指導教師評審意見畢業論文(設計)題目名稱：預防油氣水竄槽的工程技術措施及效果分析題目類型：畢業設計學生姓名：院(系)：石油工程學院專業班級：班指導教師：輔導教師：時間：201年月日至201年月日+VI目錄畢業論文(設計)任務書 I畢業論文開題報告 Ⅲ指導教師評審意見 Ⅸ評閱教師評語 Ⅹ答辯記錄及成績評定 Ⅺ中文摘要 Ⅻ外文摘要 ⅩⅢ1前言 11.1本文研究的目的和意義 11.2國內外發展現狀 21.3主要研究內容 41.4研究思路 42油氣水竄槽機理及防竄水泥漿體系 52.1對于竄槽的幾種理論機理 52.2防竄水泥漿體系 63現場應用防竄工程技術措施及效果分析 83.1反循環固井技術 83.2ECP管外封隔器技術 93.3雙級注水泥技術 113.4其他工程技術措施 124總結與展望 164.1總結 164.2展望 17參考文獻 18致謝 20I畢業論文(設計)任務書畢業論文(設計)任務書II院(系)石油工程專業石油工程班級學生姓名指導教師/職稱畢業論文(設計)題目：預防油氣水竄槽的工程技術措施及效果分析畢業論文(設計)起止時間：2013年04月01日～2013年06月13日畢業論文(設計)所需資料及原始數據(指導教師選定部分)3.1書籍：《固井技術基礎》；《美國油井注水泥技術》；《鉆井甲方手冊》；《鉆井工藝原理》；《鉆井工程理論與技術》。3.2其它：CNKI數字圖書館，超星數字圖書館，萬方數據庫，維普資訊。畢業論文(設計)應完成的主要內容4.1查閱與防氣竄有關的技術文獻。Ⅱ開題報告II4.2閱讀與防氣竄相關的英語資料，并翻譯。4.3寫出《預防油氣水竄槽的工程技術措施及效果分析》的開題報告。4.4研究油氣田防氣竄最新進展。4.5寫論文。4.6制作PPT文件，準備答辯。4.7現場答辯。畢業論文(設計)的目標及具體要求5.1閱讀前述書籍、雜志，自己查閱一些與題目相關的技術資料,要求閱讀資料總數30種以上，并在參考文獻中列出參考文獻的來源。5.2閱讀相關的英語資料不少于20萬印刷符，并翻譯不少于3千印刷字符的英文原文，兩周內上交。5.3開題報告字數3000漢字以上，畢業設計時間安排以星期為單位，兩星期內上交。5.4熟悉注水泥施工工藝。5.5繪制各油田防氣竄方法表。5.6寫出1.2萬字以上的論文。5.7答辯準備：準備10分鐘以上的答辯材料并作成十張以上的PPT幻燈片。5.8答辯要求：聲音洪亮，表述清晰，有理有節，有問必答。完成畢業論文(設計)所需的條件及上機時數要求計算機上機學時120小時以上。))完成任務日期學生簽)Ⅲ長江大學畢業論文開題報告題目名稱預防油氣水竄槽的工程技術措施及效果分析院(系)石油工程學院專業班級學生姓名指導教師輔導教師開題報告日期2日Ⅳ預防油氣水竄槽的工程技術措施及效果分析學生：，石油工程學院指導教師：，石油工程學院1題目來源生產實際2研究的目的和意義竄槽是在注水泥過程中，由于水泥漿不能將環空中的鉆井液完全替走，使環形空間局部出現未被水泥漿封固住的現象。竄槽會引起封固質量的下降，使套管失去水泥石的保護，受到巖石側向變形的擠壓，引起套管損壞；使水泥石中形成連通的通道，喪失封隔不同壓力體系的地層的作用，使套管外冒油、氣、水或使底下壓力竄通。是一種常見的注水泥質量缺陷。研究的意義：一方面是在固井過程中，提高固井的質量，縮短固井日期，降低固井成本；另一方面避免發生竄槽所引起的影響，防止水泥漿濾液進入油氣層孔隙后,與地層內流體不配伍造成油氣層污染。3閱讀的主要參考文獻及資料名稱[1]陳庭根，管志川.鉆井工程理論與技術[M].東營：中國石油大學出版社，2006:1～283[2]國景星，王紀祥，張立強，李紅男，王金友.油氣田開發地質學[M].東營：中國石油大學出版社，2010:60～79Ⅴ[3]何耀春，趙洪星.石油工業概論[M].北京：石油工業出版社，2006:58～70[4]巢貴業，陳宇.固井環空氣竄機理和防竄水泥漿體系及措施探討[J].水泥工程，2006,04:1～4[5]丁士東，張衛東.國內外防氣竄固井技術[J].石油鉆探技術，2002,05:1～7[6]顧元武，王桂敏.防止水泥漿竄槽的技術措施[J].探礦工程，1996,6[7]韓福彬.慶深氣田深層氣井防氣竄固井配套技術[J].天然氣工業，2009,29:70～72[8]丁世東.國內外固井技術現狀及發展趨勢[J].鉆井液與完井液，2002,05:8～10[9]楊建雄，楊保國，胡小蘭.高溫高壓固井防氣竄技術[J].江漢石油職工大學學報，2009，22[10]龔孝林.反循環固井技術解決特殊固井難題[J].西部探礦工程，2012,05：1～2[11]孔濤，趙建新，張宏軍，馬延風，王國清.ECP在完井固井工藝中的應用與分析[J].石油鉆采工藝，2010,32:2～5[12]鄧旭.套管外封隔器技術發展及應用[J].試采技術，2009,30:2～3[13]馬玉斌.管外封隔器在復雜油氣井固井中的應用[J].石油鉆采工藝，2004,26：1～2[14]李寶貴，雙級注水泥技術在低壓易漏探井中的應用[J].新疆石油科技，2002，04:1～2[15]汪志利.錦州20-2區塊固井技術應用[J].科學觀察，2012,05:1～3[16]由保勝,王忠福,王震,吳廣興,賈付山.大慶深層氣井防竄固井新技術[J].大慶石油地質與開發.2009,284國內外現狀和發展趨勢與研究的主攻方向4.1國內外現狀固井后水泥漿環空發生氣竄是當前固井工藝技術存在的難題之一。自20世紀60年代以來,國內外對固井后環空氣竄機理、預測方法及防氣竄技術方法進行了大量的系統研究,但還未能從根本上解決固井后環空氣竄問題。近年來隨著科學技術的不斷創新及設備的更新，固井防氣竄也取得了相當大的進展。技術人員對氣竄的形成原因，影響因素，氣竄的物理過程，預測方法及防氣竄水泥漿體系做了大量工作，先后研發了膨脹水泥，延緩膠凝水泥，觸變水泥，可壓縮水泥，非滲透乳膠水泥等多種防竄水泥漿體系。