ＩＳＳＮ　ｌＯ０８—９４４６　ＣＮｌ３一ｌ２６５／ＴＥ　承德石油高等专科学校学报　第１３卷第３期，２０１１年９月　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｈｅｎｇｄｅ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　Ｖｏ１．１　３，Ｎｏ．３，Ｓｅｐ．２０１　１　

低密度水泥浆固井技术在　

哈拉哈塘区块的应用　

鲜　明　，郑渊云　，李　然　，苏文宸。　

（１．塔里木第二勘探公司固井队，新疆库尔勒８４１６０４；　

２．西南石油大学，四川成都６１００５９；　

３．川庆钻探井下作业公司，四川成都６１００５９）　

摘要：在塔北哈拉哈塘区块固井作业中，由于二开裸眼段长，揭开产层后地层压力系数低，存在裂缝型、溶洞　

型碳酸盐岩地层，采取常规密度水泥浆固井，极易诱发井漏，导致固井失败。通过分析该区块地质特点，根据　水泥浆体的颗粒级配理论，优化工艺，采用低密度高强度水泥浆封固了长裸眼段。１８口探井二开长裸眼段水　泥浆返高全部合格，缩短了钻井周期，提高了固井质量。　关键词：哈拉哈塘；固井；低密度水泥浆　中图分类号：ＴＥ２５６　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００８—９４４６（２０１１）０３—０００８—０６　

Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｌｏｗ　Ｄｅｎｓｉｔｙ　Ｓｌｕｒｒｙ　Ｃｅｍｅｎｔｉｎｇ　

Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｉｎ　ＨａＲａ　ＨａＴａｎｇ　Ａｒｅａ　

ＸＩＡＮ　Ｍｉｎｇ　，ＺＨＥＮＧ　Ｙｕａｎ．ｙｕｎ　，ＬＩ　Ｒａｎ　，ＳＵ　Ｗｅｎ—ｃｈｅｎ　

（１．２　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　Ｃｏｍｐａｎｙ　ｏｆ　ＰｅｔｒｏＣｈｉｎａ　Ｔａｒｉｍ　Ｏｉｌｆｉｅｌｄ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｋｕｅｒｌｅ　８４１６０４，　

Ｘｉｎｊｉａｎｇ，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ　６　１　００５９，Ｓｉｃｈｕａｎ，Ｃｈｉｎａ；　３．Ｄｏｗｎｈｏｌｅ　Ｓｅｒｖｉｃｅｓ　Ｃｏｍｐａｎｙ　ｏｆ　ＣＮＰＣ　Ｃｈｕａｎｑｉｎｇ　Ｄｒｉｌｌｉｎｇ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏｍｐａｎｙ　

Ｌｉｍｉｔｅｄ，Ｃｈｅｎｇｄｕ　６１００５９，Ｓｉｃｈｕａｎ，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｅｃａｕｓｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｌｏｎｇ　ｕｎｃａｓｅｄ　ｈｏｌｅ，ｌｏｗ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｆａｃｔｏｒ　ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｆｒａｃｔｕｒｅｄ　ｏｒ　ｃａｖｅｄ　ｃａｒｂｏｎａｔｅ　ｒｏｃｋ，ｌｏｓｔ　ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｅａｓｙ　ｔｏ　ｏｃｃｕｒ　ｉｆ　ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ　ｃｅｍｅｎｔ　ｓｌｕｒｒｙ　ｗｉｔｈ　ｄｅｎｓｉｔｙ　ｏｆ　１．９０ｇ／　

ｃｍ３　ｉｓ　ｕｓｅｄ，ｏｒ　ｅｖｅｎ　ｌｅａｄ　ｔｏ　ｆａｉｌｕｒｅ　ｉｎ　ｃｅｍｅｎｔｉｎｇ　ｏｆ　ＨａＲａ　ＨａＴａｎｇ　ｒｅｇｉｏｎ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　

ｏｆ　ｔｈｅ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｅｍｅｎｔ，　ｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅ　ａｎｄ　ｍｉｃｒｏｓｉｌｉｃａｔｅ　ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｃｅｍｅｎｔｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｅ　ｐｕｒｐｏｓｅ　ｏｆ　ｃｅｍｅｎｔｉｎｇ　ｌｏｎｇ　ｕｎｃａｓｅｄ　

