针对目前困扰泸州区块深层页岩气井开发过程中严峻的环空带压问题,从提高井筒密封完整性的角度出发,分析了影响环空带压的诸多因素,如:套管、工具、水泥浆、固井工艺等,提出了提高井筒密封完整性的关键技术措施。通过对温度场和应力场分别与井筒密封完整性关系的分析,提出了优化水泥浆设计和改善微环隙的方法。软件模型分析结果表明:钻井转生产井期间井口温度增幅可达50℃以上;提高界面胶结强度和降低水泥石弹性模量可以明显改善微环隙。该技术在泸州深层页岩气完成12井次244.5mm技术套管固井和16井次139.7mm生产套管固井应用,已公布7井次技术套管和3井次生产套管的固井质量,平均合格率97.8%,平均优质率86.7%,为深层页岩气配套固井技术在泸州区块的进一步推广和应用奠定了基础。

针对传统水泥基材料含有固体颗粒,难以挤入并封堵,导致环空带压的水泥环微裂缝问题。以复合树脂为主要成分,通过调节固化引发剂加量控制凝固时间,优选降黏剂提高其流动性和渗透性,研制出一种无固相可室温固化的密封剂,并开展了水泥环-套管系统模拟密封剂封堵实验。由此可知,根据环境温度及固化引发剂不同,密封剂凝结时间可在1.25~20 h内调节;流动性好,黏度低至60 mPa·s;密度可由1.02 g/cm3调至1.25 g/cm3;机械性能良好,24 h抗压强度不小于18 MPa,最高可达53 MPa;水泥环-套管系统模拟密封剂封堵实验表明,密封剂治理环空带压效果良好,干燥环境下候凝24 h后可消除6 MPa以内的环空带压,潮湿环境下候凝24 h后可治理3 MPa以内的环空带压,在多种条件下提高了水泥环-套管环空密封性,可有效治理环空带压问题。