康建平（中海油服油田化學(xué)事業(yè)部，廣東 深圳 518067）

近年來，南海東部地區(qū)大位移井作業(yè)頻繁。尤其是康菲－西江油田和CACT惠州油田等對外合作項目，康菲－西江24－3油田目前已完成對西江24－1區(qū)塊開采的A－22ST2井、A－24ST2井、A－14ST2井3口大位移井及CACT惠州油田目前已完成HZ25－4區(qū)塊開采的3～8號6口大位移井，均采用油基鉆井液鉆進(jìn)；固井時主要存在的問題有：地層承壓能力低；封固段長，水泥漿量大［1］。針對該區(qū)域大位移井的特點，中海油服優(yōu)選出一套較為全面的大位移固井技術(shù)，確保固井施工的安全和固井質(zhì)量的要求。

1 大位移固井難點

1）大位移井的井眼清潔較困難，易形成巖屑床，且井壁不穩(wěn)定。

2）地層承壓能力低。裸眼段長，XJ24－1區(qū)塊中目的層地層壓力當(dāng)量密度為1.00～1.49g／cm3，HZ25－4區(qū)塊為1.00～1.43g／cm3。各井均穿過斷層，存在漏失風(fēng)險。

3）套管下入困難。上面提到的9口大位移井，水垂比均大于2.9，下入管串長度最短2835m，最長4823m，套管下入風(fēng)險高。

4）套管居中難。通常情況下為了減少摩阻，便于套管下入，一般會控制套管扶正器數(shù)量以降低風(fēng)險，使套管居中度無法保證。

5）頂替效率不高。ECD（當(dāng)量循環(huán)密度）的限制影響水泥漿的頂替速度，泵送排量偏低，環(huán)空流體很難達(dá)到紊流。而塞流頂替速度太慢，而且頂替量較大，施工安全無法保障。套管低邊的泥漿、巖屑難以清除，容易形成竄槽。管串的摩阻大，在頂替過程中上下活動及旋轉(zhuǎn)套管很難實現(xiàn)。由于體積龐大，用低密度液體頂替使套管漂浮的措施無法實現(xiàn)。

6）自由水難控制。水泥漿在膠結(jié)過程中析出自由水，自由水極易聚集在井眼上側(cè)形成連續(xù)的水槽或水帶，影響固井質(zhì)量。

7）油基鉆井液影響水泥膠結(jié)強度。為保障井壁穩(wěn)定、減少鉆具摩阻及保護(hù)產(chǎn)層，該9口大位移井全部使用油基鉆井液鉆進(jìn)。滲透性地層形成的油性泥餅?zāi)z結(jié)良好，不易被沖洗清除掉，造成水泥與地層的膠結(jié)強度降低；水泥漿與油基鉆井液的相容性差，地層、泥餅的親油性和少量的殘留油基鉆井液可導(dǎo)致水泥漿超緩凝甚至不凝固而失去封隔能力。

8）水泥漿性能要求高，如密度、流變性能、自由水、失水、沉降穩(wěn)定性、強度要求高；水泥漿的抗污染性要求高；水泥漿的稠化時間、井底循環(huán)溫度難于確定。

9）設(shè)備要求高，固井質(zhì)量的補救難度大。

2 保證大位移井固井質(zhì)量的技術(shù)要點

2.1 優(yōu)選水泥漿配方

為防止大位移井出現(xiàn)高邊水帶，保證水平段油層上部隔蓋層的封固質(zhì)量和施工安全，強化了水泥漿的性能控制，特別強調(diào)了近零自由水、低失水、直角稠化和紊流的高流動性能［2］。

2.1.1 水泥漿體系

針對南海東部片區(qū)大位移井裸眼段長、斜度大、油水層多、易漏失的特點，結(jié)合油基鉆井液影響固井質(zhì)量的主要因素，通過長期的室內(nèi)水泥漿配方設(shè)計、外加劑體系的優(yōu)選與改進(jìn)和反復(fù)的研究性試驗，成功優(yōu)選出了一套適合該區(qū)域大位移井的低密高強水泥漿體系。

低密高強水泥漿體系的基本配方以漂珠為減輕材料，輔以增強材料和多種外加劑配制而成，具有密度低、強度高的特點。體系以線性堆積模型和固體懸浮模型為基礎(chǔ)，以緊密堆積技術(shù)為理論，提高了單位體積水泥漿中的固相含量，增強了水泥石的致密性；利用合理材料改善物料的表面性質(zhì)，減少物料顆粒間的充填水和表面的潤滑水，使水泥有良好的流變性，改善了水泥漿的整體性能。其基本組成及性能見表1、2。

表1 低密高強水泥漿體系的基本組成

表2 低密高強水泥漿體系的性能

水泥漿組成不只局限于表中材料，根據(jù)現(xiàn)場要求可以添加其他材料或更改部分材料，使其性能達(dá)到所需要求。如近期廣泛應(yīng)用的新材料PC－GS12L（防竄增強劑）、PC－B10（膨脹劑）、PC－B60（增韌堵漏劑），以及當(dāng)井底溫度高于110℃時，添加的抗高溫材料硅粉等。

