CN110984905A - 一种适用于气田的固井工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于气田的固井工艺，包括：向井内注入钻井液进行承压试验，若发生井内渗漏，则对渗漏地层进行堵漏；将套管下至井底，向井壁和套管之间灌入泥浆；向套管内依次注入前置液、第一固井液、第二固井液后开始释放胶塞，利用胶塞刮下套管内壁上的第一固井液和第二固井液；向套管内注入进行压塞液，直至碰压，固井结束。在下套管前进行承压试验，对渗漏地层进行防漏堵漏，能提高井筒承压能力。

Description

一种适用于气田的固井工艺
技术领域
本发明属于固井工艺技术领域，涉及一种适用于气田的固井工艺。
背景技术
对于一些“三低”气田，在固井过程中极易发生漏失，为了确保封固质量，对于井深(垂深)超过2500m的井主要采用双级固井技术，但双级固井时间长，成本高，且套管串中分级箍导致整体承压能力与密封性下降，影响气井生产寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于气田的固井工艺，解决了现有技术中存在的双级固井技术导致整体承压能力与密封性下降的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种适用于气田的固井工艺，包括以下步骤：
步骤1、向井内注入钻井液进行承压试验，若发生井内渗漏，则对渗漏地层进行堵漏；
步骤2、将套管下至井底，向井壁和套管之间灌入泥浆，充分循环钻井液；
步骤3、向套管内依次注入前置液、第一固井液、第二固井液后开始释放胶塞，利用胶塞刮下套管内壁上的第一固井液和第二固井液；
步骤4、向套管内注入进行压塞液，直至碰压，固井结束。
本发明的特点还在于：
步骤2具体为：每下20-30根套管向井壁和套管之间灌注一次泥浆。
第一固井液按照质量分数包括如下组分：水泥40-50％、减轻剂45-55％、低密早强剂2.3-2.7％、缓凝剂0.3-0.7％、降失水剂2.3-2.7％。
减轻剂包括粉煤灰、漂珠、微硅、泡沫水泥浆、矿渣一种或几种的组合物。
减轻剂为粉煤灰、漂珠及微硅的组合物，粉煤灰占第一固井液的质量分数为20-35％，漂珠占第一固井液的质量分数为10-35％，微硅占第一固井液的质量分数为5-6％。
降失水剂为聚乙烯醇和/或聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸。
水泥为三峡G级水泥。
缓凝剂为有机磷酸盐或丙烯酰胺为主链的聚合物。
本发明的有益效果是：本发明的固井工艺，在下套管前进行承压试验，对渗漏地层进行防漏堵漏，能提高井筒承压能力；粉煤灰、漂珠及微硅组成的减轻剂，与水混合后具有较好的流变性能，降低水泥浆的密度，能有效填充水泥粒径之间的空隙，大大降低水泥石的渗透率，提高上部低压易漏地层固井质量；并且成本低，适用于大面积的固井应用。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种适用于气田的固井工艺，包括以下步骤：
步骤1、向井内注入钻井液进行承压试验，若发生井内渗漏，则对渗漏地层进行堵漏，能提高井筒承压能力，满足一次上返固井要求；
具体的，先根据公式P＝ρ当gh-ρ钻gh计算压力P，然后关闭封井器，观察立管所显示的压力，若立管所显示的压力大于等于压力P，则为正常；若立管所显示的压力小于压力P则为漏失，此时需要对渗漏地层进行堵漏。
上式中，h为单井垂深，ρ当为要求达到的当量密度，ρ钻完钻是的钻井液密度；
步骤2、将套管下至井底，向井壁和套管之间灌入泥浆，充分循环钻井液，保证钻井液各性能满足施工要求，井底干净无沉砂；
具体的，向井内加放扶正器确保套管居中，套管包括多根，每下20-30根套管向井壁和套管之间灌注一次泥浆，中途至少保证循环钻进液两次，下完套管后调整钻井液性能，保证井底干净无沉砂；
步骤3、向套管内依次注入前置液、第一固井液、第二固井液后开始释放胶塞，利用胶塞刮下套管内壁上的第一固井液和第二固井液；施工时，压塞前将压塞管线冲洗至见到清水方可压塞，以上措施的实施均能有效避免残余水泥浆参与压塞造成井底留塞。
