高温高压概念
塔里木油田油气井一般比较深， 塔里木油田油气井一般比较深，地层压 力较高，温度梯度较低。结合油田实际， 力较高，温度梯度较低。结合油田实际， 认定地层孔隙压力＞ (10000psi)， 认定地层孔隙压力＞69MPa (10000psi)， 或地层孔隙压力系数＞1.80， 或地层孔隙压力系数＞1.80，井底温度 ＞130℃（BHCT＞110℃）都为高温高压 130℃（BHCT＞110℃） 井。
水泥、 水泥、外加剂品种多
12 1/4″ 9 5/8″ 8 1/2″ 7″ 5 7/8″ 5″
3.95mm
11.1mm
气窜的潜在性
一 高温高压深井固井设计基本原则
1 高温高压深井固井设计的基本原则包含对如下问题的考虑 1）高温高压深井固井的难点分析 井底循环温度（BHCT） 2）井底循环温度（BHCT）的准确计算 3）高密度水泥浆的稳定性设计 4）提高技术套管固井质量问题 大段、 5) 大段、多套岩盐层复合盐层固井关键技术的应用 6）提高深井固井成功率的有效措施 窄压力窗口（易喷易漏） 7）窄压力窗口（易喷易漏）井固井要求 8）深井尾管长水泥段温差过大如何固井的问题
高温高压深井固井设计基本原则
稠花时间=泵送时间+1小时的安全余量。 +1小时的安全余量 5. 稠花时间=泵送时间+1小时的安全余量。 6. 对尾管固井都根据尾管顶部的BHST和压力做水泥浆强度试验从而规 对尾管固井都根据尾管顶部的BHST和压力做水泥浆强度试验从而规 BHST 定最短的候凝时间。顶部强度不得低于500psi/24hr 3.5MPa/24hr）。 500psi/24hr（ 定最短的候凝时间。顶部强度不得低于500psi/24hr（3.5MPa/24hr）。 控制水泥浆失水量。用于层间的封隔， 7. 控制水泥浆失水量。用于层间的封隔，不管是技术套管还是生产套管规定 水泥浆失水量在100mL以下；尾管固井30mL以下。 100mL以下 30mL以下 水泥浆失水量在100mL以下；尾管固井30mL以下。 尾管顶部按国外的先进方法留60~152m的水泥塞。 60~152m的水泥塞 8. 尾管顶部按国外的先进方法留60~152m的水泥塞。 顶替速度应小于1.5m/min 1.5m/min。 符合国外专家提出的低替速技术, 9. 顶替速度应小于1.5m/min。 符合国外专家提出的低替速技术,他们已经验 证过,如果泵速在0.79~1.29m /min,可能破坏井眼 激动压力压漏地层。 可能破坏井眼, 证过,如果泵速在0.79~1.29m3/min,可能破坏井眼,激动压力压漏地层。 隔离液密度低于水泥浆而高于钻井液至少0.12g/cm 10. 隔离液密度低于水泥浆而高于钻井液至少0.12g/cm3，隔离液长度占环形空 230m接触时间不少于10min。 接触时间不少于10min 间230m接触时间不少于10min。 处理泥浆按国外的最佳要求：泥浆塑性粘度≦5.7帕 泥浆屈服值≦ 11. 处理泥浆按国外的最佳要求：泥浆塑性粘度≦5.7帕；泥浆屈服值≦2.39 泥浆失水量≦5mL。 帕；泥浆失水量≦5mL。 如果地层含有H 12. 如果地层含有H2S和CO2应按复杂井处理 13. 如果是大套盐膏层或长尾管长水泥浆段固井应使用新的固井方法
水泥浆性能设计要求
自由水的测量： 8. 自由水的测量： 规范中只要求确定G级和H级水泥的自由水， 在API 规范中只要求确定G级和H级水泥的自由水， 但在大斜度井中注水泥， 但在大斜度井中注水泥，自由水是一个主要的考虑因 素，因为套管顶部一侧的液体成为井内流体窜槽的通 在高温井中测试自由水的步骤， 道。在高温井中测试自由水的步骤，把水泥浆加热到 井低循环温度，而后冷却到194℉ 90℃）， 194℉（ ），再把它 井低循环温度，而后冷却到194℉（90℃），再把它 倒入250ml 的量筒用塑料薄摸把顶部封闭以防蒸发。 倒入250ml 的量筒用塑料薄摸把顶部封闭以防蒸发。 最后按API规范要求，在室温73 API规范要求 73± 最后按API规范要求，在室温73±2℉ 22.8℃±1.1℃） （22.8℃±1.1℃） 把量筒保持与注水泥的井眼具有 相同的倾斜角，静置2hr,析出水量。（ 2hr,析出水量。（API 相同的倾斜角，静置2hr,析出水量。（API SPEC 10 第五版） 第五版）
1级为高温高压井，定义是油藏的压力为15000psi， 级为高温高压井，定义是油藏的压力为15000psi， 15000psi 温度为350℉（176℃）； 温度为350℉ 176℃）； 350 2级为“超”高温高压井，油藏压力为20000psi，温 级为“ 高温高压井，油藏压力为20000psi， 20000psi 度为400℉ ），墨西哥湾的深水油气井都属 度为400℉（204℃ ），墨西哥湾的深水油气井都属 400 于2级； 3级为“极端”高温高压井，油藏压力高达30000psi, 级为“极端”高温高压井，油藏压力高达30000psi, 温度高达500℉ 温度高达500℉（260℃ ）。 500
