劉高軍 李慕君 王美漫

摘要：查干花區(qū)塊以開發(fā)深層氣為主，主要完井方式為尾管懸掛完井。由于該地區(qū)井下條件復(fù)雜，井深且地溫梯度高，氣層多且氣顯示活躍，封固段長(zhǎng)且環(huán)空間隙小，施工壓力高且地層易漏。文章通過有針對(duì)性的采用完井預(yù)堵漏，下套管前通井劃眼、雙密度水泥漿、紊流頂替、動(dòng)態(tài)加回壓等一系列措施，很好地解決了該地區(qū)尾管固井中存在的難點(diǎn)，對(duì)今后保持和提高查干花地區(qū)深層氣井固井質(zhì)量具有現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：查干花；尾管固井；施工技術(shù)

中圖分類號(hào)：TE256 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2012）06-0197-03

吉林松原查干花地區(qū)位于松遼盆地長(zhǎng)嶺斷陷中部凸起帶，該區(qū)塊以深層氣為主，井深一般在4300～5000米之間，多采用在9-5/8″技術(shù)套管內(nèi)掛5-1/2″尾管完井，根據(jù)后續(xù)開采情況決定是否回接至井口。由于上部地層容易掉塊、發(fā)生井漏，所以技術(shù)套管一般相對(duì)較淺，在3400米左右，這就導(dǎo)致尾管固井封固段較長(zhǎng)。尾管固井除了必須解決小間隙易堵卡、高壓、頂替效率低、浮箍易失靈等技術(shù)問題，還必須解決好封固段長(zhǎng)、漏失、高溫、防氣竄等難點(diǎn)。在近幾年的固井施工中，我們針對(duì)查干花區(qū)塊尾管固井所具有的特點(diǎn)，研究總結(jié)出了一套適合該地區(qū)尾管固井的技術(shù)措施。

一、查干花區(qū)塊尾管固井存在的難點(diǎn)

（一）尾管封固段長(zhǎng)，施工壓力高，易發(fā)生漏失

查干花區(qū)塊井深一般在4500米左右，個(gè)別探井達(dá)到近5500米。由于上部地層容易出現(xiàn)掉塊卡鉆、青山口組地層薄弱，容易發(fā)生裂縫性漏失，技術(shù)套管受地質(zhì)條件所限，一般都相對(duì)較淺，下深在3400米左右，這就使得完井尾管封固段較長(zhǎng)，最長(zhǎng)達(dá)到2100米。封固段長(zhǎng)，環(huán)空液柱壓力高，加之重合段環(huán)空間隙小，注替過程中容易產(chǎn)生憋壓，在固井替漿時(shí)壓力經(jīng)常達(dá)到20MPa以上，給工程施工帶來了很大的不安全因素，由于井底高壓力，就使得尾管固井容易發(fā)生

井漏。

（二）地層易掉塊、井徑大且不規(guī)則，頂替效率低

查干花地層巖性以細(xì)砂巖、砂礫巖、泥巖、流紋巖、玄武巖等為主，巖性比較脆，容易掉塊，加之采用欠平衡鉆進(jìn)，使得掉塊更多，井徑大且很不規(guī)則，形成小間隙與大肚子并存的糖葫蘆井眼。而頂替排量受到尾管坐掛后小間隙高泵壓的制約，難以用大排量紊流頂替，頂替效率低，造成大井徑段和大肚子井眼泥漿滯留，形成泥漿竄槽，嚴(yán)重影響固井

質(zhì)量。

（三）油氣層分布廣且較分散，容易發(fā)生氣體竄槽

查干花區(qū)塊以天然氣為主，從3200米左右進(jìn)入泉頭組后即有氣層顯示，斷斷續(xù)續(xù)一直到營城組完井都有氣顯示，油氣分布段長(zhǎng)且很分散，固井中采取防竄措施也難以兼顧到各個(gè)層位，固井后部分油氣層位因難以壓穩(wěn)容易發(fā)生氣體竄槽。

（四）井底溫度高，水泥漿性能調(diào)配困難

查干花區(qū)塊地溫梯度在3.3℃～3.5℃/100m，由于井較深，井底溫度高。龍深1井4965米，井底靜止溫度達(dá)到169℃、腰深5井4669米井底靜止溫度165℃。由于尾管小間隙固井水泥漿在注替過程中受熱要比常規(guī)固井快，水泥漿化驗(yàn)溫度都在120℃～140℃之間，如此高的溫度給水泥漿性能調(diào)配帶來困難。我們所使用的緩凝劑GH-2B和GH-9在溫度超過130℃后即難以和G306等降失水劑相配伍，增大加量亦達(dá)不到延長(zhǎng)稠化時(shí)間的效果；水泥漿在高溫下失水難以控制，穩(wěn)定性差；而且由于封固段長(zhǎng)，水泥漿柱上下溫差達(dá)40℃以上，按井底溫度進(jìn)行室內(nèi)水泥漿化驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)施工中上部水泥漿因溫度低容易出現(xiàn)超緩凝現(xiàn)象。

