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页岩气是优质、清洁、高效的非常规天然气资源之一,永页区块是我国重要的页岩气开发区域。为满足页岩气钻井及开发要求,该区块井身结构多为水平井,井身结构特殊,封固段长、水平段长,钻井中使用多套钻井液体系,给固井工程及固井工作液体系提出更高要求。本文针对永页区块的工程特点和要求,开展固井液体系研究。针对区块常用的复合金属离子聚合物钻井液体系和柴油基钻井液体系,研究出了适合该区块两种不同钻井液体系的冲洗液体系。对于复合金属离子聚合物钻井液体系的冲洗液配方为:水+8%HSCXJ-1+0.5%SXP-1;冲洗效率95%,其它指标达到要求。对于柴油基钻井液体系的冲洗液配方为:水+15%HSCXJ-1+2%特制纤维+0.5%SXP-1;冲洗效率93%,其它指标达到要求。针对永页区块地层压力系数高,研究出了适合永页区块固井的加重隔离液体系为:水+3%HSGLJ+0.5%SXP-1+X%TFJZJ;通过改变加重剂TFJZJ加量,隔离液密度可在1.30-1.80g/cm3调节,体系沉降稳定性好,密度差≤0.04g/cm3;失水量<3 0mL;流变性、抗温性优良;达到永页区块固井工程作业对加重隔离液性能要求。针对永页区块固井中使用的降失水剂性能不稳定等情况,从降失水剂所需要的官能团出发,研究了单体比例、反应时间、反应温度、引发剂加量等条件对降失水剂性能的影响,合成出了分子结构合适的降失水剂(SZ)。SZ油井水泥降失水剂的最佳合成方案为:单体摩尔比为LY:AA:AM=45:20:35,反应温度50℃,反应时间3小时,引发剂加量1.5%。红外光谱结构表征表明:单体进行了充分的共聚,达到设计合成要求。热重分析仪分析表明:SZ降失水剂理论抗温可达到260℃。性能研究表明:SZ降失水剂加量4-6%,在45℃-150℃范围内API失水量均能控制在50mL内。综上所述,SZ降失水剂具有较好的失水控制能力和抗温能力。针对该区块固井水泥石的胶结性和长期完整性要求,研究合成的降失水剂与常用水泥浆外加剂的配伍性,得到了适合永页区块二开固井的高胶结性膨胀水泥浆体系为:JHG+4.0%SZ+0.3%SXY-2+3.0%SEP-2+0.3%SXP-1+44%H20;密度 1.93g/cm3,48h 相对膨胀率1.5%,API失水量40mL,稠化时间可调,其它指标达到固井工程要求。以适合二开固井用的高胶结性膨胀水泥浆体系为基础,得到了适合永页区块三开固井的高弹(塑)性膨胀水泥浆体系为:JHG+4.0%SZ+0.3%SXY-2+3.0%SEP-2+2.0%WG+0.3%SXP-1+4.0%STX+44%H2O;体系弹性模量为 6.67GPa,API 失水量 38mL,密度 1.92g/cm3,稠化时间可调,其它指标达到固井工程要求。研究了冲洗液、隔离液、钻井液体系与水泥浆体系的相容性,研究结果表明:四种流体相容性良好,各种比例的工作液体系稠化时间之比>1.0,稠化曲线无鼓包、走平台等不良现象。所研究的固井入井工作液体系完全适合永页区块固井工程需要。将研究的冲洗液体系、隔离液体系、水泥浆体系组成的固井液体系在永页区块永页3井、永页6井进行了现场应用试验。针对二开地质条件和使用的复合金属离子聚合物钻井液体系,设计出了固井液体系:冲洗液+隔离液+膨胀水泥浆体系,采用双凝膨胀水泥浆体系,封固段3500m左右,两口井固井优质率分别为89.5%和91.5%。针对三开使用柴油基钻井液体系和页岩气开发需要多级压裂情况,设计出了三开固井的固井液体系为:冲洗冲刷液+隔离液+冲洗液+弹(塑)性水泥浆体系,采用双凝水泥浆方案,全井段封固,两口井固井优质率分别为94.8%和96.8%。论文所研究的固井液体系能较好满足永页区块页岩气固井的高胶结性、高弹(塑)性、抗温性等要求,在永页区块现场试验中取得优良效果,有良好的应用前景和推广应用价值。