Ⅵ80年代后期,Halliburton公司首先研究并應用微硅作為防氣竄材料,用含有微硅的水泥漿體系在北海進行了100多井次防氣竄固井作業,應用效果很好,同時也顯著降低了水泥漿的總成本。近幾年來,國外研究開發了廉價的防氣竄材料——炭黑(顆粒直徑0.001～0.5um)。室內試驗表明,炭黑水泥漿具有良好的防氣竄性能,而且在亞得里亞海的一口3500m井的<177.8mm套管固井中得到成功應用,沒有發生環空氣竄,水泥漿與套管及地層膠結質量良好。管外封隔器技術是指在相臨的氣層之間加套管外封隔器,在注水泥結束后膨脹套管封隔器,強制各氣層分隔開。McMoRan公司在墨西哥灣Louisiana海濱的MississippiCanyon321區從1991年6月份以來,解決了8口井的氣竄問題。Ⅵ近年來，我國在防氣竄固井技術發展過程中取得了相當大的進展。1996年顧元威、王桂敏系統的闡述了發生竄槽的各種原因，并詳細的給出了解決因為各種原因而發生氣竄的技術措施。針對川東北地區氣井目的層埋藏深、地層壓力高、固井作業時易發生井漏和氣竄等問題,進行了防氣竄高密度水泥漿體系研究。應用緊密堆積和顆粒級配原理,使用微硅和鐵礦粉進行順拉級配,并優選了鐵礦粉和“衛輝”的外加劑,配制出了高性能的高密度水泥漿體系。試驗表明,該體系在較大溫度范圍內具有菜體沉降穩定性好、密度可調、游離水為零、流變性好、失水量小、強度高、稠化時間可調等特點,而且具有良好的防氣竄性能。該高密度水泥菜體系已成功應用于川東北地區建深1井的高壓氣層的固井作業中。現場應用表明,該體系的流變性能、初始稠度、失水量、稠化時間、抗壓強度等指標均能滿足施工要求,固井質量合格,可進一步推廣應用。4.2發展趨勢與研究的主攻方向產生竄槽的原因主要是：1、因為頂替效率不高而造成水泥漿竄槽。2、水泥石與套管及水泥石與地層之間存在微空隙。其形成原因是由于水泥漿凝固時化學收縮或由于水泥漿自由水析出以及由于溫度壓力變化形成的(室內實驗表明水泥石的體積收縮率可達到6%)。3、水泥漿失重。應對以上原因，盡管國內外早已開發出了一系列相應的防氣竄水泥漿體系，但都還或多或少存在一些缺陷，如水泥漿性能較差、作用時間比較冗長、水泥漿體系不能應對各種復雜的地層情況。Ⅶ為此，實現固井過程的順利進行，防止油氣水竄槽，以及能夠因對各種復雜的底層情況。針對以上情況，建議開展以下幾方面的研究：(1)研制新型的防氣竄水泥漿體系，新水泥漿體系要有良好的性能，包括流變性能良好，可調節水泥漿與鉆井液密度之差。(2)實驗以及現場運用各種新型技術，如已有的環空加壓技術、管外封隔器技術和脈沖注水泥技術。(3)推廣和應用新型設備，如大慶油田研制成功的環空氣竄阻斷工具。(4)在具體的地質條件下，選用合適的防竄水泥漿體系，結合現場適用的工程技術措施，達到最佳的防竄效果。5主要研究內容、需重點研究的關鍵問題及解決思路5.1主要研究內容(1)通過加深對注水泥施工過程的了解，研究油氣水竄槽產生的原因，熟悉環空氣竄的機理。(2)通過查詢資料，了解已有各種水泥體系對于預防油氣水竄槽的作用。(3)靠調節水泥的化學成分不能完全滿足注水泥工藝要求，因此，就需要通過添加各種外加劑來調節水泥漿的性能。如加重劑、減輕劑等。了解外加劑在油氣水竄槽上所具有的作用。(4)了解各油田現在已有的預防油氣水竄槽的工程措施。(5)在具體的地質條件下，選用合適的防竄水泥漿體系，結合現場適用的工程技術措施，達到最佳的防竄效果。Ⅷ5.2需重點研究的關鍵問題通過對注水泥工藝過程的了解，對于油氣水竄槽的原因要有一定的了解，雖然不能完全解決固井后環空氣竄技術問題，但是要盡可能的避免。有關氣竄的成因及防竄措施還必須進一步研究和探索。防氣竄固井工藝技術取得了許多切實可行的研究成果，了解各種防氣竄固井工藝在固井過程中的重要作用及其原理，了解各種工程措施在現場實施的具體過程及應用效果。在已有的各種防竄水泥漿體系下，在具體的地質條件下，該怎樣選用合適的工程措施與相應的水泥漿體系。5.3解決思路首先要結合現有的固井防氣竄資料，對有關氣竄的成因及防竄措施進一步研究和探索。通過已有的防氣竄工藝技術和水泥漿體系，給予有力的解決方法。再有就是研發應對特定地層的優秀的防氣竄水泥漿體系，能應對復雜地層，降低成本，獲得最大的經濟和生態效益。將合適的工程措施與相對應的水泥漿體系結合來預防油氣水竄槽，并通過現場實例來分析防竄效果。6完成畢業設計所必須具備的工作條件及解決辦法完成畢業論文的研究需要一系列關于預防油氣水竄槽的中外書籍、論文、期刊文獻等。此外，還需要電腦及相關軟件設施(office辦公軟件、石油大典等)，另外還要查閱相關的資料，對于不懂之處還要請教輔導老師。7工作的主要階段、進度與時間安排本次畢業論文的時間安排如下：2013年3月31日～2013年4月16日完成此次畢業論文的開題報告2013年3月31日～2013年4月18日完成相關的英文翻譯2013年4月13日～2013年5月31日完成此次畢業論文的初步撰寫工作并交導師審閱修改，在這此期間查閱資料2013年6月初～2013年6月中旬行初稿的改正完善工作，并最終定稿送交學院2013年6月中旬畢業論文答辯8指導教師的審查意見已經具備開題條件，同意開始畢業設計指導教師：年月日ⅨⅨ評審老師長江大學畢業論文(設計)指導教師評審意見Ⅹ學生姓名專業班級畢業論文(設計)題目指導教師職稱評審日期評審參考內容：畢業論文(設計)的研究內容、研究方法及研究結果，難度及工作量，質量和水平，存在的主要問題與不足。學生的學習態度和組織紀律，學生掌握基礎和專業知識的情況，解決實際問題的能力，畢業論文(設計)是否完成規定任務，達到了學士學位論文的水平，是否同意參加答辯。評審意見：指導教師簽名：評定成績(百分制)：_______分Ⅹ長江大學畢業論文(設計)評閱教師評語學生姓名專業班級畢業論文(設計)題目評閱教師職稱評閱日期評閱參考內容：畢業論文(設計)的研究內容、研究方法及研究結果，難度及工作量，質量和水平，存在的主要問題與不足。