山西打造国家综合能源基地“升级版”

　　[中国海洋石油报2015-12-21]
　　编者按：在世界范围内的钻完井工程界，有一种物质，虽不起眼，却让业界深受其扰，那就是浅层气。这种被定义为埋藏深度浅，储量小的各类天然气总称的气体，虽然体积小、埋藏浅，却因危害性和避防难度，让工程作业人员颇为头疼。近年来，海油高度加强了对浅层气工程危害的重视和防范，中海油服油田化学事业部更是通过自主创新水泥浆体系、优化工艺流程，逐步探索有效应对浅层气固井难题的妙招。
　　2015年，中海油服油田化学事业部（下称油化事业部）自主研发的Pc-Resin水泥浆体系在渤海油田10口井的浅层气固井作业中，现场应用效果良好，其性能与国际同行比肩，但成本仅为国际同行的一半，在诊治世界性钻完井“顽疾”道路上迈出实质性步伐。
　　“难以捉摸”的浅层气
　　浅层气危害大，应对起来难度更大。
　　油化事业部总工程师罗宇维介绍说，一方面，由于储量小，埋深浅，处于油田开发的非目的层段，常常处于开路钻进，一般不易被发现和探测,一旦出现井涌情况，由于浅层气所在地层较浅，溢流路径短，报警信号反应时间短，天然气可能在几乎没有预警的情况下直接到达地面而造成井喷。
　　另一方面，表层套管固井怎样保证浅层气的有效封固难度更大，这在世界范围内都是一个专业难题。
　　油化事业部作业团队以往的作业经验表明：第一，浅层岩性疏松、承压能力低，使得如果水泥浆液柱压力过低，压不住气层；而压力过高又压破地层，压稳控制难。第二，浅部地层温度低，水泥浆水化速度慢，水泥石早期强度低，加剧了气窜的风险。第三，表层环空容积大、顶替效率低、封隔上部浅层气的水泥浆受钻井液污染严重，难以保证水泥石的良好胶结。第四，地层松软，固井水泥环的围压小，固井后的套管试压和震动容易引起水泥环破裂，造成气密失效。
　　面对作业过程中遇到的这些难题，油化固井研发团队和现场作业人员意识到：与常规井固井不同，浅层气固井只能另辟蹊径，从优化水泥浆体系和固井工艺等方面去想办法。
　　三招“治气”
　　油化事业部科研团队经过大量的国内外文献查阅、现场作业数据分析和反复实验发现：要有效应对浅层气，需要对浅层气有比较准确的地质判断，确定浅层气有无和相应井深并采取有效的疏导或封固措施。
　　罗宇维说，“避、疏、堵”是工程人员碰到浅层气之后的三个应对策略。
　　他解释说，如果地质专业判断为大片浅层气区，钻完井的第一策略是“避”，尽量避开强浅层气区，制订科学的钻完井方案。比如，把井身结构由直井改为定向井，就可以避开上部浅层气，实现地质勘探目的。
　　如果地质专业判断浅层气范围小，聚集的能量弱，或可能钻遇疑似浅层气地层，钻完井的第二策略是“疏”，先使用小直径钻头钻领眼至下套管深度，以减少浅层气暴漏面积，然后再扩眼至正常井眼尺寸。
　　井眼完成，套管下入后，最关键也是最主要的应对策略——堵，即如何使用水泥浆对浅层气进行有效封固，确保浅层气不会溢出，避免对后续作业造成不利影响。
　　从提高水泥浆自身性能和降低因混浆造成的强度伤害两个方面入手，油化事业部根据甲方的要求，自主研发了PC-ResinCemTM树脂水泥浆体系和新型隔离液。
　　新产品“建功”
　　树脂水泥浆体系相较常规水泥浆体系抗污染能力强，在混浆污染情况下，能比常规水泥浆体系的抗压强度高出一倍，且孔隙率更低、韧性更强，能有效防止作业过程中由于震动或者套管试压等导致的微间隙的出现，从而避免气窜现象的发生。此外，该水泥浆体系还具有防腐的特性，更加有利于油井的全寿命管理。
　　此外，油化事业部研发的新型隔离液，能有效将钻井液和水泥浆隔离开，降低混浆伤害，即使水泥浆中混入