（五）尾管懸掛器及浮箍總成容易出現(xiàn)問題

尾管懸掛器及浮箍總成出問題在尾管固井中經(jīng)常發(fā)生，尤其是在深井、超深井以及長(zhǎng)封固段的尾管固井中更容易發(fā)生。查干花區(qū)塊尾管固井中就因浮箍總成失靈水泥漿回流到套管內(nèi)造成固井失敗。所以從固井技術(shù)方面盡量預(yù)防這些問題也是我們?cè)诠叹O(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該考慮的重要環(huán)節(jié)之一。

二、主要研究方向

針對(duì)上述施工難點(diǎn)和影響固井質(zhì)量的因素，從以下幾個(gè)方面進(jìn)行研究制定綜合性的措施：一是提高地層抗破能力、降壓防漏；二是從扶正器、隔離液和頂替排量等入手提高頂替效率；三是搞清主力油氣層位置，縮短稠化時(shí)間，加回壓達(dá)到壓穩(wěn)防止氣竄；四是研究水泥漿性能，采用雙密度水泥漿體系固井解決稠化時(shí)間問題；五是采用加重頂替液防止浮箍失靈水泥倒返。

通過以上幾個(gè)方面的研究，要使查干花區(qū)塊尾管固井做到降低泵壓、防漏、防竄、防止浮箍失靈造成環(huán)空油氣層漏封。使一次性成功率達(dá)到100%，固井合格率達(dá)到100%，優(yōu)良率達(dá)到70%以上。

三、主要技術(shù)措施

（一）提高地層抗破能力，降低施工壓力，預(yù)防漏失

1．完井進(jìn)行預(yù)堵漏，做好地層承壓實(shí)驗(yàn)。近幾年在查干花區(qū)塊的尾管固井中，油氣分公司、鉆井隊(duì)，固井施工方都高度重視井漏問題。固井隊(duì)制定出提高地層抗破能力的措施，積極與各方溝通，通過甲方協(xié)調(diào)，由鉆井方負(fù)責(zé)具體執(zhí)行落實(shí)措施。主要是完井通井時(shí)在鉆井液內(nèi)加入超細(xì)堵漏劑，注入井筒內(nèi)進(jìn)行憋壓預(yù)堵漏，然后根據(jù)施工壓力做地層承壓實(shí)驗(yàn)，如果壓力達(dá)不到計(jì)算的固井施工中地層所需承受壓力，不能下套管固井。

2．劃眼擴(kuò)大裸眼段小井徑，擴(kuò)大過流面積防止堵卡憋壓。由于井徑不規(guī)則，部分井徑小，這在替漿時(shí)容易在窄小的地方憋壓，容易憋漏地層；在尾管和上層套管重合段環(huán)空間隙較小，坐掛后間隙更小，容易產(chǎn)生堵卡憋壓。為了解決小間隙憋壓堵卡問題，我們要求鉆井隊(duì)通過劃眼擴(kuò)眼消除裸眼段小井徑，通過高粘稠漿攜砂凈化井筒防止堵卡。對(duì)于尾管坐掛后的小間隙高泵壓?jiǎn)栴}，我們也曾嘗試通過采用丟手式不懸掛坐掛器來擴(kuò)大環(huán)空過流面積，由于套管是坐在井底的，套管串太長(zhǎng)，管串自身重量容易導(dǎo)致套管彎曲變形，所以丟手式尾管坐掛器在長(zhǎng)封固段的尾管固井中并不適用。

3．采用低密度水泥漿封固非主力段油氣層以降低環(huán)空壓力。查干花區(qū)塊尾管固井采用低密度水泥漿封固非主力段油氣層，一是降低了環(huán)空液柱壓力，起到了防漏的作用；二是解決了水泥漿稠化時(shí)間調(diào)配問題、利用其良好流變性不同于高密度水泥漿來改善環(huán)空流態(tài)提高頂替效率。