高温高压井潜在的问题
地层孔隙压力/破裂压力窗口窄（ 地层孔隙压力 破裂压力窗口窄（钻井液密度安 破裂压力窗口窄 全窗口小）， ），井漏 全窗口小），井漏 井身结构复杂， 井身结构复杂，
小间隙,固井工艺复杂 小间隙,
17 1/2″ 13 3/8″
钻井液性能差， 钻井液性能差，清除 水泥浆体系复杂， 水泥浆体系复杂，
抗压强度实验。 5. 抗压强度实验。 恢复钻进、 恢复钻进、射孔等对于抗压强度的要求是非常重要 的。当井下循环温度大大地超过水泥柱顶部温度 水泥柱顶部强度的增长可能成问题。 时，水泥柱顶部强度的增长可能成问题。当固尾管 时常常发生这种现象。 时常常发生这种现象。在这种情况下还应该测量水 泥柱顶部抗压强度的增长。 泥柱顶部抗压强度的增长。
水泥浆性能设计要求
流变性： 7. 流变性： 特别指出的是，因为泵注水泥时， 特别指出的是，因为泵注水泥时，水泥常常 承受的是较低的剪切速率， 承受的是较低的剪切速率，目前主要使用的 是较低转速的读数，特别是200rpm 200rpm和 是较低转速的读数，特别是200rpm和100rpm 的读数。只要有可能， 的读数。只要有可能，现在的水泥流变性都 是在井下循环温度下测量的。 是在井下循环温度下测量的。
高温高压深井固井设计基本原则
（不同公司在高温井中水泥浆设计） 不同公司在高温井中水泥浆设计） 1.美国西方公司在高温井中水泥浆设计： 1.美国西方公司在高温井中水泥浆设计： 美国西方公司在高温井中水泥浆设计 BHCT132℃： 级水泥+35%硅粉+0.8%降失水剂+0.75% +35%硅粉+0.8%降失水剂+0.75%的缓 BHCT132℃：H级水泥+35%硅粉+0.8%降失水剂+0.75%的缓 凝剂+0.02%消泡剂+46%淡水，配成常规密度的水泥浆。 +0.02%消泡剂+46%淡水 凝剂+0.02%消泡剂+46%淡水，配成常规密度的水泥浆。 BHCT190℃： 级水泥+35%硅粉+0.8%降失水剂+0.4% +35%硅粉+0.8%降失水剂+0.4%分散 BHCT190℃： H级水泥+35%硅粉+0.8%降失水剂+0.4%分散 适量的缓凝剂+0.02%消泡剂+加重材料， +0.02%消泡剂 剂+适量的缓凝剂+0.02%消泡剂+加重材料，配成高密度的 水泥浆。 水泥浆。 2.中东阿布扎比地区在BHCT超过221℃的水泥浆设计： 中东阿布扎比地区在BHCT超过221℃的水泥浆设计： 中东阿布扎比地区在BHCT超过221℃的水泥浆设计 G+35%硅粉+0.5%降失水剂+3.5%缓凝剂 改性磺化液体） 硅粉+0.5%降失水剂+3.5%缓凝剂（ G+35%硅粉+0.5%降失水剂+3.5%缓凝剂（改性磺化液体） +3.5%的增强剂+20.6L/袋的水 的增强剂+20.6L/袋的水， +3.5%的增强剂+20.6L/袋的水，可配成如下性能的水泥 ——淡水水泥浆密度 淡水水泥浆密度： 造浆率：43L/袋 浆——淡水水泥浆密度：2.53g/cm3，造浆率：43L/袋， 稠花时间3 50，抗压强度： 稠花时间3：50，抗压强度：34.5MPa/24hr@238℃
高温高压深井固井设计基本原则
2. 抗高温水泥浆设计 注意配方、性能、水泥量：选用API水泥， API水泥 注意配方、性能、水泥量：选用API水泥，合理的缓凝 衰退的外加剂和加重材料。 剂，防止强度 衰退的外加剂和加重材料。例如温度高于 110℃， 强度衰退剂。 110℃，可选用硅粉作防止 强度衰退剂。根据使用经 各用17.5%的粗、 17.5%的粗 验，各用17.5%的粗、细硅粉的配方有较好的流动性和防 窜效果。细目硅粉的波特兰水泥在315℃ 315℃有 窜效果。细目硅粉的波特兰水泥在315℃有3年以上的强 度稳定性。 度稳定性。 3. 超深井尾管固井水泥浆设计重点在于解决尾管尾管顶部 的水泥强度发展问题。 的水泥强度发展问题。 4. 大套岩盐层固井设计关键技术是使用阴离子聚合物水泥 浆。
水泥浆性能设计要求
失水实验。在失水实验中是在1000psi 7MPa)的压差进 1000psi（ 6. 失水实验。在失水实验中是在1000psi（7MPa)的压差进 行的。控制失水就是控制滤饼的渗透率。 行的。控制失水就是控制滤饼的渗透率。动态条件下的 失水量比静态的失水量高， 失水量比静态的失水量高，目前可在动态中测量失水 量。 在作业中控制失水的要求和程度是很关键的， 在作业中控制失水的要求和程度是很关键的，下面给出 了挤水泥失水量的具体要求， 了挤水泥失水量的具体要求，也适用于套管固井。
水泥浆性能设计要求
失水控制） （失水控制）
（1) （2) （3) （4)