呼图壁储气库老井封堵技术研究

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1、2014年全国天然气学术年会呼图壁储气库老井封堵技术研究刘江华袁飞王容军张新贵(中国石油新疆油田公司工程技术研究院)摘要：为满足呼图壁储气库老井长期安全封堵的需求，研发了G级微膨胀纤维水泥、复合超细水泥浆两种堵剂。G级高韧性纤维水泥用于封堵井筒，该水泥固化后韧性优良，抗冲击能力强，水泥石渗透率极低。复合超细水泥浆以超细水泥、超细粉煤灰及硅粉等为主要原料，流变性良好注入能力强，能有效注入低渗透层。针对固井质量不合格的地层，先段铣不合格井段，再用G级微膨胀纤维水泥封堵。老井封堵过程中，先采用插管式桥塞挤超细水泥封堵气层射孔段，再用G级微膨胀纤维水泥分段封堵井筒。在呼图壁储气

2、库已对6口老井（20井次）开展了封堵工作，封堵成功率100%。针对不同目的层段的封堵工艺进行了分析总结，为封堵工艺施工提供了借鉴。关键词：储气库老井封堵超细水泥纤维水泥学科方向：天然气管道输送、储气库、天然气计量新技术引言呼图壁储气库是利用呼图壁枯竭油气藏改造的的。由于原有油气藏老井服役时间长、井况复杂，而储气库运行始终处于交变载荷的变化过程中，对生产井工程质量要求更高，因此部分老井不能满足储气库注采生产的需要。部分老井需要废弃，根据储气库建设安全、环保的要求，必须对其进行封井。如果废气井封堵失效，地下油、气、水层将会沟通，天然气将会沿窜槽进入非储气层，导致天然气资源大

3、量流失。更为严重者会导致井口漏气，着火爆炸，给安全生产带来隐患。可见储气库废弃井的封堵对储气库安全经济运行意义重大。需要封堵的老井有呼2井、呼002井、HU2004井、HU2008井、HU2003井、HU2005井、HU2006井、HU2002井、呼001井、呼1井、呼003井。呼图壁储气库老井封堵工作有几个难点：（1）老井井身结构复杂，井身结构以四开居多，井筒内有落物，气层顶部盖层部分有固井质量不合格段。（2）呼图壁气田需封堵的产层紫泥泉子组渗透率低，试井解释气层为21.7×10-3μm2～136.56×10-3μm2；孔隙度较小，平均为20.9%，平均孔隙直径为41

4、μm，喉道宽度为11.9μm，孔喉比为2.7，孔隙直径较小，给产层挤封带来很大困难。（3）呼图壁储气库设计服役时间长达50年，储气库运行始终处于交变载荷的变化过程中，对封堵堵作者简介：刘江华(出生1982年-)，男，2009年毕业于中国石油大学（华东），获工学硕士学位，现工作于新疆油田公司工程技术研究院，工程师，主要从事调剖堵水及压裂研究工作，电话0990-6881104；电子邮箱liujianghua12345@163.com。1462014年全国天然气学术年会剂的韧性要求较高。1封堵工艺设计针对呼图壁储气库老井封堵的难题，经研究采取如下封堵工艺：（1）针对紫泥泉组产

5、层已射孔段，采用注入性强的超细水泥类堵剂进行封堵，使挤封半径达到0.5m左右。挤封前先投灰至射孔段底界，射孔段上部3～5m下插管桥塞，按从下至上的顺序分别进行高压挤封，带压侯凝后对射孔段进行试压；（2）对于套管受损及盖层有窜流通道的井段，拔出Φ139.7mm管外水泥环为空的套管，然后对Φ244.48mm套管进行段铣，段铣后将段铣段及管外胶结不好的水泥环清洗干净，采用循环挤住法对段铣段挤G级微膨胀纤维水泥浆类堵剂进行封堵，带压侯凝后对井筒进行试压；（3）采用循环注入法对井筒继续注强韧性G级纤维水泥浆至段铣段顶界位置以上600m，井筒内留塞，防止气体上窜至井口，注套管保护液

6、至井口对灰塞进行保护。2封堵堵剂研究为满足储气库老井安全封堵的需要，中石油制定了《油气藏型储气库钻完井技术要求》，封堵水泥应满足如下性能指标要求：水泥浆游离液控制为0，滤失量控制在50ml以内，沉降稳定性试验的水泥石柱上下密度差应小于0.02g/cm³，水泥石气体渗透率应小于0.05×10-3μm2，水泥石24-48小时抗压强度应不小于14MPa。参照中石油制定的《油气藏型储气库钻完井技术要求》，研究了封堵产层的复合超细水泥堵剂及封堵井筒的G级微膨胀纤维水泥浆。2.1复合超细水泥堵剂超细水泥主要特点是粒径小、造浆率高、浆体密度低、渗透性好,注入性好，具有较强的穿透能力和

7、渗透能力，处理半径比普通油井水泥大得多,因此，选用超细水泥浆来封堵储气库老井的产层。超细水泥浆的性能四项性能影响封堵效果，包括流变性、粒度大小、沉降稳定性及凝固后的抗压强度。2.1.1堵剂注入性影响因素研究堵剂能否被注入地层孔隙并扩散到足够远的距离，既取决于地层中孔隙的大小和形状，又取决于浆体本身的性质。超细水泥浆，它的注入性除了取决于浆材的流变性能，还决定于浆材的粒度。假定浆材的粒径为，地层的缝隙尺寸为Dp，为能满足封堵要求，堵剂的粒径应满足公式1的要求：Dp/d³3（公式1）超细水泥浆堵剂流变模式为宾汉模式，其注入半径可用公R式2来表