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user: 3. 固井关键技术措施 3.1. 高密度双膨胀水泥浆体系的研发 G级油井水泥颗粒粒径为100 μm左右，水化所需的水量为25%左右，而在配制水泥浆所需的最小水灰比为44%，因而水泥颗粒之间存在许多自由水，水泥凝固后形成很大的胶空状现象，固井后最终会导致水泥石体积收缩，造成水泥石与套管的剥离，产生微间隙，在高压气井中易形成通道导致气窜，因此，需在水泥浆中加入膨胀剂解决水泥石收缩性。 通过实验优选晶格膨胀剂和气锁膨胀剂，晶格膨胀剂通过与水泥反应生成钙矾石，钙矾石晶体的成长会吸水引起水泥石体积膨胀；气锁膨胀剂是铝粉通过包被剂包裹，在一定温度下与水泥反应可生成H 2 ，可补充水泥石体积收缩，另可起到降低水泥浆“失重”的作用，在晶格膨胀剂和气锁膨胀剂的双重作用下，有效控制了水泥石的收缩，两种膨胀机加入高密度和常规水泥浆 [ 9 ] 中，其配方如下： 领浆：JHG + 40%赤铁矿粉 + 1.5%晶格膨胀剂 + 1.3%气锁膨胀剂 + 2.5%降失水剂 + 1.5%缓凝剂+ 0.5%分散剂 + 3.0%纳米填充剂 + 1.0%弾塑剂 + 0.45%水； 尾浆：JHG + 1.5%晶格膨胀剂 + 1.3%气锁膨胀剂 + 2.5%降失水剂 + 0.5%缓凝剂 + 0.5%分散剂 + 3%纳米填充剂 + 1.0%弾塑剂 + 0.42%水，水泥浆性能见表1。 Table 1 Performance of high-density double-expansion cement slurry syste 密度 g/cm 3 API失水 mL 析水 mL 48 h强度MPa 100℃ × 20.7 MPa 六速旋转读数 93℃ × 20 min 稠化时间，min 85℃ × 50 MPa 膨胀率 上下密度差 g/cm 3 2.15 30 0 25.2 −/174/134/76/8/6 245 0.01% 0.01 1.93 28 0 38.1 −/265/186/116/15/14 95 0.03% 0 表1. 高密度双膨胀水泥浆体系性能 从上表可以看出该领尾浆体系膨胀率均为正值，失水小于等于30 mL，自由水为0，强度大于14 MPa，上下密度差也能控制在0.02 g/cm 3 范围内，满足于沙溪庙组地层固井的需求。 3.2. 高密度前置液的优化 西南工区所应用的驱油隔离剂有4种，通过评价优选出性价比较高的作为使用目标。 实验方法：将320目水砂纸在钻井液中浸泡15 min，用捆扎带固井在流速粘度计转轴上，再将所配隔离液经85℃养护20 min后，使用六速粘度计300转/min对试样冲洗10 min，对比砂纸的洁净程度，优选出所需隔离液体系。 方案1：400 g水 + 2.5%悬浮剂 + 200%重晶石粉 + 5%驱油剂，4种驱油剂效果测试结果见图2。 图2. 方案1评价测试结果 从评价效果来看，1#试样和4#试样冲洗效果较好，2#和3#试样冲洗效果较差。 为增加隔离液的物理冲刷，在隔离液中加入石英砂。石英砂颗粒越大，对井壁的冲刷效果越明显，但大颗粒容易产生沉降，需要增加悬浮稳定剂的加量，同时也会使隔离液稠度增加，不利于泵送。因此，选择在隔离液中加入80~120目石英砂，并通过试验观察隔离液的流变性能、沉降稳定性及冲刷能力来确定石英砂的加量，结果见表2。 Table 2 Effect of different dosage of quartz sand on isolation flui 隔离液密度 g/cm 3 配方 密度差 g/cm 3 冲刷能力 2.10 水 + 2.5%悬浮剂 + 220%重晶石粉 0.03 弱 水 + 2.5%悬浮剂 + 208%重晶石粉 + 10%石英砂 0.02 一般 水 + 2.5%悬浮剂 + 196%重晶石粉 + 20%石英砂 0.02 较好 水 + 2.5%悬浮剂 + 186%重晶石粉 + 30%石英砂 0.02 较好 表2. 