3）可压缩水泥
这种水泥有时又称为膨胀水泥或发气水泥。这是一 种增加孔隙压力的水泥浆。由发气剂和水泥浆混配而成， 发气剂通称为防窜剂。可压缩水泥浆不仅能增加孔隙压 力，还具有微膨胀的特性。在国外，哈里伯顿 （Halliburton）等公司已形成了Gascheck、D29等产品。 1980年哈里伯顿公司发表了它们在美国、加拿大及阿根 廷的使用情况，共计在套管、尾管等250次注水泥作业中 采用，成功率85.2％。国内的产品有KQ和QJ-625等，已 广泛在四川、中原、大庆、新疆等油田的高压油气井中 使用，取得了很好的效果。
少水泥柱高度，以减少水泥的失重值及其对窜流的影响。 但是，水泥封隔长度一般都会有一定要求，不能轻易改 动，或许可以改动但有限，因此该措施有较大的局限性。
使用双凝水泥
井内要封隔的水泥段较长时，为了防止窜流，可在 水泥柱各段范围内添加不同的外加剂以调节水泥浆的凝 固时间，使水泥浆从下到上逐渐凝固。常采用的是两凝 水泥。当下部速凝段处于危险状态时，上部缓凝段仍保 持较高的静液压力；而缓凝段降至水柱压力时，下部速 凝段早已凝固，从而防止窜流。该措施可行，所带来的 不便之处是水泥浆体系稍微复杂一点，有时更大的不便 不是水泥浆体系的实现而是现场施工不便。
可压缩水泥防窜的基本原理
防窜剂的基本材料是铝粉。 铝的性能很活跃，在酸碱作用 下都要产生氢气。由于水泥浆 呈碱性（pH值为12～13），当 防窜剂均匀地混拌在水泥浆中 时，在温度的作用下发气，气 体以极小的气泡均匀地分布在 水泥浆中，并借助于浆体胶凝 结构和/或失水引起的桥塞， 储存了一个附加压力，气泡内 所储存的压力可补偿水泥浆失 重所导致的压力降低，从而防 止窜流。
三、盐（膏）层固井问题
四、小间隙尾管固井问题
引 言
深井固井困难的主要原因在于：
① 井深，封固段长，同一裸眼井段中多个压力层系存在， 容易发生注水泥后环空窜流问题。 ② 地层复杂，地层流体也复杂 ，容易漏、涌，压力安全
窗口小，而且压力安全窗口难于准确确定（尤其是探 井），给注水泥设计和施工带来困难。
1）不渗透水泥体系
这是一种增加水泥对窜流的流动阻力 的水泥体系。根据对 窜流的流动阻力增加方法的不同，有以下几种不同类型的不渗 透水泥浆。
堵气剂
堵气剂的主要成份为胶乳等。胶乳是固体聚合物，将胶乳 分散在水中，并用阴离子表面活性剂和护胶凝剂加以稳定构成 堵气剂。胶乳微粒直径较小，为0.2μ m～0.5μ m，具有初期堵 塞水泥孔隙和形成薄膜的能力。当气体与水泥浆中的胶膜相接 触时，胶乳微粒将聚结在孔隙中，形成一种粘性的低渗透聚合 体和塑性膜，从而阻止了气体继续窜入环形空间的可能性。 ARCO石油天然气公司使用这种非渗透性水泥在美国等地进行了 60多次的套管和尾管固井，成功率为93％。在国内，海洋上使 用同类产品G600同样取得了较好的效果。
候凝时井口环空加压
候凝时井口环空加压以弥补水泥浆失重引起的压力 降。
该措施的局限性是，当井下有薄弱易漏层时、或上 层套管下得比较浅时，所施加的压力有限或根本不能加 压。 尤其是井下上部有薄弱易漏层时，所能憋压的当量 密度有限。
固井时增大环空内钻井液的密度
