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【摘要】本文主要是对高压气井固井过程中存在的一些技术难点进行分析，主要有防气窜槽难度大、漏失风险大、顶替率低、安全密度窗口窄以及井底高温。针对此类问题提高固井质量主要是通过优化井身结构、采用特殊固井工艺、优化水泥浆体系和优化顶替流型，提高頂替效率的方法来实现。
【关键词】高压气井 固井 工艺
高压气井一般都埋藏深且压力高，在地层欠压实和多压力系统等因素影响下，使得高压气井多为裸眼段长、环空间隙小、安全密度窗口窄和高温等特点。这样的特点就使得固井施工存在一定的难度，需要采取相关工艺措施来保证固井质量。
1 高压气井固井的技术难点分析
在高压气井固井施工中主要的技术难点主要有以下几类：防气窜槽难度大、漏失风险大、顶替率低、安全密度窗口窄以及井底高温。
1.1 防气窜槽难度大
通过保持环空液柱压力和地层孔隙压力之间的平衡可以对地层流体窜槽进行控制，但是在水泥凝固过程中存在失重现象，浆柱压力会随着时间增长而降低，最后与降低至水柱压力。在水泥浆失重作用下，如果环空液柱压力比地层孔隙压力低就会出现地层流体的窜流现象。对于水泥浆液柱压力的损失可以用一下公式进行表示：
ΔP=0.00981（ρc-ρw）l
其中：ΔP—水泥浆液柱压力损失值，MPa；ρc为水泥浆密度，kg/L；ρw为水密度，kg/L；l为水泥浆柱长度，m。
通过上述公式可发现，在相同的水泥浆柱长度时，越高的水泥浆密度，因失重造成的压力损失就会越大，出现油气水窜的风险就越高。但是为了保证顶替和压稳的需要，又需要提高水泥浆密度，这样就导致了失重与压稳之间的矛盾，这也是高压气井防窜难度大的一个主要原因。
1.2 漏失风险大
在高压气井的钻井过程中经常会发生漏失，部分井段甚至还会发生返性漏失。在一些地址结构相对复杂的地块，钻井面临的最大难题就是漏失，甚至在解决漏失问题时造成了纯钻效率低于30%，特别是在主要目的层段，还可能会发生失返性漏失。在设计水泥浆时，出于压稳和提高顶替效率的目的，一般水泥浆和钻井液之间的密度差会大于0.05kg/L，越高的环空液柱压力使得固井施工中的漏失风险越大。
1.3 顶替率低
在高压气井中，造成顶替率低的主要原因有三个：水泥浆与钻井液密度差较小造成的顶替时浮力效应小、井径不规则、高压气井钻井液的密度与黏度高。根据相关研究资料显示当水泥浆和钻井液密度差超过0.24kg/ L时才能得到较好的顶替效果。高压气井钻井液的密度高，因破损压力的限制，水泥浆与钻井液的密度差一半都小于0.10kg/L，就很难获得较好的顶替效果。在高压气井的钻进中，因为井涌和井漏的交替出现，井下情况也多为复杂，且还会出现井眼坍塌的情况，这就造成了井径的不规则而影响顶替率。钻井液密度和黏度高就影响了流动性，在个别地区甚至会有黏度达到140s以上，在顶替过程中就会导致水泥浆易窜槽而影响固井质量。
1.4 安全密度窗口窄和井底高温