前置液包括冲洗液和隔离液，注入时先注入冲洗液，主要作用为清洗套管内残留的钻井液及井筒虚泥饼，组分为清水、表面活性剂、纤维素等物质的组合物，之后注入隔离液，作用是将钻井液与水泥浆隔离开，避免两者因性能不同发生反应，导致水泥浆性能急剧发生变化而引起闪凝等，导致事故的发生，其性能接近低密度水泥浆性能。第二固井液为高密度水泥浆。
步骤4、向套管内注入进行压塞液，直至碰压，固井结束。
压塞液为清水，采用清水直接压塞替浆，在替浆前加入压塞液，能减少留塞，其具有良好的悬浮性，避免替浆时套管残留的水泥浆沉淀，凝固，同时其自身具有良好的稳定性。
第一固井液按照质量分数包括如下组分：水泥40-50％、漂珠10-40％、微硅5-6％、粉煤灰20-35％、低密早强剂2.3-2.7％、缓凝剂0.3-0.7％、降失水剂2.3-2.7％。
减轻剂包括粉煤灰、漂珠、微硅、泡沫水泥浆、矿渣一种或几种的组合物。
优选的，减轻剂包括粉煤灰、漂珠及微硅，粉煤灰作为最广泛和廉价的减轻材料，最适宜用的浆体密度为1.50-1.60g/cm3；微硅密度较高，所以降密度范围有限，但其粒度细，能有效填充水泥粒径之间的空隙，大大降低水泥石的渗透率。粉煤灰的比表面积较大，该体系具有良好的稳定性，而其在配浆过程中所需水灰比较亦大，所以具有较好的流变性能，所配置的水泥浆临界返速较低，易实现紊流顶替。同时该体系具有一定的触变性，可以防止流体侵入地层，也可以阻止浆体中游离水渗入地层，这对提高上部低压易漏地层固井质量十分有利。
漂珠密度为0.6-0.7g/cm3，可将浆体密度降至1.3-1.45g/cm3，随着更低密度的人造空心微珠的出现，可将浆体密度降至1.0g/cm3左右；在一定的压力条件下，水泥浆中的水会进入漂珠导致密度增加，因此，在配置水泥浆时需注意搅拌方式，使水泥浆具有较佳的流动度，水灰比过大，则漂珠容易上浮，影响水泥浆的强度和均匀性，水灰比过小，水泥浆流动性差，不便施工。随着漂珠掺量的增加，水泥浆的水灰比也逐渐增加，稠化时间亦增加，水泥浆的密度虽然随之降低，但是凝结后的水泥石强度也逐渐降低，究其原因，一是漂珠加入后增加了水泥浆的水灰比，二是漂珠的加入提高了水泥浆的孔隙度，因此为了保证水泥石的强度等性能，就必须优选和控制漂珠的掺入量，如果掺入过度，会导致强度偏低和生产成本的增加，而掺入过少，则达不到降密度的效果，实验资料显示，漂珠的掺量应以10％-35％为宜。
微硅的引入使水泥石抗地层水侵蚀的能力有所增大，且抗侵蚀能力随微硅加量的增加而提高，因此用微硅水泥浆固井可以阻止地层水向套管侵蚀，使套管外表面不受地层水的腐蚀，有利于延长套管的使用寿命。
降失水剂为聚乙烯醇和/或聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸。水泥为三峡G级水泥。缓凝剂为有机磷酸盐或丙烯酰胺为主链的聚合物。低密早强剂的主要作用是提高早期水泥强度，缩短水泥凝固时间，有利于减少水泥漏失，大大提升固井质量。
通过以上方式，本发明的固井工艺，在下套管前进行承压试验，能提高井筒承压能力；粉煤灰、漂珠及微硅组成的减轻剂，与水混合后具有较好的流变性能，降低水泥浆的密度，能有效填充水泥粒径之间的空隙，大大降低水泥石的渗透率，提高上部低压易漏地层固井质量；并且成本低，适用于大面积的固井应用。
实施例1
步骤1、向井内注入钻井液进行承压试验，若发生井内渗漏，则对渗漏地层进行堵漏；
步骤2、将多根套管依次下至井底，向井内加放扶正器确保套管居中，每下20根套管向井壁和套管之间灌注一次泥浆，中途至少保证循环钻进液两次，下完套管后调整钻井液性能，保证井底干净无沉砂；
步骤3、向套管内依次注入前置液、第一固井液、第二固井液后开始释放胶塞，利用胶塞刮下套管内壁上的第一固井液和第二固井液；
第一固井液按照质量分数包括如下组分：三峡G级水泥50％、粉煤灰35％、漂珠10％、微硅5％、低密早强剂2.5％、有机磷酸盐为主链的聚合物0.5％、聚乙烯醇2.5％。
步骤4、向套管内注入进行压塞液，直至碰压，固井结束。
实施例2
步骤1、向井内注入钻井液进行承压试验，若发生井内渗漏，则对渗漏地层进行堵漏；
步骤2、将多根套管依次下至井底，向井内加放扶正器确保套管居中，每下22根套管向井壁和套管之间灌注一次泥浆，中途至少保证循环钻进液两次，下完套管后调整钻井液性能，保证井底干净无沉砂；