ｈｏｌｅ　ｗｉｔｈ　ｌｏｗ　ｄｅｎｓｉｔｙ　ｓｌｕｒｒｙ　ｉｓ　ａｃｈｉｅｖｅｄ．Ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｙｅａｒ　ｏｆ　２００９　ａｎｄ　２０　１　０，ｉｎ　Ｈａｒａ　Ｈａｔａｎｇ　ａｒｅａ，　ｅｉｇｈｔｅｅｎ　ｅｘｐｌｏｒａｔｏｒｙ　ｗｅｌｌｓ’ｃｅｍｅｎｔｉｎｇ　ｌｅｎｇｔｈ　ｉｎ　ａｎｎｕｌｕｓ　ａｒｅ　ａｌｌ　ｑｕａｌｉｆｉｅｄ，ａｎｄ　ｌｏｗ　ｄｅｎｓｉｔｙ　ｃｅｍｅｎｔｉｎｇ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｉｓ　ｉｎｔｅｒｐｒｅｔｅｄ　ａｓ　ｆｉｎｅ　ｍｏｒｅ　ｔｈａｎ　ｅｉｇｈｔｙ　ｐｅｒｃｅｎｔ　ｂｙ　ｌｏｇｇｉｎｇ．Ｗｅ　ｈａｖｅ　ｕｓｅｄ　ｔｈｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　

ｈａｖｅ　ｐｒｏｖｅｄ　ｉｔｓ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ｗｈｉｃｈ　ｍａｋｅｓ　ｔｈｅ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ　ｃｙｃｌｅ　ｓｈｏｒｔｅｒ　ａｎｄ　ｃｅｍｅｎｔｉｎｇ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｂｅｔｔｅｒ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｈａｒａ　Ｈａｔａｎｇ；　ｃｅｍｅｎｔｉｎｇ；ｌｏｗ　ｄｅｎｓｉｔｙ　

哈拉哈塘凹陷是塔北隆起的一个次级构造单元。区块内奥陶系、志留系、石炭系、二叠系遭受严重　

剥蚀，存在石炭系与下伏奥陶系及二叠～三叠系与下伏石炭系之间两个重要的不整合面。该区块裸岩　

段及封固段长，二开裸眼普遍超过５　０００　ｍ，且同一裸眼段存在多套压力系数地层。针对这种地质特点，　

我们对该区块固井工艺和水泥浆体系进行了优化并应用于现场施工。　

收稿日期：２０１１－０５—０４　作者简介：鲜明（１９８１一），男，四ＪＩｌ内江人，塔里木第二勘探公司固井队助理工程师，硕士，主要从事固井工艺设计　和水泥浆体系研究工作。

　鲜　明，等：低密度水泥浆固井技术在哈拉哈塘区块的应用　・９・　

１　哈拉哈塘区块固井难点　

１．１地质因素　在哈拉哈塘地区，二叠系地层中广泛分布着厚度不稳定的火成岩。从成岩机理来说，在良里塔格组　

沉积末期，部分有利岩溶储集段被剥蚀，形成岩溶性储集层，宏观表现为高角度溶缝被泥质和方解石不　完全填充或后期溶蚀形成孔洞；哈８井（桑塔木剥蚀线）以南，顺层岩溶作用的叠加改造使得该区域储　集层裂缝更为发育…，这是固井过程井漏发生的内因。同时，防止地层流体窜槽也是一个亟待解决的难　

题。该区块４口井二开解开产层后，实测压力情况如表１。　

表１　哈拉哈塘区块４口井实测地层压力　

１．２工程因素　

该区块为缩短钻井周期，简化了井身结构。其典型的井身结构为一开采用ｑ￣２７３．０５　ｍｍ（１０÷”）套　叶　１　管下至１　５００　ｍ；二开采用ｑｂ２４１．３　ｍｍ（９÷”）井眼揭开奥陶系良里塔格组或吐木休克组２～３　ｍ后，下　二　１　入ｑｂ１７７．８　ｍｍ（７”）或ｑｂ２００．０３　ｍｍ（７÷　）套管封固全井段；三开采用ｑｂ１５２．４　ｍｍ（６”）钻头钻进至一　。　间房组或鹰山组Ｉ段地层，裸眼完井。二开裸眼段长，地层压力系数较低，水泥浆静液柱压力加上环空　

小间隙的循环摩阻，极易造成漏失失返。　１．３固井工艺　对于易漏失地层固井，既要防止环空返高不够，又要确保水泥封固段高顶替效率，防止窜槽发生。　

由此可见，单一固井技术的运用已经难以满足施工要求。　

２　技术措施　

２．１　通过先期堵漏。提高地层承压能力　良好的井眼准备是固井施工的必要前提。对于中完前的漏失，必须泵入凝胶材料和架桥介质对漏　

失层进行封堵，同时，还需对漏失层段划眼修复井壁，采用薄而致密的泥饼对防止漏失是比较有利的。　以新垦９井为例，钻进至井深５　６１７．７５　ｍ（二叠系脆性玄武岩），发现井漏，出口失返，排量３２　Ｌ／ｓ，　

