度高、压力高，这是地层本身的原因，没有办法改变，只能通过更先进的工艺进行克服。

（2）窄环空是急需解决的首要的问题，在较复杂的深井中，环空间隙往往只有11-17.7mm，在套管接箍和井眼间，间隙甚至小于4mm。很显然，下套管遇阻，固井质量不好，水泥浆驱替效率低是最为常见的问题。

（3）高密度的水泥浆性能较差、完井裸眼井段下入管柱较长、固井工具及性能质量差、井身质量差等是深井固井问题产生的主要原因。

（4）井底温度较高，低密度水泥浆既要满足井底循环温度要求，还要满足上段温度要求，因此需要加缓凝剂进行调节稠化时间。

2 深井超深井固井水泥浆体系

（1）可在普通硅酸盐水泥中加入石英砂、铝酸盐等来提高泥浆的抗高温性能；解决高压问题，只有通过高密度水泥浆稳定地层来解决；

（2）用膨胀水泥体系可以防气窜；

（3）抗盐水泥浆：在井下有大段盐层的情况下，应使用抗盐水泥。主要是在油井水泥中加入大量的NaCl粉。

（4）对于小间隙井必须使用韧性好的水泥浆体系。水泥浆中加入纤维可有效增加水泥浆的韧性和水泥石强度，提高水泥浆的综合性能。

（5）低密度水泥浆体系对于低压井和深井长封固或全井封固等特殊井的固井施工具有良好的适用性。泡沫水泥浆其它低密度水泥相比，泡沫水泥具有浆体稳定、密度低、渗透率低、失水量小、强度高等特点。

3 深井超深井固井工艺方法

（1）内管固井技术：就是当大尺寸套管下至预定深度后坐定，重新从套管内再下入注替水泥的内管的方法。

（2）尾管悬挂及套管回接：尾管悬挂：尾管悬挂固井济效益较高、注水泥环空阻力较低且有利于改善套管柱轴向设计和再钻进水力条件。套管回接：套管回接技术的作用类似于双级注水泥技术，但又可解决双级注水泥的工艺复杂、成本高、循环孔泄漏等问题 。通过四川气田和塔里木油田的大量深井、超深井尾管固井实践，证明以上技术措施切实可行，对保证固井成功，减少施工风险，提高固井质量起到很好地作用，具有很好的应用价值。

（3）可膨胀管固井技术：利用施加在膨胀头两端的压差或直接用机械力推力或拉力，迫使膨胀头从套管中穿过，从而达到扩张套管的目的。

在以上分析的基础上，笔者总结出了深井、超深井固井工艺适用工况对比表（表1）。

4 深井超深井套管柱设计

（1）目前国内外套管设计使用现状：国内陆上深井超深井普遍采用以下套管序列：φ508mm+φ339.7mm+φ244.5mm+φ177.8mm+φ127mm； φ508mm+φ339.7m m+φ244.5mm+φ139.7mm+φ101.6mm。国外典型复杂深井超深井的套管柱程序：德国KTB超深井 ：622.3+406.4+339.7+244.5（尾）+193.7（尾）；美加利福尼亚934-29R井：914.4+660.4+508+406.4+273.1+196.9（尾）+127（尾）。

（2）深井超深井套管柱强度设计方法： 1）等安全系数法；2）BEB法：主要是图解法；3）边界载荷法 ：也称拉力余量法；4）最大载荷法：对外载荷考虑细致，设计精确。原则：套管强度≥外载×安全系数。下面分析等安全系数法的计算步骤：

1）根据最大内压载荷筛选套管，挑出符合抗内压强度的套管；

2）自下而上根据套管的外载荷进行设计；

3）根据套管的轴向拉力设计，校核上部的套管。

5 结论

深井、超深井固井面临很多的难题；深井、超深井固井，要选择特殊的高性能水泥浆体系来应对可能遇到的复杂地层 ；要有相配套的机具和相应的工艺措施 ；深井、超深井套管除了受很大的轴向载荷和内压与外挤力外，还受高温的影响，它属于重型套管柱，对于套管柱强度设计也有较高的要求；深井超深井套管柱强度设计有较高的要求，除采用等安全系数法进行套管柱设计外，还常选择其他方法作为修正或补充设计方法；根据具体的地质因素、实际的井眼情况、油气水关系的复杂性确定施工方案，使用针对性的水泥浆体系以及配套的固井工艺方法，合理地进行套管设计，这是深井、超深井固井成功的关键 。

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