采取这一措施是基于这样的考虑：在井下某一位置， 水泥浆失重后对地层作用的压力是水泥段失重后的压力 与上部钻井液段压力之和，因此，增大环空内钻井液的 密度可以增加对地层的压力，从而有利于防窜。该措施 目前基本上未应用，因为一般固井时增大井内钻井液的 密度都不利于提高注水泥顶替效率，因为增大钻井液密 度使水泥浆与钻井液之间的密度差减小，且一般情况下 增大钻井液密度也会使钻井液的粘度增加，这些都不利 于水泥浆对钻井液的顶替。
使用多级注水泥技术
这一技术的原理与固井时增大环空内钻井液密度措 施的原理类似。因为水泥浆最终要失重到静水柱压力， 而一般钻井液密度比清水的密度大；当采用多级注水泥 技术先注下面一级时，该级上面是钻井液；因此，该级 水泥在凝结过程中，当水泥浆失重到静水柱压力时，其 对地层的压力比一次性注水泥时的大，所以有利于防窜。 而注上面级次的水泥时，下部目的段水泥已经凝结。目 前一般采取的是双级注。由于对分级箍质量的担心，且 施工复杂一些，所以在为了防窜而选用多级注时一般都 非常慎重。
界面窜流；
③ 由于失重而经水泥基体（包括两个交界面间）窜流。
2、防止注水泥后环空窜流的措施途径 （1）防止由于钻井液被顶替不完全而经钻井液窜槽 通道窜流
提高注水泥顶替效率
实际上提高注水泥顶替效率是任何井提高固井质量 的基本前提。
（2）防止由于泥饼或微环隙存在而经水泥与地层和/或 套管交界面窜流 主要措施： ① ② ③ 安泥饼刷清除泥饼（特别是假泥饼）； 注水泥时使用前置液冲蚀泥饼； 使用套管外封隔器进行层间的机械封隔；
2）缩短过渡时间的水泥浆体系
从原理上而言，这种水泥体系主要是增加水泥对窜
流的流动阻力。 直角稠化水泥
直角稠化水泥在初凝前保持较小的稠度，作用在地 层上的压力基本上全部为浆柱压力。胶凝强度的增加， 无平缓的变化阶段，而是很快增加到240Pa，过渡时间极 短，一般在几十秒到1min～2min内。胶凝强度的突然增 加，说明水泥浆的快速水化和迅速凝固，水泥石的渗透 率降低得很低。
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模拟地层压力
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热烈祝贺
中石化 南方海相钻井技术交流 与深井固井术研讨会
隆 重 召 开
“中石化南方海相钻井技术交流及深井固井技术研讨会 ”交 流
关于深井固井的几个问题
西南石油大学 邓建民井困难的主要原因）
一、深井固井防窜问题 二、易漏、易涌，窄压力安全窗口 下的平衡压力固井问题
触变性水泥
触变性水泥有以下主要特点：首先，水泥浆初期的 胶凝强度主要是由于浆体结构的形成，而不是凝结引起， 胶凝强度具有可逆的性质，即静止变稠，开泵循环变稀。 其次，触变水泥的过渡时间比一般水泥低一半以上。当 胶凝强度增长至240Pa时，静液压力并未低于地层压力， 起到了防窜的作用。 Conoco公司从1983年开始在德克萨斯州进行了15口 尾管及2口套管固井均取得成功，尾管顶部封固得也好， 整个声幅测井及固井质量良好，未发生气窜问题。美国 DS公司生产的D53、D111及Hallibuton公司生产的ThixSet 31都属于这种类型。
气阻剂（FLOLOK）
FLOLOK利用桥堵剂和聚合物的特殊作用，堵塞水泥 孔隙的喉道，增加孔隙阻力和限制孔隙中自由水的流动， 防止了气体的侵入。北美Wester公司利用这种非渗透性 水泥，在美国和墨西哥的84次注水泥作业中，获得了 90.5％的成功率。