學生掌握基礎和專業知識的情況，解決實際問題的能力，畢業論文(設計)是否完成規定任務，達到了學士學位論文的水平，是否同意參加答辯。評語：評閱教師簽名：評定成績(百分制)：_______分Ⅺ答辯記錄及成績評定長江大學畢業論文(設計)答辯記錄及成績評定學生姓名專業班級畢業論文(設計)題目答辯時間年月日～時答辯地點一、答辯小組組成答辯小組組長：成員：二、答辯記錄摘要答辯小組提問(分條摘要列舉)學生回答情況評判三、答辯小組對學生答辯成績的評定(百分制)：_______分畢業論文(設計)最終成績評定(依據指導教師評分、評閱教師評分、答辯小組評分和學校關于畢業論文(設計)評分的相關規定)等級(五級制)：_______答辯小組組長(簽名)：秘書(簽名)：年月日院(系)答辯委員會主任(簽名)：院(系)(蓋章)Ⅻ摘要預防油氣水竄槽的工程技術措施及效果分析學生：石油工程學院指導教師：，石油工程學院［摘要］鉆井過程中，水泥漿產生油氣水竄槽是當前固井工藝技術存在的三大技術問題之一。固井后油氣水竄槽將損壞儲層，影響自然產能；對油氣田開發后續作業造成不利影響；即使采用擠水泥等補救工藝也很難奏效。嚴重時將導致油氣井的報廢,資源浪費。自60年代以來，國內外對固井后油氣水竄槽機理、預測方法及防竄技術方法進行了大量的系統研究。通過十幾年在鉆井現場及室內試驗的不斷探索研究，人們已經大體上了解了發生油氣水竄槽的機理。針對油氣水竄槽的原因，人們結合鉆井現場的實際經驗，研究出了許多預防油氣水竄槽的工程技術措施，并結合各種防竄水泥漿體系。經過不斷的現場試驗，工程技術措施預防油氣水竄槽效果明顯。［關鍵詞］油氣水竄槽水泥漿體系工程技術措施防竄效果ⅩⅢEngineeringMeasuresToPreventOilAndGasWaterChannelingAndEffectAnalysisStudent:petroleumengineeringinstituteInstructsTeacher:petroleumengineeringinstituteAbstract：Intheprocessofdrilling,Produceoilandgaswaterchannelingcementslurryisthecementingtechnologythatoneofthethreemajortechnicalproblems.Oilandgaswaterchannelingaftercementingwilldamagereservoir,affectthenaturalproductioncapacity.Operationofoilandgasfielddevelopmentadverseeffectsonthesubsequent.Evenifusetheremedyprocesssuchassqueezeishardtowork.SeriouswhenscrapwillleadtotheoilandgasWellsandWasteofresources.Sincethe60s,athomeandabroadformechanismofoilandgaswaterchannelingaftercementing,channelingpreventiontechniqueofforecastingmethodandmethodofsystemresearch.Throughmorethantenyearsatthesceneofthedrillingandexplorationresearchonindoortest.Peoplehavegenerallyunderstandtheoccurrencemechanismofoilandgaswaterchanneling.Reasonfortheoilandgaswaterchanneling,Combiningwiththeexperienceofactualdrillingsite.Developedmanyoilandgaswaterchannelingpreventionengineeringmeasuresarecombinedwithvariousantichannelingcementslurrysystem.Throughcontinuousfieldtest,engineeringandtechnicalmeasurestopreventoilandgaschannelingwatereffectisobvious.Keywords：Oilandgaschannelingwater，Slurrysystem，Engineeringandtechnicalmeasures，Againsttheeffect前言第1頁（共20頁）1前言在石油勘探和油田開發的各項任務中，鉆井起著十分重要的作用。諸如尋找和證實含油氣構造、獲得工業油流、探明以證實的含油氣構造的含油氣面積和儲量，取得有關油田的地質資料和開發數據，最后將原有從地下取到地面上來等等，無一不是通過鉆井來完成的。鉆井是勘探與開采石油及天然氣資源的一個重要環節，是勘探和開發石油的重要手段[1]。但是在鉆井過程中總會遇到這樣那樣的問題，其中油氣水竄槽就是其中比較常見、危害比較大的問題。固井后環空氣竄是指在注水泥結束后由于水泥漿膠凝、水泥漿在由液態轉化為固態過程中．水泥漿難以保持對氣層的壓力或由于水泥漿竄槽等原因造成水泥漿膠結質量不好，氣層氣體竄入水泥石基體或沿水泥與套管或水泥與井壁之間間隙中造成層間互竄甚至竄入井口。我國地質情況比較復雜，這對于鉆井來說，是一個比較大的挑戰。所以相對的油氣資源埋藏情況也變的很復雜。