技术介绍

    注氮水泥浆固井一体化技术主要在固井工艺中起到防漏、防窜、保温、堵漏，提高固井质量和安全性的作用。该技术可显著降低页岩气井环空带压比例、缩短承压堵漏周期、节约材料成本，平均每口井可缩减钻井周期14天，经院士专家鉴定，达到国际领先水平，已获得国内外授权专利30余项。

    应用情况

    氮气泡沫水泥浆固井技术的灵感来自绵密蓬松的冰淇淋。“冰淇淋里50%是空气，于是我们想到可以利用高压注氮发泡的原理，往水泥浆里注入泡沫，降低水泥密度，在固井工艺中起到防漏、防窜、保温、堵漏的作用。”工程院固井技术专家初永涛介绍，在试验中，他们发现一块拳头大的氮气泡沫水泥浆块，可以轻松漂浮在水面上。

    固井漏失、环空气窜和压裂后水泥环密封失效，会严重影响固井的质量和安全性，是国内外固井亟待解决的三大技术难题。氮气泡沫水泥浆固井技术提供了全新的解决方案。

    工程院联合华东油气、东北油气、华东石油工程、石化机械等企业，研制出耐高温弹性低密度泡水泥浆体系，密度最低0.7克/立方厘米、耐温提升到150摄氏度，并配套研制了我国首台注氮泡沫水泥浆固井一体化装备，实现了我国高端固井装备与技术完全自主可控，使中国石化成为国内首家、全球第二家全面掌握该核心技术的企业。

    注氮泡沫水泥浆固井一体化装备集液氮快速蒸发、泡沫高效混合、自动化控制于一体，采用先进的云端物联设计，能实时进行固井数据远程监测，耐压40兆帕，混配排量可达每分钟2.5立方米，控制精准度高，可满足7000米井深泡沫水泥浆固井作业。

    该技术在页岩油气、致密油气、深层油气等不同油气藏规模化应用400余口井，国内市场占有率100%，固井优良率90%以上，刷新了多项石油工程纪录，先后荣获中国石化技术发明一等奖、CIPPE创新金奖，2021年成功入选“科创中国”先导技术榜单和国家首台（套）重大技术装备目录，2024年被纳入石工新能孵化器公司产业孵化。

    应用评价

    东北油气高级专家 穆国臣：

    氮气泡沫固井技术是解决低压易漏井固井难题的利器。针对龙凤山地区地层温度高、一次性封固段长、地层承压能力低、固井质量差的情况，2019年11月，我们引进工程院的氮气泡沫固井技术，在北210-1井首次试验成功，至今已累计应用100余口井，成功替代了“承压堵漏+尾管悬挂+回接固井”工艺，实现了一次性下套管、一次性全封固，大幅缩短了承压堵漏、尾管悬挂和回接作业周期，单井可节约时间10~14天。目前，该技术已成为东北地区固井防漏措施的首选，连续3次创造了国内泡沫水泥浆密度最低纪录，支撑了中国石化示范井北201-37HF井的成功实施，为龙凤山地区增储上产提供了强有力的技术支持。