高压气井的另外一个难题就是安全密度窗口窄，其造成的主要问题时水泥浆密度设计很难达到平衡压力固井的要求，为避免当量循环密度过大而出现漏失，顶替的排量小且顶替率较差。一般说来，井底高温为静止温度超过110℃，如果超过这个温度，水泥石抗压强度就会急剧下降。由于水泥浆性能在温度的影响下较敏感，过高的温度会改变降失水剂分子结构，而使得水泥浆的稳定性变差，提高浆体稠度而不利于安全施工。此外，由于水泥浆稠化时间对高温缓凝剂加量敏感，高温还使得水泥浆稠化时间不容易调整。水泥浆稠化时间还受油井水泥的牌号和批号的影响。多数情况下，水泥浆高温会存在很大的游离液和较高的水泥石收缩率等问题。高温下如何优化水泥浆性能，提高顶替效率和降低失水，保证强度就成为了高压气井固井施工的又一个难题。
2 提高固井质量的相关工艺技术分析
提高固井质量可以通过优化井身结构、采用特殊固井工艺、优化水泥浆体系和优化顶替流型，提高顶替效率的方法来实现。优化井身结构可以欧诺个过减少套管层次、增加套管层次、避免漏涌同层同样、分割漏失层等多种方法来实现。
2.1 特殊固井工艺
提高高压气井固井直质量可以通过特殊固井工艺来达到，其中包括分级固井、尾管固井两种。分级固井可以对环空水泥进行分隔，形成两段或三段，多用于长封固段固井，解决大水泥量以及漏失情况下的固井问题。分级固井的应用可以有效降低一次固井的环空液柱压力，减少漏失的风险。一般在井径规则和井壁稳定处安放分级箍，其位置应满足平衡压力固井的要求，能保证固井与候凝时压稳地层，避免出现漏失，保证水泥浆饭高和封固质量。这种方法也是一种较为常用的固井工艺。
在深井固井中使用较多的另外一种方法是尾管固井工艺，该工艺对管柱轴向受力载荷和钻井水力条件都有很好的改善，特别是对于低压薄弱地层固井能有效的降低环空流动阻力。在尾管固井工艺技术中又以常规尾管固井工艺技术较为常用。在管外封隔器的作用下，实现套管上下空间的隔离以及重叠段的有效密封，这对流体和气体的运移起到阻止作用，防止了油气上窜的目的。由于上下空间隔离的存在，悬挂器以上的液柱压力无法向下传递，裸眼段薄弱地层收到的压力明显减少，从而降低了漏失的风险。2.2 优化水泥浆体系
高压气井在高温高压的影响下，水泥浆需要加入加重剂、防热退化剂等添加剂，在体系的设计总遵循紧密堆积理论，采用颗粒级配来优化粒度分布，保证体系的稳定和水泥浆的流动性能和抗压强度。而在高压气井中常用的水泥浆体系主要有乳胶泥浆体系、非渗透泥浆体系和纤维水泥浆体系等。
2.3 优化顶替流型，提高顶替效率
主要可以通过采用紊流塞流符合顶替技术、应用先导浆、慎用冲洗液的方法来实现。紊流塞流符合顶替技术是通过优化水泥浆流变性能来达到起压钱紊流顶替的实现，在起压后能以低速的塞流顶替，顶替时的作业压力会有所降低，从而降低了漏失风险。在固井施工注入前置液前可以采用注入一定数量的先导浆来降低井底温度，提供给水泥浆比正常循环时温度更低的通道，降低了施工的风险，同时也稀释罐壁和井壁泥饼，提高了顶替效率。冲洗液一般采用配浆水，相对于钻井液、隔离液和水泥浆密度较低，如果在固井过程中使用冲洗液，其较好的流动性就会提高了顶替钻井液时出现窄边流动窜槽的可能性，出现窜槽后就会对隔离液形成引导，造成了顶替液在钻井液中形成窜流通道而导致水泥浆顶替的效果变差。所以在高压气井固井中就需谨慎使用冲洗液。
做好井眼准备，提高地层承压能力。在完钻下套管前，用原钻具通井到底，充分循环钻井液，开启振动筛和除砂器等净化设备，处理好钻井液且确保井底无沉砂。在打开高压层以及固井钱可使用堵漏材料进行承压堵漏来提高地层的承压能力来确保固井质量。
参考文献