我國的大慶、勝利、大港、克拉瑪依等油田的儲集層為碎屑巖儲集層，碎屑巖儲集空間按形態分為孔、縫、洞三大類；碳酸鹽巖儲集層在我國分布也極為廣泛，主要有華北任丘油田、四川威遠油田等油田，碳酸鹽巖儲集空間分為空隙、溶洞、裂縫三類。其他諸如巖漿巖、變質巖、泥質巖等特殊巖類的儲集層在我國也有廣泛的分布[2]。在此條件下，地下情況更變的復雜。例如有的油氣藏埋藏地層比較淺，而有的則是在高溫高壓的很深的地層；低壓、低滲地層，水層多的地層。因此在鉆井過程中，需要考慮的情況很多。在不同的地質條件下，需要采取相對應的鉆井方法。固井包括下套管和注水泥兩個生產過程[3]。注水泥就是在地面上將水泥漿通過套管柱注入到井眼與套管柱之間的環形空間的過程。油氣水竄槽就是發生在注水泥的過程中。因此詳細了解注水泥的過程，知道注水泥的程序，對于如何預防油氣水竄槽具有十分重要的意義。根據十幾年的發展，各種工程技術措施層出不窮，這對于預防油氣水竄槽，減少固井過程的意外傷害，有著極其深遠的影響。1.1本文研究的目的和意義竄槽是在注水泥過程中，由于水泥漿不能將環空中的鉆井液完全替走，使環形空間局部出現未被水泥漿封固住的現象。竄槽會引起封固質量的下降，使套管失去水泥石的保護，受到巖石側向變形的擠壓，引起套管損壞；使水泥石中形成預防油氣水竄槽的工程措施及效果分析第2頁（共20頁）前言連通的通道，喪失封隔不同壓力體系的地層的作用，使套管外冒油、氣、水或使底下壓力竄通。是一種常見的注水泥質量缺陷。固井如何防止油氣水竄槽是固井中重要的技術難題，固井發生油氣水竄槽直接影響到油氣測試，生產及后續作業。固井后發生油氣水竄槽將損壞儲層，影響自然產能；對油氣田開發后續作業造成不利影響，嚴重時將導致油氣井報廢，浪費資源；直接影響水泥石膠結強度；導致層間竄流,直接影響油氣層的測試評價，污染油氣層,降低油氣采收率；對油田開發后續作業如注水、酸化壓裂和分層開采等造成不利影響；嚴重時可在井口冒油、冒氣，甚至造成固井后井噴事故，即使采用擠水泥等補救工藝也很難奏效[4]。經過十幾年的發展，國內外對固井后環空氣竄機理、預測方法及防氣竄技術方法進行了大量的研究工作，取得了許多切實可行的研究成果。雖然還是不能從根本上解決固井后環空氣竄技術問題，但是已經避免了一大部分的竄槽所帶來的危害。面對復雜的底層情況，只要運用正確的工程措施，成功預防了油氣水竄槽，不僅在固井過程中，提高了固井的質量，縮短固井日期，降低固井成本；而且還能避免發生竄槽所引起的影響，防止水泥漿濾液進入油氣層孔隙后,與地層內流體不配伍造成油氣層污染，從而造成更大的損失。1.2國內外發展現狀固井后油氣水竄槽是當前固井工藝技術存在的難題之一。自20世紀60年代以來,國內外對固井后油氣水竄槽機理、預測方法及防竄技術方法進行了大量的系統研究,但還未能從根本上解決固井后油氣水竄槽問題。近年來隨著科學技術的不斷創新及設備的更新，固井防竄也取得了相當大的進展。技術人員對竄槽的形成原因，影響因素，竄槽的物理過程，預測方法及防竄水泥漿體系做了大量工作，先后研發了膨脹水泥、延緩膠凝水泥、觸變水泥、可壓縮水泥、非滲透乳膠水泥等多種防竄水泥漿體系[5]。前言第3頁（共20頁）管外封隔器技術是指在相臨的氣層之間加套管外封隔器,在注水泥結束后膨脹套管封隔器,強制各氣層分隔開，有效的解決的氣竄問題。McMoRan公司在墨西哥灣Louisiana海濱的MississippiCanyon32區從1991年6月份以來,解決了8口井的氣竄問題。80年代后期,Halliburton公司首先研究并應用微硅作為防氣竄材料,用含有微硅的水泥漿體系在北海進行了100多井次防氣竄固井作業,應用效果很好,同時也顯著降低了水泥漿的總成本。近幾年來,國外研究開發了廉價的防氣竄材料——炭黑(顆粒直徑0.001～0.5um)。室內試驗表明,炭黑水泥漿具有良好的防氣竄性能,而且在亞得里亞海的一口3500m井的<177.8mm套管固井中得到成功應用,沒有發生環空氣竄,水泥漿與套管及地層膠結質量良好。近年來，我國在防氣竄固井技術發展過程中取得了相當大的進展[6]。1996年顧元威、王桂敏系統的闡述了發生竄槽的各種原因，并詳細的給出了解決因為各種原因而發生氣竄的技術措施。針對川東北地區氣井目的層埋藏深、地層壓力高、固井作業時易發生井漏和氣竄等問題，進行了防氣竄高密度水泥漿體系研究。應用緊密堆積和顆粒級配原理,使用微硅和鐵礦粉進行順拉級配，并優選了鐵礦粉和“衛輝”的外加劑，配制出了高性能的高密度水泥漿體系。試驗表明，該體系在較大溫度范圍內具有菜體沉降穩定性好、密度可調、游離水為零、流變性好、失水量小、強度高、稠化時間可調等特點，而且具有良好的防氣竄性能。該高密度水泥菜體系已成功應用于川東北地區建深1井的高壓氣層的固井作業中,現場應用表明，該體系的流變性能、初始稠度、失水量、稠化時間、抗壓強度等指標均能滿足施工要求,固井質量合格，可進一步推廣應用。針對淺井低溫防氣竄特點與難點，在防氣竄基本條件指導下。2001年楊廷雋、劉繪新改進水泥漿體系，提高水泥漿在淺井條件下防氣竄性能(低失水、低溫早強、提高沉降穩定性、增大水泥漿對氣體阻力、加強水泥環界面粘接)，有效地達到防氣審目的。文章選用四川石油管理局川西北礦區常用外加劑與防氣常劑配方，并考慮經濟合理性，研制出淺井防氣竄水泥漿體系，現場應用取得了明顯的效果。預防油氣水竄槽的工程措施及效果分析第4頁（共20頁）隨著中國主力油田逐漸進入中后期開發，油氣層埋藏深度、井底溫度和壓力以及目的層數也隨之逐漸增加，在這種條件下更容易發生氣竄，使水泥石膠結強度降低，影響固井質量。為了滿足深井固井施工的要求，防止油、氣、水竄發生，保證深井的固井質量。在調研了國內外研究成果的基礎上，2007年，馬永乾、徐依吉、王槐平、何英等人，研制出了一種適用于深井固井的抗高溫水泥漿SDJR膠乳水泥漿。該水泥漿具有抗高溫、低失水、防竄、流變性能良好和抗腐蝕等特點。