（二）從扶正器、隔離液、頂替排量等方面采取綜合措施以提高頂替效率

1．合理設(shè)計(jì)套管扶正器安放位置。查干花區(qū)塊由于井徑大且不規(guī)則，存在大肚子井眼，為了提高頂替效率，我們選擇單弓旋流扶正器和雙弓彈性扶正器組合使用。根據(jù)地層、井徑變化確定扶正器的安放原則：在主力油氣層段和大肚子井段的套管上交替使用雙弓彈性扶正器和單弓旋流扶正器。在非主力油氣層的套管上，以3根為基數(shù)，間隔加入雙弓彈性扶正器和單弓旋流扶正器。這樣不但能保證套管居中度，還能因?yàn)樾鞣稣髌仁沽鬟^的鉆井液和水泥漿改變流向和流態(tài)，產(chǎn)生旋流達(dá)到驅(qū)除大井眼的鉆井液和死泥餅的效果，能有效防止泥漿竄槽，大大提高了頂替效率以保證主力油氣層段及大肚子井段的固井質(zhì)量。

2．合理設(shè)計(jì)使用不同類型的隔離液。查干花區(qū)塊的生產(chǎn)層鉆井一般采用欠平衡鉆進(jìn)，為了防止掉塊卡鉆，鉆井液中都混有油性材料作為潤(rùn)滑劑。在尾管固井中，為了有效清除附著在套管壁和井壁上的油性成分，最大限度的驅(qū)除干凈鉆井液，我們采用沖洗隔離液、加重隔離液和配漿緩凝水的復(fù)合隔離液體系，主要利用密度和流變性能的差異來達(dá)到清除鉆井液和泥餅的目的。沖洗隔離液用表面活性劑CW-600水溶液，其密度在1.05g/cm3左右，使用量一般占環(huán)空300米，能夠使井壁和套管壁由親油性變?yōu)橛H水性，而且具有較低的紊流臨界排量（小于20L/s）對(duì)泥餅有較強(qiáng)的侵透力，能降低鉆井液粘度、切力，稀釋效果好，沖刷井壁、套管效果好。加重隔離液采用CW-700與石灰石粉的混合液，密度高于鉆井液0.2～0.25g/cm3，具有良好的懸浮性和穩(wěn)定性，因其密度和懸浮力大于泥漿，能有效懸浮巖屑和固相顆粒、有效驅(qū)除大井眼中的鉆井液，達(dá)到提高頂替效率的作用。在注水泥前，一般先注入配漿緩凝水5m3左右，這樣不但能達(dá)到和水泥漿很好的相容性，而且還能起到進(jìn)一步清洗井眼的作用。通過合理使用復(fù)合隔離液來有效提高頂替效率，達(dá)到防止泥漿竄槽的目的。

3．采用紊流+塞流復(fù)合頂替技術(shù)。尾管固井由于注替壓力高，完全采用紊流頂替無法實(shí)現(xiàn)，所以選擇紊流+塞流復(fù)合頂替技術(shù)。開始替漿時(shí)使用1.8m3左右紊流排量頂替，當(dāng)井口壓力達(dá)到15MPa時(shí)降低排量采用塞流頂替。既能保證頂替效率，同時(shí)又可以避免環(huán)空動(dòng)壓過大導(dǎo)致井漏。

（三）提高水泥漿防竄能力，采用動(dòng)態(tài)加回壓等技術(shù)措施達(dá)到防氣竄目的

1．優(yōu)選非滲透防氣竄水泥漿，縮短水泥漿初終凝過度時(shí)間提高防竄能力。對(duì)于氣井固井，水泥漿的防竄性能至關(guān)重要。針對(duì)氣體運(yùn)移的三種途徑，我們優(yōu)選了非滲透防氣竄水泥漿體系，控制水泥漿濾失量在40mL以下，降低自由液達(dá)到0mL；縮短水泥漿30BC到100BC的過度時(shí)間，做到水泥漿的直角稠化。同時(shí)在水泥漿配方中加入微硅粉，提高水泥石的致密性來達(dá)到防氣竄的目的。

2．采用雙密度雙凝水泥漿提高防氣竄能力。為了防止水泥漿凝結(jié)失重引起的氣竄，采用雙密度雙凝水泥漿。在上部采用1.55～1.60g/cm3的高強(qiáng)低密度水泥漿，主力油氣層段采用密度1.90g/cm3的加砂高密度水泥漿；低密度水泥漿稠化時(shí)間在保證施工安全的基礎(chǔ)上附加90分鐘，高密度水泥漿附加40分鐘，這樣在高密度水泥漿凝結(jié)失重時(shí)，上部的低密度水泥漿能有效傳遞液柱壓力達(dá)到壓穩(wěn)地層防止氣竄的效果。

