华北油田已经进入开采的中后期，地质条件越来越复杂，这对固井技术提出了更高的要求。华北油田复杂井主要分布在二连的阿南和哈南高压注水采油区块和冀中潜山深井区块。阿南和哈南地区主力油层阿尔善组原始地层压力系数约为1．0，由于长期高压注水，钻井液最高使用密度达1．9 0 g／cm3。虽然在固井中使用了分散水泥浆和低失水水泥浆，并采取了打重泥浆帽、两凝或多凝等固井工艺，但由于地层浅、温度低、产层压力高，固井后油水侵入环形空间，甚至上富至地面的现象始终没有得到很好解决，造成油水同层与层间封隔很差或根本就不封隔，很大程度上制约了油水井的找、卡水层、分层注水及分层压裂、分层开采等措施的实施，严重影响了油水井的开发效果。冀中潜山深井固井技术难度较大的是尾管固井。其原因：①井眼环空间隙小，水泥浆在窄环隙中上返时处于高剪切状态，摩阻大，易压漏地层；②¢ 177.8 mm尾管固井时，水泥封固段长（1500～2000 m），给施工作业带来很大难度；水泥环薄，对水泥石韧性要求较高；③环空水泥环薄，对水泥石韧性要求较高；④水泥浆用量少，对失水量控制要求高，并容易发生窜流；⑤尾管悬挂器处出现瓶颈，过流面积小，极易堵塞和憋压造成井漏；⑥长井段小间隙固井，水泥浆在凝固过程中“失重”现象较常规井更加严重。由于以上原因，在冀中潜山深井固井中，井漏、窜槽、水窜等井下复杂事故时有发生，严重影响了油气井的勘探开发。
室 内 研 究
1．阿南和哈南高压注水采油区块固井技术
从声波测井CBL曲线分析，阿南和哈南部分复杂井固井质量不合格，主要原因为；①油井水泥水化时固有的高失水和高体积收缩，造成水泥环胶结质量差、诱发井内油水窜流及油层污染；②由于产层压力高，钻井液密度、粘度和切力较高，影响了钻井液的顶替效率，使上部井段钻井液、前置液和水泥浆混浆严重，此混浆胶凝强度发展快，在水泥浆凝结过程中，阻碍了上部水泥浆液柱压力的传递，下部井段水泥浆液柱压力逐渐降低，直到小于地层孔隙压力时，出现地层流体外溢及油水互富心井底温度低，水泥浆凝结速度慢，使得水泥浆“失重”时间长，增加了地层流体人侵时间及发生油水互窜的可能性。为了提高固井质量，在阿南和哈南部分井采用了套管外封隔器、早强膨胀水泥浆体系及与其配套的综合固井工艺技术措施。套管外封隔器能扼制地层流体在环形空间窜流，阻塞流体向压力低的地层运移；早强油井水泥浆凝结时间短，可有效缩短地层流体的侵入
时间；膨胀油井水泥可防止水泥收缩，在水泥水化早期和后期均产生微膨胀（塑性膨胀和硬化膨胀），改善水泥环与井壁、水泥环与套管之间的胶结强度，减少并杜绝水泥浆凝固时产生的微膨胀．有效防止井下油水互窜，水泥浆性能见表1和表2，配方如下。
1保兴G级原浆
2＃1＋l％早强剂＋0．8％分散剂
3＃嘉华G级原浆
4＃3＃＋l％早强剂十0.8％分散剂
从表1、表2可以看出，早强、膨胀水泥浆体系明显缩短了水泥浆的稠化时间和过渡时间（即初凝和终凝时间），提高水泥石的早期强度，并产生微膨胀，这结防窜、防渗及油水互窜提供了较好的保障
2冀中潜山深井区块
华北石油管理局钻井工艺研究院开发的“成膜型降失水水泥浆体系”，具有低密度、高强度、零析水、低失水等特点，提高了冀中潜山深井区块尾管固井质量。该水泥浆的低密度、高强度能有效防止尾管固井时，由于窄环空、高返速而压漏地层的事故，并配合双凝双压固井工艺，对压稳地层、防止油水气互窜有较好的作用；成膜型降失水剂应用到水泥浆中，根据需要失水量控制在 50 mL以内，预防由于水泥浆失水而产生的桥堵、浆体变稠等现象，减少了对储层损害，达到综合提高固井质量及油气采收率的目的；由于成膜型降失水剂是有机塑性高分子材料，能显著改善水泥石的韧性和变形能力，提高水泥石抗射孔、震裂能力，并且由于有机高分子在水泥浆凝结过程中被压缩而产生弹性膨胀作用，能有效防止油气水互窜。冀中潜山深井井底温度较高，室内试验温度为95℃，结果见表3水泥浆配方如下。