不同加量的石英砂对隔离液的影响 由表2可以看出，加入石英砂可以提高隔离液的冲刷能力，而加入过多的石英砂则会导致隔离液稠度增加、流动性变差，影响泵送，所以石英砂较为合适的加量为20%。用与方案1相同的试验方法评价方案2，结果见图3。 方案2：400 g水 + 2.5%悬浮剂 + 196%重晶石粉 + 20%石英砂(80~120目) + 5%驱油剂 图3. 方案2评价测试结果 从试验结果可以看出1#试样和4#试验冲洗效果比方案1有所改善，主要是由于石英砂的加入，增加了物理冲刷效果，物理和化学冲洗的相互作用下提高了冲刷效果。 通过上述实验，优选1#试样中的悬浮稳定剂和清油型冲洗剂，悬浮稳定剂主剂由高分子聚合物、表面活性剂、热稳定剂按比例组成，其室内最高密度可配2.30 g/cm 3 ，沉降稳定性小0.03 g/cm 3 。清油型冲洗剂含有大量复合表面活性剂，可与烃链分子形成分子间力，降低界面张力，渗入油膜内部，产生润湿、逆乳化、亲水增溶作用，加速油膜的分离，使油膜分散悬浮于冲洗隔离液中，从而将其清除；常规加重剂一般选用4.0~4.2 g/cm 3 重晶石，但为了增加物理冲刷效果，加入80~120目密度2.65 g/cm 3 石英砂，石英砂按20%比例加入，可使沉降稳定性与物理冲刷均满足设计要求。 其冲洗液配方为：水 + 2%悬浮剂 + 5%清油型冲洗剂；密度2.10 g/cm 3 加重配方：水 + 196%重晶石+ 20%石英砂 + 3% WH-2 + 5% WH-5，性能见表3。 Table 3 High density increases the performance of the isolato 密度g/cm 3 六速旋转读数 93℃ × 20 min 68℃ × 50 MPa混浆稠化时间实验，min 冲洗效率 % 上下密度差 g/cm 3 1:1 1:1:1 7:2:1 1:2:7 2.10 192/123/96/64/13/9 >300 >300 >300 >300 >95 0.01 表3. 高密度加重隔离液性能 说明：① 混浆实验比例顺序为领浆：隔离液：钻井液；② 冲洗效率是用320目水砂纸固定在六速黏度计外筒，68℃在钻井液中浸泡20 min，用300 r/min在隔离液中冲洗10 min，与原砂纸进行对比。 由于大量表面活性剂对领浆、钻井液不同比例混浆实验均可大于领浆自身稠化时间，上下密度差小于0.03 g/cm 3 ，冲洗效率大于95%，满足了隔离液设计要求。 3.3. 提高顶替效率措施 1) 通井时，在井斜40˚~50˚和70˚~89˚以30 L/min排量做分段循环和短程起下钻，旋转活动钻具，以破坏岩屑床；通井到底后，用15 m 3 密度与钻井液相当，粘度150 S以上并加入1%~2% 10~15 mm长纤维的稠钻井液循环一周，将井内沉砂携带干净。 2) 优化钻具结构，采用φ139.7 mm加重钻具加φ139.7 mm钻具送入，替换原φ127 mm钻具，以降低循环摩阻，增大循环排量； 3) 下完套管后循环时改善钻井液的流动性能，动切降至10 Pa以内，粘度 ≤ 65 S，施工前注入30 m 3 粘度 ≤ 50 S、动切 ≤ 8 Pa、PH ≤ 8，具有抗钙性、冷却、不含油的先导泥浆，提高顶替效率； 4) 采用双车大排量注灰，使注灰过程水平段的上返速度大于0.9 m/s，确保水平段在注灰过程中达到紊流； 5) 水平段和大斜度段采用整体式弹性扶正器，水平段大斜度段每2根套管加1只、直井段每3根加1只装刚性螺旋扶正器。 3.4. 防气窜技术措施 1) 实际了解钻井过程中掉块情况，与同类型井做参考，再不测井径的条件西啊，确保尾浆能有效封至气顶，领浆返出悬挂器； 2) 拔出中心管，采用大于40 L/min排量循环，利用循环摩阻对下部水泥浆加压； 3) 如回压凡尔正常，未井漏，则不留上塞，防止钻穿水泥塞后，尾管内压力突然释放，套管快速收缩，水泥环弾性变化速度慢，易造成微间隙； 4) 水泥浆循环干净后第一时间加回压，回压值应考虑水泥浆全井段失重，最终回压值应大于或等于该失重值。