固井水泥浆施工设计

陈超

摘要：某井构造位于济阳坳陷沾化凹陷孤北潜山带中部，属一口预探定向井，四开设计井深：5008m，四开完钻井深：4953m，四开完钻层位：奎山段，套管下深：4952m。固井水泥浆施工重点是压稳、防漏和提高顶替效率。

关键词：固井技术；水泥浆；施工设计

1基本资料

表1 井身结构及套管程序

开钻 次序	钻头尺寸井深 mmm	套管尺寸下深 mmm	钢级	壁厚 mm	扣型	封固井段 m
一开	444.5204.5	339.7204.17	J55	9.65	短圆	0-204.5
二开	311.22572	244.52571.95	P110/P110T	11.99	长圆/TPCQ	0-2572
三开	215.9×4487	177.8（2422-4486）	P110/P110T	10.36	TPCQ	2422-4487
四开	152.4×4953	114.3（4335-4952）	P110	8.56	TPCQ	4335-4952

2水泥浆体系

2.1水泥浆用量（裸眼段按钻头尺寸5%附加）

名称	项目	封固井段(m)		套管外径 mm	井眼直径 mm	单位环容 l/m	段长 m	段容积 m³
		自	至
水泥浆	重叠段	4335	4487	114.3	157.08	9.09	152	1.38
	裸眼段	4487	4953	114.3	160.35	9.93	466	4.63
	管内水泥塞	4922	4952	114.3	97.18	7.41	30	0.23
	合计							6.24

2.2水泥浆体系设计

名称	封固井段 （m）	计算量 （m³）	设计量 （m³）	体系名称	设计密度（g/cm3）
领浆	超返量		3.0	低密高强	1.45
尾浆	4335～4953	6.27	7.0	低密高强	1.50
合计	618		10.0	注：附加约3.5m³。

为保证悬挂器喇叭口固井质量，领浆附加3.5方，钻杆与上层套管环空容积为11.26l/m占环空长度约为355米，在244.5mm套管内和127mm钻具环容为25.5l/m，环空高度约为157m。

2.3前置液及保护液设计

液体类型	密度g/cm³	所占高度m	体积m³
前置液（冲洗型）	1.05	302	3.0
前置液（隔离型）	1.05	201	2.0

3水泥浆设计

3.1水泥浆试验要求

试验水质：现场水	水泥类型：齐银G级
试验条件：140℃×60MPa	升温升压时间：70min

3.2水泥浆性能要求

领浆

性能	低密高强体系
密度（g/cm3）	1.45
稠化时间（min）	280-400
API滤失量 （ml）	<100
游离液（%）	<0.4
初始稠度（BC）	<20

尾浆

性能	低密高强体系
密度（g/cm3）	1.50
稠化时间（min）	150-200
API滤失量 （ml）	<50
游离液（%）	<0.4
48小时抗压强度MPa（152℃，58MPa）	>14.0
初始稠度（BC）	<30

3.3相容性试验要求

试验条件

试验条件：140℃×60MPa

升温升压时间：70min

钻井液、前置液、水泥浆相容性试验

混合流体（体积比）		稠化时间（min）
领浆：钻井液：前置液	1:1:1	≥300
领浆：钻井液	1:1	≥320
领浆：前置液	7:3	≥300

水泥浆试验

4水泥浆施工技术措施

4.1压稳

做好压稳计算，确保固井全过程及侯凝期间地层压稳；候凝期间，根据水泥浆稠化和胶凝时间，环空适当加压保证压稳。拔出中心管循环出附加水泥浆后，大排量循环钻井液6小时以上，关井观察井口，保证在尾浆失重情况下的压稳。

4.2防漏

严格控制套管下放速度，避免激动压力压漏地层，每根套管纯下放时间不少于30s，送入钻具每柱不少于90s，及时灌浆并观察返浆情况。调整好前置液和水泥浆流变性能，降低流动阻力，降低固井漏失风险。固井施工过程控制注替排量不大于循环排量，做到施工连续，减少停顿和压力波动。拆掉悬挂器卡瓦，增大过流面积，减低流动阻力，防止漏失。

4.3提高顶替效率

固井前调整钻井液性能，在确保井下正常的前提下降低钻井液的粘切。采用冲洗+隔离型前置液，有效隔离钻井液与水泥浆，同时具有较好的冲洗和顶替效果。设计附加2.5m³水泥浆（领浆），增加水泥浆接触时间，提高顶替效率。

4.4其他措施

送入钻具用两个标准通井规通径，（127mm专用；101.6mm专用）下完套管后，测量循环周，核实水泥浆量；替浆前期采用钻井液顶替，使尾管内以及悬挂器以上300m钻杆内用清水充填，保证拔出中心管后循环期间超返水泥浆不会被钻井液污染；替浆采用量罐、流量计和累计泵冲共同计量，以量罐为主，确保顶替量准确。

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