3．采用環(huán)空動(dòng)態(tài)加回壓技術(shù)防止氣竄。尾管固井中，碰壓結(jié)束后要上提鉆具洗出多余水泥漿，在查干花區(qū)塊的尾管固井中，這個(gè)過程一般需要1小時(shí)左右，從高密度快凝水泥漿的稠化時(shí)間考慮，此時(shí)正是快凝水泥漿凝結(jié)產(chǎn)生失重，最容易發(fā)生氣侵的時(shí)刻，為了更有效地彌補(bǔ)水泥漿失重的壓力損失，我們采用大排量不間斷循環(huán)洗井，利用大排量洗井產(chǎn)生的循環(huán)壓力對(duì)套管環(huán)空進(jìn)行動(dòng)態(tài)加回壓。循環(huán)排量根據(jù)立管泵壓控制，立管壓力要求達(dá)到8MPa左右，通過理論計(jì)算，其有效作用于下部水泥漿的壓力大概在1.5～2MPa。

（四）采用加重套管內(nèi)頂替液平衡套管內(nèi)外壓力防止浮箍失靈

在高溫高壓井、深井、超深井尾管固井中經(jīng)常會(huì)因浮箍總成失靈造成環(huán)空水泥漿低返，導(dǎo)致喇叭口無水泥，嚴(yán)重的會(huì)露封產(chǎn)層導(dǎo)致固井失敗。為了預(yù)防浮箍總成失靈，我們采用了套管內(nèi)頂替液加重法和懸掛器頂部留上水泥塞法。加重頂替液的入井?dāng)?shù)量應(yīng)少于套管內(nèi)容積2m3，這樣在上提鉆具時(shí)可以保證上水泥塞水泥漿不會(huì)被頂替液污染。套管內(nèi)頂替液加重不但能防止浮箍總成失靈水泥漿回流，也能有效降低施工泵壓，保證施工安全。預(yù)留上水泥塞保證了尾管喇叭口處的封固質(zhì)量，一般上水泥塞長(zhǎng)度要求在100米

左右。

四、深層氣尾管固井配套措施的應(yīng)用效果

通過近年來在查干花區(qū)塊的尾管固井，我們總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、逐步完善技術(shù)措施，總結(jié)出了這套適合查干花區(qū)塊尾管固井特點(diǎn)的配套措施，通過在腰深202井、腰平9、腰深5井等十幾口尾管固井中進(jìn)行應(yīng)用，固井施工順利，固井質(zhì)量有了大幅提高，特別是高密度封固段質(zhì)量均達(dá)到了良好，尾管喇叭口處未出現(xiàn)露封現(xiàn)象，尾管固井一次性成功率達(dá)到了100%，固井質(zhì)量合格率達(dá)到了100%，主力油氣層封固段優(yōu)良率達(dá)到了70%以上。

五、結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1．高溫深層氣尾管固井是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要我們針對(duì)其特點(diǎn)和難點(diǎn)制定科學(xué)的配套措施。

2．查干花區(qū)塊深層氣尾管固井質(zhì)量的提高證明目前制定的配套技術(shù)措施是科學(xué)有效的，但仍有需要完善改進(jìn)的地方，特別是低密度水泥漿體系，需要解決其超緩凝和強(qiáng)度問題。

3．動(dòng)態(tài)加回壓是尾管固井防氣竄的一項(xiàng)重要措施，在具體操作中應(yīng)考慮到壓漏地層的問題。

4．加重套管內(nèi)頂替液防止浮箍總成失靈，雖然有效但其副作用很明顯，被清水置換后容易造成水泥環(huán)與套管之間產(chǎn)生微間隙影響固井質(zhì)量。因此，加強(qiáng)和改進(jìn)浮箍總成質(zhì)量才是關(guān)鍵。

5．尾管固井中，在懸掛器頂部留上水泥塞能有效解決因水泥漿失水、水泥石體積收縮等造成的喇叭口露封問題。

參考文獻(xiàn)

[1]萬仁溥．現(xiàn)代完井技術(shù)[M]．石油工業(yè)出版社，2000．

[2]劉崇建，黃柏宗，等．油氣井注水泥理論與應(yīng)用[M]．北京：石油工業(yè)出社，2001．

作者簡(jiǎn)介：劉高軍，中原石油勘探局固井工程處東北項(xiàng)目部經(jīng)理，工程師。

（責(zé)任編輯：趙秀娟）