步骤3、向套管内依次注入前置液、第一固井液、第二固井液后开始释放胶塞，利用胶塞刮下套管内壁上的第一固井液和第二固井液；
第一固井液按照质量分数包括如下组分：三峡G级水泥45％、粉煤灰25％、漂珠20％、微硅5％、低密早强剂2.3％、丙烯酰胺为主链的聚合物0.55％、聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸2.4％。
步骤4、向套管内注入进行压塞液，直至碰压，固井结束。
实施例3
步骤1、向井内注入钻井液进行承压试验，若发生井内渗漏，则对渗漏地层进行堵漏；
步骤2、将多根套管依次下至井底，向井内加放扶正器确保套管居中，每下25根套管向井壁和套管之间灌注一次泥浆，中途至少保证循环钻进液两次，下完套管后调整钻井液性能，保证井底干净无沉砂；
步骤3、向套管内依次注入前置液、第一固井液、第二固井液后开始释放胶塞，利用胶塞刮下套管内壁上的第一固井液和第二固井液；
第一固井液按照质量分数包括如下组分：三峡G级水泥45％、粉煤灰20％、漂珠30％、微硅6％、低密早强剂2.7％、丙烯酰胺为主链的聚合物0.58％、聚乙烯醇2.3％。
步骤4、向套管内注入进行压塞液，直至碰压，固井结束。
实施例4
步骤1、向井内注入钻井液进行承压试验，若发生井内渗漏，则对渗漏地层进行堵漏；
步骤2、将多根套管依次下至井底，向井内加放扶正器确保套管居中，每下30根套管向井壁和套管之间灌注一次泥浆，中途至少保证循环钻进液两次，下完套管后调整钻井液性能，保证井底干净无沉砂；
步骤3、向套管内依次注入前置液、第一固井液、第二固井液后开始释放胶塞，利用胶塞刮下套管内壁上的第一固井液和第二固井液；
第一固井液按照质量分数包括如下组分：三峡G级水泥40％、粉煤灰20％、漂珠35％、微硅5％、低密早强剂2.7％、有机磷酸盐为主链的聚合物0.6％、聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸2.5％。
步骤4、向套管内注入进行压塞液，直至碰压，固井结束。
实施例1-4的第一固井液性能如下表：
Figure BDA0002262975060000071
Figure BDA0002262975060000081

Claims (8)

1.一种适用于气田的固井工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、向井内注入钻井液进行承压试验，若发生井内渗漏，则对渗漏地层进行堵漏；
步骤2、将套管下至井底，向井壁和套管之间灌入泥浆，充分循环钻井液；
步骤3、向套管内依次注入前置液、第一固井液、第二固井液后开始释放胶塞，利用胶塞刮下套管内壁上的第一固井液和第二固井液；
步骤4、向套管内注入进行压塞液，直至碰压，固井结束。
2.根据权利要求1所述的一种适用于气田的固井工艺，其特征在于，所述步骤2具体为：每下20-30根所述套管向井壁和套管之间灌注一次泥浆。
3.根据权利要求1所述的一种适用于气田的固井工艺，其特征在于，所述第一固井液按照质量分数包括如下组分：水泥40-50％、减轻剂45-55％、低密早强剂2.3-2.7％、缓凝剂0.3-0.7％、降失水剂2.3-2.7％。
4.根据权利要求3所述的一种适用于气田的固井工艺，其特征在于，所述减轻剂包括粉煤灰、漂珠、微硅、泡沫水泥浆、矿渣一种或几种的组合物。
5.根据权利要求4所述的一种适用于气田的固井工艺，其特征在于，所述减轻剂为粉煤灰、漂珠及微硅的组合物，所述粉煤灰占第一固井液的质量分数为20-35％，所述漂珠占第一固井液的质量分数为10-35％，所述微硅占第一固井液的质量分数为5-6％。
6.根据权利要求3所述的一种适用于气田的固井工艺，其特征在于，所述降失水剂为聚乙烯醇和/或聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸。
7.根据权利要求3所述的一种适用于气田的固井工艺，其特征在于，所述水泥为三峡G级水泥。
8.根据权利要求3所述的一种适用于气田的固井工艺，其特征在于，所述缓凝剂为有机磷酸盐或丙烯酰胺为主链的聚合物。
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