对侧钻井、小井眼井、深井及超深井尾管等环空间隙较小的井实施的固井都属于小间隙固井。小间隙固井的突出技术难点在于:环空间隙小,形成的水泥环薄,难以从厚度上保证胶结质量;下套管容易遇阻、遇卡;注水泥环空流动摩阻大,施工压力高;侧钻井井斜大;水泥浆性能的影响大。
为提高小间隙固井质量,工程中常采用如下对策:(1)强化井眼准备。下钻通井,对阻卡井段或侧钻井段进行多次划眼;认真处理井内钻井液,保持井眼畅通;对下入尾管的井,在下套管前用刮管器对上层套管进行刮壁清洗处理,同时在钻具内用小胶塞通过;尽可能对封固井段进行扩眼。(2)充分保证套管居中。针对有些环空间隙几乎无法下入扶正器的情况,最好从下完套管到顶替结束,能够持续活动套管,最大限度提高顶替效率。(3)优选前置液和水泥浆体系。设计使用具有稳定井壁作用、稀释钻井液、隔离前后流体的前置液。采用水泥+降失水剂+分散剂+早强剂+缓凝剂的水泥浆体系。对于存在高压油、气、水层的井还需加入防窜剂,并实行多段水泥浆体系。(4)优化施工工艺。固井时的压胶塞时间须严格控制,最好在1.5分钟以内。
固井施工中井底循环温度与水泥顶面处静止温度的差值高于30℃时,即属于大温差固井。深井超深井固井时,常遇到大温差环境,大温差固井需要解决地层压力复杂、外加剂跨温区使用、长封固段顶部固井质量差等技术难题。一是地层压力复杂,主要体现在同一井眼段共存油、气、水层位多,可交互出现异常高压气层、盐水层,低压易漏地层,异常低压油气层,地层纵向的压力梯度变化大。二是外加剂跨温区使用的问题,跨温区使用时同一外加剂(同加量)对水泥浆性能的调节,不能满足工程对不同温度下水泥浆体系性能的要求。三是长封固段顶部固井质量差,主要表现在为保证安全注水泥,增加缓凝剂量甚至改变缓凝剂类型,抑制高温下水泥的水化速度,但同时抑制水泥石早期强度的发展,甚至会造成顶部水泥浆的过度缓凝或长期不凝,出现“超缓凝”问题。
为解决大温差固井困难,可以从以下几方面入手:(1)优选与水泥浆体系配套的各种水泥外掺料。对井底温度超过110℃的井,可选择向水泥中混配不少于30%的硅粉(硅砂、硅灰等),提高水泥石致密性,抑制水泥石高温强度衰退。(2)优选与水泥浆体系配套的高温缓凝剂。选择抗高温性能好的缓凝剂,适用于大温差固井的缓凝剂应具有稠化时间易调节、对温度敏感性小、对水泥石早期强度影响较小的特点,减小缓凝剂对水泥石强度的不良影响。(3)优选与高温大温差水泥浆配套的强度调节剂。该强度调节剂经过高温条件养护后,在中温条件下能加速水泥的水化反应,提高顶部水泥石早期强度,有效防止水泥浆顶部超缓凝。(4)采用多凝水泥浆体系注水泥。采用具有良好温度适用性的缓凝剂等外加剂,通过调节不同水泥浆柱段的加量(或无梯度变化加量),使不同段水泥浆具有不同的稠化时间,避免顶部水泥浆柱超缓凝引起的相关质量问题。