泵压从２０．４　ＭＰａ下降为１９．９　ＭＰａ，漏失时钻井液密度为１．３０　ｇ／ｃｍ　。下光钻杆堵漏，关井，间断正挤　堵漏浆０．５　ｍ　，排量为８　Ｌ／ｓ，泵压最高为７．０　ＭＰａ，循环无漏失，此次累计漏失钻井液１　１６．５　ｍ　；在后续　

钻进中又发生漏失，初漏速１６　ｍ　／ｈ，循环加随钻堵漏剂，恢复正常，累计漏失３７　ｍ　，复杂解除。　２．２先期完成法　该区块二开２４１．３　ｍｍ井段为落实岩性，一般都是揭开奥陶系良里塔格组（０　Ｌ）后，再下入　

ｑｂ１７７．８　ｍｍ套管固井。低压油气藏一般都是采取这种中完方式。　

２．３优化固井工艺和浆体结构　在钻进过程中，哈拉哈塘地区多口井遇到漏失和放空现象，反映了大量裂缝、溶洞等油气储集空间　

发育。微观储集空间类型主要有粒内溶孔、裂缝、溶洞残留孔、粒间溶孔等，以粒内溶孑Ｌ和裂缝为主，据　

哈６、哈９及乡３井统计的２１５个薄片中，粒内溶孔占３４％，裂缝占１６％。　

哈７井良里塔格组、吐木休克组和一问房组都不同程度地发育储集层，以一间房组最为发育。该井　・１０・　承德石油高等专科学校学报　２０１１年第１３卷第３期　

一问房组钻至６　６２６．４０　ｍ井深开始井漏，至完钻井深６　６４５．２４　ｍ，共漏失钻井液１　２２３．７２　ｍ　，反映孔　

洞、裂缝非常发育。　

哈７—１井区有利储集层以“串珠”发育为特征，“串珠”平面形状呈椭圆形，东西长１００．０　ｍ，南北宽　

７５．０　ｍ。靶点位于“串珠”中心偏南，距离“串珠”边缘最大半径为４２　ｍ，最小半径为２５　ｍ。缝洞融合立体　雕刻成果表明，哈７—１井区发育上、下两个溶洞，上小下大，体积分别为５５×１０　ｍ　和３１６．９×１０　ｍ　。　

基于二开井段裸眼段长的特点，为降低井底压力，缩短施工时间，采取非连续式双级固井工艺施工，　采用注入低密度双凝浆体以满足地层需要。　

３　低密度水泥浆体系的提出　

采用低密度水泥浆可以解决新垦９井、新垦１井相继出现施工过程失返的情况。根据颗粒紧密堆　

积理论，采用水泥＋漂珠＋微硅不同粒度颗粒级配（图１），从而实现低密度水泥浆封固长裸眼段的目　

的。其中漂珠采用国产ＩＯ０００ＰＳＩ系列，在９０　ＭＰａ釜体压力下破碎率为４．３％；添加剂采用Ｌａｎｄｙ系列，　与缓凝剂Ｌａｎｄｙ６０５Ｌ和Ｌａｎｄｙ６０６Ｌ复配使用，在１１５～１２５℃线性表现良好。　

图１单颗粒水泥与颗料级配水泥的颗粒分布比较　

３．１干混料配比的确定　根据各混合料的体积分数以及密度值，计算得到以水泥质量为基准的质量分数，如表２所示。　

表２干混料的配比　

３．２低密度浆体沉降稳定性能　

水泥浆沉降稳定性能如图２。　１．６０　

厂、１．５６　

・１．５２　ｂＤ　

１．４８　稚　１．４４　

１．４０　八　．八　．．　、　’…　

０　４　８　１２　１６　２０　２４　２８　水泥浆柱高度／ｃｍ　

图２水泥浆柱沉降稳定性能　鲜　明，等：低密度水泥浆固井技术在哈拉哈塘区块的应用　

由图２可知，养护４８　ｈ脱模后，水泥石密度（１．５０９～１．５３１　ｇ／ｃｍ　）略大于浆体密度（１．４５　ｇ／ｃｍ。），　

最大密度差为０．０２２　ｇ／ｃｍ　，说明浆体的稳定性较好。微硅的合理加入起到良好的稳定作用，使漂珠能　

均匀分散在水泥浆体系中。　

３．３　浆体性能及稠化时间　在模拟井筒１１５　ｏＣ、９０　ＭＰａ条件下，浆体性能及稠化曲线分别见表３、图３、图４。　

表３低密度水泥浆常规性能　

注：固井添加剂采用Ｌａｎｄｙ中高温系列　

由表３所示的实验数据可知，该配方浆体的早期抗压强度和抗折强度较高，稠化时间较长，失水量　

较小，流变性能满足泵送要求，水泥、漂珠与微硅三者之间达到良好的颗粒级配效果。