注水泥過程中，利用紊流頂替可提高頂替效率，但排量過大會產生較大的環空流動阻力，造成環空動壓力過大；此外，由于注人井內的各種流體密度不同(水泥漿密度往往大于井內鉆井液密度),井內可能產生“U”型管效應,導致井內的實際流量大于泵入排量,進而導致過大的環空動壓力,造成地層壓裂漏失,引起井下復雜情況。因此,進行注水泥動態過程研究對于提高固井質量至關重要。2009年，黃志強通過對注水泥施工過程的動態分析,推導出任一時刻注水泥動態參數的計算模式,并開發了注水泥動態過程計算機模擬軟件。應用注水泥動態過程模擬軟件對江漢油田多口井進行了模擬計算。結果表明,誤差較小,滿足工程要求。大慶深層氣井具有地溫梯度高、封固段長、固井后環空易氣竄、套管及水泥石腐蝕等技術難點[7]，在近年成功開發高效沖洗隔離液、DHL丁苯膠乳抗高溫防竄水泥漿體系、套管及水泥石防腐技術的基礎上，針對環空氣竄開展了“慶深氣田防氣竄固井技術研究”等重大新技術科研攻關，開發了抗高溫微膨、增韌防氣竄水泥漿體系和環空氣竄阻斷工具，并優化了固井施工工藝，發展了大慶油田深層氣井固井技術，取得了良好效果。并且成功的研制環空氣竄阻斷工具，該氣竄阻斷工具結構合理、循環阻力小、耐高溫，有助于提高水泥膠結質量，降低了固井后環空油氣上竄到地面的幾率。油氣水竄槽機理及防竄水泥漿體系第5頁（共20頁）1.3主要研究內容(1)通過加深對注水泥施工過程的了解，研究油氣水竄槽產生的原因，熟悉環空氣竄的機理。(2)通過查詢資料，了解已有各種水泥體系對于預防油氣水竄槽的作用。(3)靠調節水泥的化學成分不能完全滿足注水泥工藝要求，因此，就需要通過添加各種外加劑來調節水泥漿的性能。如加重劑、減輕劑等。了解外加劑在油氣水竄槽上所具有的作用。(4)了解各油田現在已有的預防油氣水竄槽的工程措施。1.4研究思路首先要結合現有的固井防氣竄資料，對有關氣竄的成因及防竄措施進一步研究和探索。通過已有的防氣竄工藝技術和水泥漿體系，給予有力的解決方法。再有就是研發應對特定地層的優秀的防氣竄水泥漿體系，能應對復雜地層，降低成本，獲得最大的經濟和生態效益。將合適的工程措施與相對應的水泥漿體系結合來預防油氣水竄槽，并通過現場實例來分析防竄效果。2油氣水竄槽機理及防竄水泥漿體系2.1對于竄槽的幾種理論機理2.1.1“橋堵”理論水泥漿進入環空后[8]，由于水泥漿不斷地向地層失水，造成其水灰比急劇下降，改變了水泥漿的原有性能，同時在井壁上形成泥餅，使井徑縮小、直至井徑完全被堵塞，導致水泥漿靜壓傳遞受阻,使作用在地層有效的液柱壓力小于地層孔隙壓壓力而發生竄槽。預防油氣水竄槽的工程措施及效果分析第6頁（共20頁）2.1.2“水泥漿膠凝失重”理論水泥漿進入環空靜止后，水泥漿內部開始形成靜膠凝強度，隨著膠凝結構逐漸形成，環空靜液柱壓力逐漸降低，水泥顆粒逐漸形成網架結構，水泥漿稠度增加，氣竄阻力(包括水泥漿結構自身阻力及聚合物提供的附加阻力)相應增大，如果此時環空靜液柱壓力與氣竄阻力疊加之和水大于地層壓力則不會發生氣竄，否則必將發生竄槽。環空水泥漿進入過渡狀態后期至終凝，由于環空水泥漿柱繼續失重，直至環空靜液柱壓力為0甚至為負值。同時高分子量聚合物由于自由水的減少逐漸析出，也就逐漸失去提供附加氣竄阻力的能力，環空水泥漿只有依賴自身的膠凝結構阻止竄槽。此時是竄槽易發生時期。2.1.3“界面膠結”理論由于界面膠接不好而發生竄槽，主要原因是由于泥餅的存在和頂替效率低，導致水泥石界面與地層膠結不好而引起的。2.1.4“微裂縫-微環隙”理論微裂縫是在水泥環與地層之間或水泥環內產生的微小通道，而微環隙是由于水泥環不能很好地與套管膠結造成的。該理論認為環空存在微裂縫-微環隙是引起竄槽的根本原因，界面膠接不良的本質是由于水泥水化產生的微裂縫-微環隙。微裂縫-微環隙形成的主要原因是水泥柱的體積收縮、泥餅的存在、毛細管作用、水泥漿初凝階段水的凝聚、井內熱應力及靜液柱壓力等[9]。第6頁（共19頁）+油氣水竄槽機理及防竄水泥漿體系2.2防竄水泥漿體系針對竄槽機理的研究，國內外開發了多種水泥漿添加劑和水泥漿體系，應用比較普遍和具有代表性的水泥漿體系主要有以下幾種：油氣水竄槽機理及防竄水泥漿體系第7頁（共20頁）2.2.1鎖水抗竄水泥漿體系它是由速凝劑、膨脹劑、抗滲透劑、減阻劑、消泡劑等外加劑復配而成，主要含有水溶性的有機醇胺化合物，能生成絡合物，在水泥漿顆粒上形成許多可溶性的區間，使水泥熟料中的C3A和C4AF水化速度加快，使水泥漿膠凝強度發展迅速。還含有鈣、鋁等化合物，在水泥中發生反應生成柱狀的和針狀的硫鋁酸鈣。其固相體積比反應前增加1.22-1.75倍，而且這種柱狀的和針狀晶體首先向阻力小的孔隙中生長，形成致密的水泥石結構，當空隙天充滿后，便擠壓井壁和套管壁，提高水泥界面的膠結質量。2.2.2直角稠化水泥漿體系它是由速凝劑、膨脹劑、減阻劑等添加劑組成。水化由水泥的顆粒表面向深部發展，膠態粒子大量增加，晶體開始互相連接，逐漸絮凝成凝膠結構，水泥將失去流動性。也就是其靜膠凝強度為48～240Pa時,屬于由液態向固態轉化期,水泥漿逐步失去傳遞液柱壓力的能力,此時最易發生氣竄。而直角稠化水泥漿體系中的促凝劑能加速Ca(OH)2和C-S-H凝膠的生成速度，其加速機理是OH-1從外界較快的擴散進入富含Ca2+離子的溶液中，在其內部相互作用下，加速了Ca(OH)2的沉降和CaSiO3的分解，同時又是Ca(OH)2的沉降物和CaSiO3的分解物之間發生膠聯，就生成能抑制水泥漿中流出或流入的膠結層，這個膠結層的膠凝強度足以阻擋住最初企圖侵入水泥環的地層水，致使后面的地層水隨著膠凝強度的迅速增加而更難侵入環空。2.2.3觸變水泥漿體系主要由硅酸鈉、氯化鈉和氫氧化鈉組成的低密度水泥漿，用CMC加氫氧化鋯也可組成觸變水泥漿體系，觸變水泥漿體系在靜止時能夠很快形成較高的膠凝強度，阻止環空氣竄的發生，而攪動時又能變稀，恢復其流動性，即所謂的剪切稀釋特性。