煤层气郑3平6-2L井水平井全封固井技术研究

梁志平 卢啸天 周建国 段珏宏 薛太彬

【摘要】郑3平6-2L是山西煤层气沁水盆地南部晋城斜坡带郑庄区块一口水平井。该井造斜点200米，垂深762米，水平段长，要求水泥浆一次上返全封固井。该井施工配套工艺要求高、套管下入困难，套管居中度差;煤层段长，容易垮塌等难点。针对该地区固井特点，优选配套附件工具;优化水泥浆配方，形成双凝、高低密度水泥浆体系，现场应用成功，固井质量良好，创山西煤层气井晋城斜坡带首口全封记录。

【关键词】水平井固井;长水平段;水泥浆;全封固井;

一、概述

郑3平6-2L是山西煤层气沁水盆地南部晋城斜坡带郑庄区块一口水平井。该井为二开井，设计井深1937m，一开用φ311.1mm钻头钻至63m下φ244.5mm套管，二开用φ215.9mm钻头钻至1944m完钻，垂深762m，煤层顶944m，煤层底1944m。最大井斜97.96/1177m，水平段长1264m，139.7mm套管下深1937.8m，要求全封固井，水泥浆一次返至地面。针对该区块该井的具体问题，我们对郑3平6-2L井的固井进行了研究，制定了提高固井质量的技术对策。

二、地层序列及岩性简述：

第四系：土黄色沙质黏土、砾石层。

石千峰：紫红色泥岩、棕红色灰色细砂岩，中间夹一层灰绿细砂岩

石盒子：中厚状黑色泥岩生灰色粉砂质，泥岩以中厚成浅灰色，细砂岩呈略，灰色、紫红色泥岩与浅灰色细砂岩呈不等厚互层

山西组：以深灰，灰黑色泥岩黑色炭质泥岩为主，加黑色煤及煤条带

三、水平井全程固井的难点：

1、煤层段长1000m，容易漏失，且压稳困难，水泥浆“失重”时易发生气窜。

2、该井水平段长1264m，未电测井径，对套管安全下入及提高顶替效率要求高。

3、水平段煤层段长，套管居中困难，影响封固质量。

4、煤层渗漏现象明显、且容易垮塌，岩屑易堆积，易造成环空憋堵。

5、井浅温度低，水泥浆体系筛选困难。

四、主要固井技术及措施：

1、低密高强防漏水泥浆技术

满足煤层气井全封固井漏失的问题，上部水泥浆要求低失水、高早强，浆体稳定性好，稠度适宜，同时对煤层的伤害小。经过大量的室内化验和以往在煤层气固井的经验，我们采用低密高强防漏水泥浆体系水泥浆体系。优选新型堵漏纤维材料，它是一种惰性材料，呈单纤维丝形态，密度约0.91g/cm3，抗拉强度高（≥270MPa）、长度规格5-19mm。其具有高分散性、高悬浮性、安全环保的特点。调配出的纤维堵漏水泥浆，可有效封堵2mm裂缝和3mm孔径漏失，提高地层承压能力。

（1）水泥配方：G级水泥+减轻剂+增强剂+降失水剂+分散剂+纤维堵漏剂

（2）水泥浆性能：密度1.40kg/cm3   流动度24cm  稠化时间216min   失水量75 ml  抗压强度8.4MPa

2、低温高强水泥浆技术

针对煤层气藏井特点，优选出聚乙烯醇类降失水剂DRF-3S。降失水剂DRF-3S是一种固体降失水剂。用这种降失水剂配制出的水泥浆具有降滤失、防漏、防窜等多种功能，再配以配套的调凝剂，即可使水泥浆达到防窜固井施工要求的各项指标。

（1）水泥配方：G级水泥+增强剂+降失水剂+分散剂

（2）水泥浆性能：密度1.83kg/cm3   流动度23cm  稠化时间148min   失水量42 ml  抗压强度20.5MPa

3、注水泥作业中双凝双密度技术 ：针对该地区地层特点，采用双凝双密度水泥浆体系进行固井，尾浆先凝固，首浆后凝固，使水泥将自下而上逐渐凝固，从而可以解决水泥浆凝固过程中的失重问题，同时也能解决低压地层漏失问题。

4、通井措施：完钻下套管前，必须进行通井作业，通井钻具中加入扶正器，进行模拟下套管作业。下钻通井到底后，开启所有净化设备如振动筛、除砂器等，调整钻井液性能，充分进行循环，有效净化井眼。对狗腿度较大位置做好短起下作业，保证井眼畅通无阻，确保套管安全下入设计井深。

5、套管居中度措施：优化刚性滚轮扶正器加放位置，结合井斜数据确定水平段每2-4根套管加放一只，确保井斜变化大处套管居中度，提高固井质量。

6、现场施工措施：施工准确计算井底压力，控制水泥浆密度;注意控制排量注替排量切勿忽大忽小，避免出现激动压力较大波动引发的井漏情况发生;水泥车清水顶替。

五、应用情况

10月16日進行固井施工，注前置液4m³，低密度水泥浆18m³，高密度水泥浆43.5m³，后置液2m³，替清水21.4m³，排量0.7-0.5m³/min，碰压15MPa，水泥浆返出地面。经测声幅，固井质量评价良好，创山西煤层气晋城斜坡带井首口全封记录。

六、结论与认识

1、低温双凝高低密度水泥浆体系是关系固井质量的成败，是该区煤层气水平井固井关键技术，可有效防止固井施工中发生气窜，确保封固井段，提高固井质量。

2、合理选择性扶正器及安放位置，提高套管的居中度和顶替效率。

3、水泥车清水顶替既有利于套管漂浮，又利于测声幅。

4、井眼准备是固井的基础环节，通井钻具组合等措施，确保施工安全（防蹩堵）起到重要作用。

参考文献

[1]范先祥、夏景刚，等，苏北探区海安区块钻井液技术，钻井液与完井液，2010年05期

[2]张德润 张旭等 《固井液设计及应用》上册、下册 北京：石油工业出版社 2000.10

[3]屈建省 许树谦 郭小阳 等《特殊固井技术》北京：石油工业出版社 2006.11

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