[1] 王刚，康世柱，沈勇，王翱飞，李亮祖，谭靖儇.提高柴东气田天然气井固井质量技术[J].钻井液与完井液，2010.4
[2] 应建成.川东北高压气井固井技术研究与应用[J].今日科苑，2008.24
【关键词】高压气井 固井 工艺
高压气井一般都埋藏深且压力高，在地层欠压实和多压力系统等因素影响下，使得高压气井多为裸眼段长、环空间隙小、安全密度窗口窄和高温等特点。这样的特点就使得固井施工存在一定的难度，需要采取相关工艺措施来保证固井质量。
1 高压气井固井的技术难点分析
在高压气井固井施工中主要的技术难点主要有以下几类：防气窜槽难度大、漏失风险大、顶替率低、安全密度窗口窄以及井底高温。
1.1 防气窜槽难度大
通过保持环空液柱压力和地层孔隙压力之间的平衡可以对地层流体窜槽进行控制，但是在水泥凝固过程中存在失重现象，浆柱压力会随着时间增长而降低，最后与降低至水柱压力。在水泥浆失重作用下，如果环空液柱压力比地层孔隙压力低就会出现地层流体的窜流现象。对于水泥浆液柱压力的损失可以用一下公式进行表示：
ΔP=0.00981（ρc-ρw）l
其中：ΔP—水泥浆液柱压力损失值，MPa；ρc为水泥浆密度，kg/L；ρw为水密度，kg/L；l为水泥浆柱长度，m。
通过上述公式可发现，在相同的水泥浆柱长度时，越高的水泥浆密度，因失重造成的压力损失就会越大，出现油气水窜的风险就越高。但是为了保证顶替和压稳的需要，又需要提高水泥浆密度，这样就导致了失重与压稳之间的矛盾，这也是高压气井防窜难度大的一个主要原因。
1.2 漏失风险大
在高压气井的钻井过程中经常会发生漏失，部分井段甚至还会发生返性漏失。在一些地址结构相对复杂的地块，钻井面临的最大难题就是漏失，甚至在解决漏失问题时造成了纯钻效率低于30%，特别是在主要目的层段，还可能会发生失返性漏失。在设计水泥浆时，出于压稳和提高顶替效率的目的，一般水泥浆和钻井液之间的密度差会大于0.05kg/L，越高的环空液柱压力使得固井施工中的漏失风险越大。
1.3 顶替率低
在高压气井中，造成顶替率低的主要原因有三个：水泥浆与钻井液密度差较小造成的顶替时浮力效应小、井径不规则、高压气井钻井液的密度与黏度高。根据相关研究资料显示当水泥浆和钻井液密度差超过0.24kg/ L时才能得到较好的顶替效果。高压气井钻井液的密度高，因破损压力的限制，水泥浆与钻井液的密度差一半都小于0.10kg/L，就很难获得较好的顶替效果。在高压气井的钻进中，因为井涌和井漏的交替出现，井下情况也多为复杂，且还会出现井眼坍塌的情况，这就造成了井径的不规则而影响顶替率。钻井液密度和黏度高就影响了流动性，在个别地区甚至会有黏度达到140s以上，在顶替过程中就会导致水泥浆易窜槽而影响固井质量。
1.4 安全密度窗口窄和井底高温
高压气井的另外一个难题就是安全密度窗口窄，其造成的主要问题时水泥浆密度设计很难达到平衡压力固井的要求，为避免当量循环密度过大而出现漏失，顶替的排量小且顶替率较差。一般说来，井底高温为静止温度超过110℃，如果超过这个温度，水泥石抗压强度就会急剧下降。由于水泥浆性能在温度的影响下较敏感，过高的温度会改变降失水剂分子结构，而使得水泥浆的稳定性变差，提高浆体稠度而不利于安全施工。此外，由于水泥浆稠化时间对高温缓凝剂加量敏感，高温还使得水泥浆稠化时间不容易调整。水泥浆稠化时间还受油井水泥的牌号和批号的影响。多数情况下，水泥浆高温会存在很大的游离液和较高的水泥石收缩率等问题。高温下如何优化水泥浆性能，提高顶替效率和降低失水，保证强度就成为了高压气井固井施工的又一个难题。