觸變水泥漿體系的作用機理為：水泥漿頂替到位后，能夠迅速形成大于240Pa的靜膠凝強度，有效縮短水泥漿由液態轉化了固態的過渡時間，減少發生環空氣竄的幾率。2.2.4非滲透水泥漿體系非滲透防氣竄水泥漿體系是80年代以來發展起來的,且已得到了較快的發展。其作用機理為:通過添加高分子聚合物或微細材料,利用化學交聯劑的交聯反應或利用微細材料充填作用形成不滲透膜,增加氣體在水泥漿中的侵入和運移阻力。非滲透水泥大致可分為兩種類型:一是加入膠乳聚合物、陽離子表面活性劑等；二是加入微細材料，常用的有微硅、炭黑等。預防油氣水竄槽的工程措施及效果分析2.2.5消除微環隙、微裂縫水泥漿體系TalabaniS等人提出消除微環隙、微裂縫的措施是在固井水泥漿中添加海綿鐵及合成橡膠粉。海綿鐵在京的高溫下具有較高的磁性，可消除水泥環與套管間的微環隙并形成良好的膠結。合成橡膠粉顆粒一方面可以充填水泥體內的微裂縫，降低其滲透率；另一方面可產生較大的膨脹作用，它不僅可以補償水泥的體積收縮，并且能密實泥餅，甚至將泥餅擠壓入地層，使水泥漿與地層形成很好的膠結，改善過渡狀態后期的環空封固狀態，另外該體系水泥漿的早強性能縮短了過渡狀態的時間。預防油氣水竄槽的工程措施及效果分析第8頁（共20頁）2.2.6延遲膠凝水泥漿體系延緩膠凝水泥漿是指在水泥漿頂替到環空初期能夠較長時間地保持液態，以傳遞液柱壓力，維持對氣層的壓力。當水泥漿水化后能夠迅速形成較高的膠凝強度，盡可能減少水泥漿由液態轉化為固態的過渡時間，從而大大降低了發生環空氣竄或氣侵的幾率[10]。除了以上幾種水泥漿體系外，目前還有充氣水泥漿體系、泡沫水泥漿體系、泥漿轉化水泥漿體系、短侯凝水泥漿體系等等。3現場應用防竄工程技術措施及效果分析3.1反循環固井技術3.1.1技術簡介反循環固井技術[11]，就是建立一個循環通道，從環空注入水泥漿從套管內返出鉆井液，直接讓水泥漿停留在環空來達到封固目的，在過去的固井實踐中，反循環固井技術應用較少，但隨著鉆井完井工藝技術的提高，實際生產過程中遇到的難題以及節約成本的需要，反循環固井工藝結合先進的固井工具和水泥漿技術。第9頁（共19頁）現場應用防竄工程技術措施及效果分析3.1.2技術優勢相對于傳統正循環固井來說，在相同的排量下，反循環固井更容易達到較好的頂替效果，反循環時鉆井環空留下的巖屑顆粒更容易下沉至井底或被攜帶至套管內；而正循環正好相反，井底巖屑顆粒被攜帶至環空而且要驅替干凈需克服更大的阻力。而且環空反循環壓力更低，可以采用較大排量進行循環，提高對井壁的沖刷效率。固井施工前，在正反循環鉆井液過程中反復改變鉆井液流動方向，也有利于清除泥餅及巖屑。反循環固井時，水泥漿不需要經過套管內的流動，減少了水泥漿與井液的接觸混合，提高了頂替效率，有效的預防了油氣水竄槽當然。當然優質的井眼條件、良好的鉆井液性能、高效隔離液的使用、優化的水泥性能也相當重要。3.1.3應用實例TZXX水平井基本資料(1)基本數據：完鉆井深：4005mm，造斜點：3299.58m，A點斜深/垂深：3727.51m／3595.12m，上層套管244.5mm，套管下深3250.13m。(2)鉆井液體系及性能：密度1.24g/cm。，粘度52s，初切3Pa，終切5Pa(3)管竄結構：Φ139.7mm引鞋(4003.1lm)+Φ139.7mm篩管24根+Φ139.7mm套管1根+盲板+Φ139.7mm套管1根+盲板+Φ139.7mm管外封隔器2(3719.18m)+液壓式分級箍1只(3713.31m)+Φ139.7mm套管38根+變徑(Φ139.7mm×Φ177.8mm)套管串至井口。現場應用防竄工程技術措施及效果分析第9頁（共20頁）+(4)現場反循環固井程序：從套管頭處接地面管線，井口接旋塞及回收鉆井液管線；注沖洗型前置液7m。，配注纖維堵漏漿25m3，密度1．25g/cm3，注水泥漿40m3，密度1.25g/m3，替清水1m3，關井口閘門，關套管頭閘門；關井候凝24h，累計候凝48h后探塞。(5)效果分析：本次固井整個施工過程中無漏失，無竄槽。說明使用反循環固井工藝，配合使用管外封隔器以及超低密度水泥漿，可以減少漏失，避免油氣水發生竄槽，減少了水泥漿對油氣層的污染，達到保護了油氣層目的。3.2ECP管外封隔器技術3.2.1技術簡介套管外封隔器是一種與套管連接，用來封隔套管與井壁間環形空間的井下工具，可有效封隔油氣水層，預防油氣水竄槽。進行有選擇性的開采或者封堵某一層段，保證套管外環空的密封。套管外封隔器可顯著提高固井質量，有效進行層間封隔，減少竄槽的發生概率，保護或減少油層污染，為提高原油采收率和開采效率提供了保障[12]。預防油氣水竄槽的工程措施及效果分析第10頁（共20頁）3.2.2技術原理根據地質要求將其下入所需層位[13]，準確到位后開泵并小排量憋壓，達到一定開啟壓力時開啟閥的銷釘剪斷，高壓流體介質打開單流閥，經關閉閥進入膠筒的膨脹腔內。在壓力作用下封隔器膨脹變形與井壁緊密接觸形成密封，實現封閉和分隔環形空間。當膨脹腔內的壓力達到定值時，關閉閥的銷釘剪斷，回壓推動關閉閥將進液孔堵死。此時套管內壓力的變化不會對管外封隔器膠筒膨脹腔產生影響，膠筒外表面緊密作用在相應的井壁上，對井壁產生足夠大的徑向壓力，實現安全坐封。管外封隔器可單獨使用，也可配合其它工具，實現不同目的井下封隔，能保證注水泥的完整性，保護油氣層，預防油氣水竄槽，提高固井質量，簡化工藝，降低固井成本。3.2.3應用實例中原油田是個復雜斷塊油氣田[14]，在同一口井中異常高、低壓并存，對固井技術的要求很高，而隨著油田開發的深人進行，注采比越來越大，地下壓力系統越來越難以掌握，使得固井時面臨越來越多的井漏、壓穩很難兼顧和油氣水竄槽頻發的局面。中原油田使用的封隔器為水力膨脹式結構，采用高鋼級、高壁厚套管為中心管，直接與套管串連接，不改變管串通徑，對改善和提高油氣井固井質量具有明顯作用。目前，在中原油田主要應用于漏失井、返水井、高壓井、漏涌并存井等復雜井的油層固井。