由表3可以看出，成膜型降失水水泥浆体系在控制水泥浆具有较低失水量的同时，通过调节缓凝降失水剂的加量改变稠化时间，满足了固井施工作业所需的时间要求。
现场应用
1．阿31－318井
阿31－318井井深为1375M，油层顶深为1256m，钻井液密度为1.56 g／cm3。该井油气层压力高，为防止油气在环形空间上窜，在1191．64～1194．30m井段下套管封隔器。固井时先注入10 m3密度为1．71 g／cm3的重钻并液帽，然后注入3 m3前置液，最后注入保兴G级水泥领浆（密度为 1．78 g/cm3）和尾浆（密度为 1．92 g／cm3）。固井质量优质。
2． A-3井
该井完钻井深为 1197m,水泥返高为447 m，油层顶深为875 m。采用两凝水泥浆体系施工，领浆和尾浆主要外加剂配方如下。
注灰时间为 10min，顶替时间力7min，注灰平均密度为 1． 89 g／cm3，施工正常，碰压为 12 MPa。24 h后测井结果表明，第一界面的CBL最高值为10.5第二界面测井结果优质，固井质量优质。
3．泽 74-1X井
该井是为评价泽74断块奥陶系潜山油气情况在泽74-1井开窗侧钻的一口评价井。该井在泽741井井深2100 m处用甲2159 mm钻头侧钻，钻至井深3860 m中途完钻。下入甲 177 8 mm尾管固井，封固段长为1852．49 m，属于超长封固段窄环空固井，井斜变化大，井眼轨迹呈螺旋型，地层特性复杂。经钻井工艺研究院与固井处全力合作，采用低失水、零析水、成膜型降失水水泥浆体系，配合双凝双压固井工艺。施工时，先注入4 m3前置液，然后注入39.7 m3低密度水泥浆领浆，密度最高为1．61g／cm3，最低为 1．55 g／cm3，平均为1.59g／cm3，注入双3m3常规密度水泥浆尾浆，密度最高为1．86g／cm3，最低为1.75g／Cm3，平均为1．83 g／Cm3。最后以1.1m3／min的排量替浆，替浆 46. 3 m3，替浆最高压力为 16 MPa，碰压为 20 MPa。敞压，候凝，72 h后测井，全井主要封固段固井质量优。
结 论
1．室内研究和现场试验证明，在二连地区采用早强、膨胀、低失水水泥浆体系，并配合使用套管外封隔器和两凝固井工艺技术能很好地解决低温高压注水调整井固井作业中存在的许多问题，基本控制住了高压地层流体外溢，提高了固井质量；在冀中潜山深井区块采用成膜型降失水水泥浆体系，配合双凝双压固井工艺，能有效防止井漏、油水互窜等井下复杂事故的发生，综合提高固井质量。
2早强、膨胀、低失水水泥浆体系的特点是：低温早强、API失水量小于 200 mL；在水泥浆凝结过程中能产生有效膨胀；具有较短的初凝和终凝时间，能有效防止气富及油水互窜；因此该体系能显著提高低温易窜井的固井质量。
3．成膜型降失水水泥浆体系的特点在于：在保证 API失水量小于 100 mL的同时，根据需要较好地调节水泥浆密度和稠化时问；有机塑性高分子胶粒在水泥凝结过程中由于被压缩而微膨胀，能有效补偿水泥石孔隙压力，达到防窜、改善水泥石韧性和变形能力的目的；初凝和终凝时间较短；因此该体系对提高易漏、易窜井的固井质量有显著的作用。
4．使用套管外封隔器前，必须从工程、钻井液、地质方面注意观察、分析，由钻井液密度变化推测高压地层的孔隙压力及高压层数；完井电测、地质绘解后，进一步确定高压层位置，由此确定套管外封隔器的使用数量和应用位置。