2 提高固井质量的相关工艺技术分析
提高固井质量可以通过优化井身结构、采用特殊固井工艺、优化水泥浆体系和优化顶替流型，提高顶替效率的方法来实现。优化井身结构可以欧诺个过减少套管层次、增加套管层次、避免漏涌同层同样、分割漏失层等多种方法来实现。
2.1 特殊固井工艺
提高高压气井固井直质量可以通过特殊固井工艺来达到，其中包括分级固井、尾管固井两种。分级固井可以对环空水泥进行分隔，形成两段或三段，多用于长封固段固井，解决大水泥量以及漏失情况下的固井问题。分级固井的应用可以有效降低一次固井的环空液柱压力，减少漏失的风险。一般在井径规则和井壁稳定处安放分级箍，其位置应满足平衡压力固井的要求，能保证固井与候凝时压稳地层，避免出现漏失，保证水泥浆饭高和封固质量。这种方法也是一种较为常用的固井工艺。
在深井固井中使用较多的另外一种方法是尾管固井工艺，该工艺对管柱轴向受力载荷和钻井水力条件都有很好的改善，特别是对于低压薄弱地层固井能有效的降低环空流动阻力。在尾管固井工艺技术中又以常规尾管固井工艺技术较为常用。在管外封隔器的作用下，实现套管上下空间的隔离以及重叠段的有效密封，这对流体和气体的运移起到阻止作用，防止了油气上窜的目的。由于上下空间隔离的存在，悬挂器以上的液柱压力无法向下传递，裸眼段薄弱地层收到的压力明显减少，从而降低了漏失的风险。2.2 优化水泥浆体系
高压气井在高温高压的影响下，水泥浆需要加入加重剂、防热退化剂等添加剂，在体系的设计总遵循紧密堆积理论，采用颗粒级配来优化粒度分布，保证体系的稳定和水泥浆的流动性能和抗压强度。而在高压气井中常用的水泥浆体系主要有乳胶泥浆体系、非渗透泥浆体系和纤维水泥浆体系等。
2.3 优化顶替流型，提高顶替效率
主要可以通过采用紊流塞流符合顶替技术、应用先导浆、慎用冲洗液的方法来实现。紊流塞流符合顶替技术是通过优化水泥浆流变性能来达到起压钱紊流顶替的实现，在起压后能以低速的塞流顶替，顶替时的作业压力会有所降低，从而降低了漏失风险。在固井施工注入前置液前可以采用注入一定数量的先导浆来降低井底温度，提供给水泥浆比正常循环时温度更低的通道，降低了施工的风险，同时也稀释罐壁和井壁泥饼，提高了顶替效率。冲洗液一般采用配浆水，相对于钻井液、隔离液和水泥浆密度较低，如果在固井过程中使用冲洗液，其较好的流动性就会提高了顶替钻井液时出现窄边流动窜槽的可能性，出现窜槽后就会对隔离液形成引导，造成了顶替液在钻井液中形成窜流通道而导致水泥浆顶替的效果变差。所以在高压气井固井中就需谨慎使用冲洗液。
做好井眼准备，提高地层承压能力。在完钻下套管前，用原钻具通井到底，充分循环钻井液，开启振动筛和除砂器等净化设备，处理好钻井液且确保井底无沉砂。在打开高压层以及固井钱可使用堵漏材料进行承压堵漏来提高地层的承压能力来确保固井质量。
参考文献
[1] 王刚，康世柱，沈勇，王翱飞，李亮祖，谭靖儇.提高柴东气田天然气井固井质量技术[J].钻井液与完井液，2010.4
[2] 应建成.川东北高压气井固井技术研究与应用[J].今日科苑，2008.24