經現場應用，固井質量大幅度地提高，封隔器在各種復雜井固井的使用比例見表1。表1封隔器在各種復雜井固井的使用比例復雜井類使用比例％漏失井24返水井11高壓井46漏涌并存井19現場應用防竄工程技術措施及效果分析第11頁（共20頁）漏失井的應用如中原油田濮85-17井，完鉆井深3450m，鉆井液密度1.54g/cm，技術套管下深1505m，油頂2720m，油底3404m，在鉆到井深2899m后發生多次井漏(鉆井液密度1.42～1.54g/cm3)，分析認為漏失層位于2899m。為防止固井井漏而發生油氣水竄槽，在套管串的2840m處加此而已只封隔器。固井時采取小排量注替(≤1.2m3/min)，先注低密度水泥(1.58g/cm3)林D1級25t，再注高密度水泥夾江D級67.5t(原漿42.5t，稠化時問280min，促凝25t，稠化時間97min)，用渦輪流量計計量替漿量，在替漿剩6.5m時發生井漏，只進不出，1.5m左右隨即返出正常，在碰壓前2m時用水泥車替漿，碰壓后憋到21MPa，觀察壓力5min不降后放壓。48h后電測固井質量，被評為優質，沒有發生油氣水竄槽。高壓井的應用第11頁（共19頁）+此類井的封隔器安放在高壓層的頂部。如中原油田文79-187井，完鉆井深3284m，技術套管下深1359m，油頂2854m，油底3234m，在鉆至2870m時發生嚴重油氣侵，經過多次壓井，鉆井液密度由1.39g/cm3，加重到完鉆時的1.91g/cm3，在完井電測過程中由于有后效而加重到下套管時的1.97g/cm3。地層壓力系數高，技術套管下深淺，除了下封隔器外無其它措施可保證壓穩。選井徑規則處在井深2990m處的套管串中加1只封隔器。注夾江D級水泥90t：密度1.97cm，長段70t，稠化時間253min．短段20t，稠化時間108min；替漿剩最后2m時水泥車碰壓到20MPa，穩壓5min壓力不降。44h后測井，無竄槽現象，固井質量優質。3.3雙級注水泥技術3.3.1技術作業方式采用正規非連續式分級注水泥方法。第一級水泥返深至雙級箍，一級膠塞碰壓后，從井口放壓確認浮箍浮鞋工作可靠，水泥不回流，投入開孔器。待開孔器到位后按雙級箍設計的開孔壓力附加2MPa壓力開孔并循環洗井直到雙級箍以上水泥漿全部返出井口。待第一級水泥漿的稠化時間或初凝時間到了以后準備第二級注水泥作業[15]。預防油氣水竄槽的工程措施及效果分析第12頁（共20頁）3.3.2應用實例以新疆油田陸梁油田陸9井區為例。大概的主要技術措施：(1)在水泥封固段內下足夠數量的套管扶正器，保證套管的居中度大于67％。(2)嚴格控制套管人井速度，特別是套管進入裸眼后速度控制在每根50-60s，防止壓力激動造成井漏。(3)套管下完后，用鉆井時的排量由小到大充分循環洗井2周，將泥漿中的“后效”徹底排盡。(4)用溫度計實測兩級封固段的循環溫度，并按實測溫度做水泥漿性能試驗。(5)采用過渡罐的方式批量混配水泥漿，確保水泥漿密度的均勻性。(6)現場配灰、配液、配水泥漿要嚴格按化驗室提供的配方進行操作。確保水泥、微珠、微硅加量與配方一致，混合均勻。固井水的配制要保證各種藥品的加量和加入順序與配方一致且要進行充分的循環。(7)為提高頂替效率，根據鉆井液與水泥漿、頂替流態選用密度1.03g/cm3，低粘紊流型沖洗液10m3。3.3.3效果分析雙級注水泥固井技術與超低密度水泥漿解決低壓易漏長封固段固井，解決了地層狀況下的油氣水竄槽情況，提高固井質量。3.4其他工程技術措施3.4.1震動注水泥技術震動注水泥固井技術是目前比較先進的防氣竄固井技術[16]，即在注水泥、頂替和候凝過程中，采用機械振動、液壓或空氣脈沖、水力沖擊等手段，產生振動波作用于套管、鉆井液和水泥漿來提高固井質量的一項新技術。前蘇聯和美國已成功地使用了這項技術，國內在這一領域的系統研究才剛剛起步。現場應用防竄工程技術措施及效果分析第13頁（共20頁）在注水泥的頂替階段活動套管，尤其是轉動套管，對于提高頂替效率，將死區鉆井液驅走是十分有幫助的。活動套管時，由于摩擦阻力的存在，會使鉆井液與套管一起運動，是鉆井液獲得一個牽引力。這個力是死區的鉆井液獲得一定的流動速度，幫助水泥漿替走該區的鉆井液。通常轉動套管要使用專門的設備，工藝比較困難。此時采用上下活動套管的方法，也有一定的效果。(a)(b)(c)圖1旋轉套管提高頂替效率示意圖旋轉套管提高頂替效率示意圖(a)套管不動(b)套管開始轉動(c)鉆井液將被替完3.4.2平衡壓力固井工藝技術平衡壓力固井可以理解為注替水泥漿過程產生的環空總壓力(靜液柱壓力加流動阻力)應小于最薄弱地層的破裂壓力，驅替水泥漿到設計位置后以及在凝固失重條件下其靜液柱壓力梯度值大于地層孔隙壓力梯度值[17]。預防油氣水竄槽的工程措施及效果分析第14頁（共20頁）平衡壓力固井工藝技術核心是“高效頂替、整體壓力平衡”。通過對固井施工方案的優化設計，在滿足環空封固質量和盡量減小對產層污染的前提下，使整個注替過程中保持環空的動液柱壓力與地層破裂壓力的平衡，保證在整個施工過程中不漏、不竄；在水泥漿候凝過程中保持環空的靜液柱壓力和氣竄阻力之和與地層孔隙壓力的平衡，并獲得良好的頂替效率，實現良好的防竄槽效果及優質固井。以塔和油田為例，應用此技術的主要技術措施[18]：(1)下套管前用原井鉆井液進行地層承壓試驗，承壓值為替漿即將結束時環空增加的動液柱壓力，一般為8∽12MPa。(2)在水泥漿中加入適當比例的微硅、膨脹劑、硅粉，使漿體具有微膨脹、微觸變特性，并有一定的防漏失作用，針對TP、12區等易漏井效果明顯。(3)對于含二疊系等易漏地層的井，領漿采用密度1.50g/cm3的低密度水泥漿，降低環空液柱壓力，降低漏失風險。(4)在主要目的層和擴徑井段加入樹脂旋流扶正器，改變流體經過時的流型，提高頂替效率。