微粒硅水泥
这是80年代中期为解决北海油田浅气层固井的气窜问题， 由Statoil公司研究的低密度不渗透水泥浆体系。 微粒硅的主要成份为85％～98％的非晶质二氧化硅。微 粒硅极细，其直径范围为0.02μ m～0.5μ m，平均直径约为 0.15μ m，为水泥颗粒直径的1％，比表面积约为15m2/g～ 25m2/g，为水泥的50～80倍。 微粒硅防气窜的作用有两个方面，一是不同粒度级配的 微粒硅堵塞在水泥石的微孔隙中，降低了基体的渗透率；另 一方面是，粒度极小的微粒硅被束缚在孔隙的自由水中，增 加了流动阻力。国内长庆油田使用这种水泥，在207口固井中， 成功率在90％以上。它不仅较好地解决了气窜问题，还很好 地解决了地层漏失和地下水的腐蚀问题。
前八个主要是客观环境，有的通过技术进步可以降低其难度，而 后二者应该是可以改进的。
因此，深井固井时需要解决如下主要问题： ① 深井固井防窜问题； ② 易漏、易涌，窄压力安全窗口下的平衡压力固井问题； ③ 水泥环抗H2S、C02、腐蚀性地层水的问题； ④ 针对盐（膏）层的固井问题； ⑤ 良好性能的恒超低密度水泥浆、高与超高密度水泥浆 的实现问题； ⑥ 深部小间隙固井问题； ⑦ 高密度钻井液条件下的提高顶替效率问题； ⑧ 长封固段上部封固质量的保证问题； ⑨ “大肚子”和/或“糖葫芦”井段的固井质量问题。
构，该两措施的原理都是依靠振动破坏水泥浆的胶凝结 构，从而达到降低失重的目的。有成功案例报道，但未 见推广使用。
上述方法当环空内存在桥堵情况（可由井径缩小处 水泥沉降、某一高渗层处水泥浆快速失水等导致）时不 能保证成功，因为桥堵将使上部的压力不能有效地向下 部传递。另外，关于管外封隔器，对于封隔器以下的井 段，管外封隔器相当于人为桥塞，对封隔器以下井段的 防窜可能反而不利，因此其一般只能封下部为单一压力 系统的地层。
（5）使用防窜水泥浆防止环空窜流
采用防窜水泥浆体系是比较有效的方法。防窜水泥又可 分为几类。
—— 不渗透水泥体系
—— 缩短过渡时间的水泥浆体系 —— 可压缩水泥体系
水泥浆在凝结过程中不发生窜流的条件是：
水泥孔隙压力 + 水泥对窜流的流动阻力＞地层压力
一般，地层压力不可改变，不同防窜水泥浆体系的防窜 原理要么是增大水泥孔隙压力，要么是增加对窜流的流动阻 力，有的或者二者兼之。
③ 盐（膏）层段固井，封固盐（膏）层的良好性能水泥浆
的实现比较困难。
④ 井底温度压力高（或温度高、压力梯度小），良好性能 水泥浆的实现比较困难（水泥浆密度高与超高或超低，
温度压力对水泥浆的动、静态性能均有影响）。
⑤ 下部井段固井时，往往是小间隙固井（大部分是尾管 固井），固井质量难以保证。最突出的是5″尾管。
⑥ 钻井液密度高、粘度高、切力高，给提高顶替效率带 来困难。 ⑦ 封固段长，上下温差大，上部封固质量不易保证。 ⑧ 地层不稳定，井径易扩大甚至扩大严重（包括探井试 油导致的井径扩大），最不利的是出现“糖葫芦”井 眼情况。 ⑨ 国内抗高温水泥外加剂、深井固井工具与附件不尽如 人意。 ⑩ 部分施工队伍的设备有时成为制约因素。
上述各问题，在深井的一次固井中有可能出现，有时可能 几个问题同时出现，这时，深井固井的难度就更大。
一、深井固井防窜问题
1、注水泥后的环空窜流
注水泥后环空窜流现象：井口环空涌、喷