(5)注入新配抗鈣化鉆井液10m3，替漿結束后井底靜液柱當量密度1.70g/cm3，尾漿失重后井底壓穩當量密度1.59g/cm3(固井前鉆井液密度1.57g/cm3)，能夠實現壓穩。在整個施工過程中，水泥漿頂替效果不錯，沒有發生油氣水竄槽現象，效果明顯。3.4.3環空加壓技術在注水泥作業結束后，關井候凝。候凝時井口環空加壓以彌補水泥漿失重引起的壓力降。通過在環空加一定的壓力(現場加壓的值一般為2～3MPa)，保證環空中的液柱壓力大于氣層壓力，預防或降低水泥漿失重發生的概率，達到防氣竄的目的。3.4.4扶正器的應用扶正器原理扶正器隨套管下井時，彈性片由系在其上的鋼帶壓平、固定在一起，鋼帶由一個鎖定裝置控制。在套管下入井后，利用壓差式鎖定裝置將鋼帶打開，扶正器釋放開彈簧弓形片，產生充足的回復力，起到扶正的效果[19]。三種典型使用的套管扶正器，有常規使用彈簧片式扶正器，帶有紊流導向板及剛性扶正器，后者主要用于較大斜度井段。現場應用防竄工程技術措施及效果分析第15頁（共20頁）在井斜角或方位角有較大變化的井段，大量采用套管扶正器是改善居中程度的有效措施，扶正器可以使套管不居中的程度有所減緩，尤其是在斜井段更應該大量使用套管扶正器。在一般井中，由于井斜角、方位角變化不太劇烈，可采用彈性扶正器。在斜井段及井斜角變化很大的井段，應采用剛性扶正器。一般是每根套管上至少有一個扶正器。剛性剛性彈性圖2套管扶正器3.4.5調整水泥漿性能在固井注水泥過程中，通過添加外加劑，加大水泥漿與鉆井液的密度差，使鉆井液獲得一個浮力，促使其漂浮在水泥漿之上，被頂替走。采用優良的前置液體，加強鉆井液與水泥漿的隔離及沖洗井壁的效果。使用沖洗液可稀釋鉆井液，使之易于替走。注水泥時使用前置液沖蝕泥餅，使用套管外封隔器進行層間的機械封隔，套管粘砂提高水泥與套管的膠結強度，控制套管內壓變化防止微環隙產生，使用膨脹水泥提高水泥與套管、水泥與地層的膠結強度。對于防竄槽具有十分重要的作用。3.4.6使用雙凝水泥技術

井內要封隔的水泥段較長時,為了防止竄槽,可在水泥柱各段范圍內添加不同的外加劑以調節水泥漿的凝固時間,使水泥漿從下到上逐漸凝固。常采用的是兩凝水泥。當下部速凝段處于危險狀態時,上部緩凝段仍保持較高的靜液壓力;而緩凝段降至水柱壓力時,下部速凝段早已凝固,從而防止竄槽。該措施可行,所帶來的不便之處是水泥漿體系稍微復雜一點,有時更大的不便不是水泥漿體系的實現而是現場施工不便。預防油氣水竄槽的工程措施及效果分析第16頁（共20頁）3.4.7清除泥餅、改善水泥漿在井下的膠結環境以百色油田為例[20]。百色油田地層分散嚴重，導致鉆井液中存在著大量的無用固相，并且它們的粒徑小。常規的固控設備難以將其消除。在鉆井過程中這些細顆粒參與泥餅的形成，使水泥漿與地層和水泥漿與套管之間不能直接膠結，嚴重時會產生油氣水竄槽。以往機械消除法或其它一些常規沖洗液沖洗法，只能對泥餅表面起作用，無法徹底清除泥餅。為此，引入了泥餅破壞劑。它是一種含親油和親水基團的“雙親”表面活性劑，能夠很快地溶解于水溶液及水基鉆井液中。在清水或鉆井液中加入不同量的泥餅破壞劑配成新型的沖洗液，并加以大量的低密度水泥漿前置液。泥餅破壞劑能有效地清除附在套管壁和井壁上的泥餅，改善水泥漿的膠結環境，使簡接膠結變為直接膠結，提高了界面膠結質量。3.4.8地層壓力平衡工具地層壓力平衡工具與套管外封隔器聯合使用[21]，將工具和封隔器作為套管串的組成部分下至井內預定位置，固井施工時，替泥漿之前的所有工序與一次注水泥固井相同。當替泥漿膠塞到達本工具的內滑套時，出現碰壓現象。然后用泵車進行蹩壓，當壓力達到套管外封隔器的施工剪銷壓力時，封隔器打開，膠筒膨脹，當確認封隔器已處于鎖緊狀態后，繼續蹩壓，剪斷地層壓力平衡固井工具的剪銷，推動內滑套下行，將工具到浮箍之間的液體被壓入環空，使環空壓力升高。在水泥凝固過程中，壓穩地層使環空水泥漿真正形成自身的水泥石強度及與套管和井壁形成牢固的膠結性能，從而達到在水泥石強度提高的同時，也防止了油氣水的竄槽。4總結與展望總結與展望第17頁（共20頁）總結與展望4.1總結在鉆井過程中，發生油氣水竄槽。竄槽不僅會引起封固質量的下降，使套管失去水泥石的保護，受到巖石側向變形的擠壓，引起套管損壞；使水泥石中形成連通的通道，喪失封隔不同壓力體系的地層的作用，使套管外冒油、氣、水或使底下壓力竄通。而且還損壞儲層,影響自然產能；對油氣田開發后續作業造成不利影響，嚴重時將導致油氣井報廢，浪費資源；直接影響水泥石膠結強度；導致層間竄流，直接影響油氣層的測試評價，污染油氣層,降低油氣采收率；對油田開發后續作業如注水、酸化壓裂和分層開采等造成不利影響；嚴重時可在井口冒油、冒氣，甚至造成固井后井噴事故，即使采用擠水泥等補救工藝也很難奏效。經過十幾年的發展，國內外對固井后環空氣竄機理、預測方法及防氣竄技術方法進行了大量的研究工作，取得了許多切實可行的研究成果。雖然還是不能從根本上解決固井后環空氣竄技術問題，但是已經避免了一大部分的竄槽所帶來的危害。預防油氣水竄槽的工程措施及效果分析第18頁（共20頁）面對各種復雜的地質條件，國內外的專家，通過十幾年不斷的努力，已經研發了各種適應不同地層情況的水泥漿體系。如高溫高壓、淺層低溫和各種壓力體系相互穿插等。在研究水泥漿體系的同時，為了預防油氣水竄槽，提高固井質量。專家們結合鉆井現場的實際情況，有制定出了不同的工程技術措施。如環空加壓技術、管外封隔器技術和震動注水泥技術等。所以面對復雜的地層情況，只要運用正確的工程措施，結合給定的水泥漿體系，成功預防了油氣水竄槽。這不僅在固井過程中，提高了固井的質量，縮短固井日期，降低固井成本；而且還能避免發生竄槽所引起的影響，防止水泥漿濾液進入油氣層孔隙后，與地層內流體不配伍造成油氣層污染，避免造成更大的損失。4.2展望了解了鉆井過程中油氣水竄槽發生的機理和危害。為了預防竄槽的發生，就要采取合適的措施來應對。結合現在正在應用的防竄措施，開展以下幾方面的研