2.1.2 水泥漿特性

低密高強水泥漿性能有如下特點：①密度可調(diào)控在1.2～1.7g／cm3范圍內(nèi)。②適用溫度27～110℃，有良好的流變性能，失水量可控制在40ml以內(nèi)，水泥漿稠化曲線良好，可調(diào)。③水泥石強度高，24h強度可超過20MPa。④沉降穩(wěn)定性能良好，可達(dá)到0%自由液的要求。⑤防漏失和抗污染性能良好。⑥采用顆粒級配原理，水泥石致密，滲透率低，有良好的防氣竄性能。⑦可用淡、海水配漿，PC－F41L（分散劑）能有效改善水泥漿流變性，消除觸變現(xiàn)象。⑧與PEM泥漿和沖洗液、隔離液相容性較好。

低密高強水泥漿與普通低密度水泥漿性能對比見表3。低密高強水泥漿與漂珠低密水泥漿24h抗壓強度對比見圖1。

表3 低密高強水泥漿與普通低密度水泥漿性能對比

2.2 保證套管居中

保證套管居中是確保泥漿頂替干凈、環(huán)空水泥環(huán)分布均勻的重要一環(huán)，是提高固井質(zhì)量的前提和基本措施之一。臨界紊流排量隨套管偏心度增加而增大，當(dāng)套管居中度由100%下降至67%和50%時，套管環(huán)空紊流頂替排量分別增加l倍和3倍。研究表明，水泥漿最佳頂替流態(tài)為紊流，因此為降低水泥漿紊流頂替臨界排量，提高水泥漿頂替效率，需提高套管居中度。

套管扶正器目前是提高套管居中度的技術(shù)方法之一 ，現(xiàn)場使用的扶正器中旋流式剛性扶正器具有扶正力最強，阻力小，不易變形、損毀，且有旋流作用，能提高水泥漿頂替效率，故在大多數(shù)大位移井中被選用［3］。利用連續(xù)梁理論和三彎矩方程組計算可得知：每2根套管加1個剛性扶正器時，兩扶正器中點居中度為0。但是，箍鞋部位又不能加太多，以免頂部剛性過強而增加套管下入難度。另外，扶正器的加放位置應(yīng)避開 “大肚子”和稀軟地層，避免失去扶正作用。

增加扶正器數(shù)量，勢必影響套管的下入，而解決這一難題最普遍的做法是選用漂浮接箍。DAVIS漂浮接箍是一種自動裝置，不需要使用任何其他的下入或回收工具。該裝置的內(nèi)筒可以在鉆水泥塞時和浮箍浮鞋一起用PDC鉆頭或牙輪鉆頭鉆掉，在作業(yè)過程中操作也很容易。另一個重要的套管附件——BBL Reamer Shoe擴眼鞋，往往與漂浮接箍配套使用。采用漂浮接箍和擴眼鞋后，降低了下套管的風(fēng)險?？捣疲鹘吞锎笪灰凭夤潭蚊?根套管加1個旋流扶正器，套管均順利下到位，有效地保證了套管居中度，確保了該地區(qū)鉆井的成功。

2.3 提高頂替效率

頂替效率主要由鉆井液、前置液、水泥漿、頂替技術(shù)等幾大因素決定［4］。通過循環(huán)洗井和調(diào)整鉆井液性能、固井前使用前置液將油基泥漿頂替出來并清洗井壁、采用更合理的頂替參數(shù)和技術(shù)等都能提高頂替效率。

圖1 2種水泥漿強度對比示意圖

3 現(xiàn)場應(yīng)用

隨著大位移技術(shù)的不斷發(fā)展，固井技術(shù)的不斷成熟，南海東部海域各油田大位移井固井施工均按照優(yōu)選的方案順利完成，固井質(zhì)量滿足油田開發(fā)生產(chǎn)要求。下面以XJ24－3A24ST02ERW井7in尾管固井為例。

1）基本數(shù)據(jù) 井型為定向井，補心海拔52m，水深100m（井位海平面），完鉆井深8808m，井底溫度預(yù)測為106℃，地層壓力預(yù)測為正常壓力（壓力因數(shù)小于1.1），井眼尺寸9in（1in＝2.54cm），套管尺寸7in，井眼深度8808m，套管鞋深度8803m，水泥漿返高6900m，套管內(nèi)水泥塞長度69.7m，裸眼附加量20%，替漿結(jié)束后井底EMW（井底當(dāng)量密度）1.16g／cm3，鉆井液類型為油基鉆井液Versaclean，鉆井液密度1.11g／cm3。

2）井眼數(shù)據(jù)和套管程序 表4為井眼數(shù)據(jù)和套管程序。

表4 井眼數(shù)據(jù)和套管程序

井眼規(guī)格9in，側(cè)深8808m，垂深2840m，井底靜止溫度106℃，井底循環(huán)溫度90℃，MWD（隨鉆測井）實測溫度95℃。平均地溫梯度為3.4℃／100m。

3）技術(shù)措施 采取如下技術(shù)措施：①固井前充分循環(huán)（兩個循環(huán)周）；②環(huán)空400m長度的基油，稀釋鉆井液；③環(huán)空200m長度的濃縮型油基鉆井液沖洗液，軟化稀泥餅、巖屑；④環(huán)空400m長度的隔離液，清潔套管與井眼環(huán)空及環(huán)空低邊巖屑（漏斗黏度70～80s、巖屑密度高于鉆井液0.24g／cm3）；⑤環(huán)空400m長度的油基鉆井液沖洗液，將井眼轉(zhuǎn)為親水面；⑥環(huán)空大于200m長度的混合水加稀水泥漿，作為過渡漿，隔離、清潔井眼；⑦水泥漿密度控制均勻；⑧在釋放膠塞后，頂替之前，注加重高黏隔離液3.18m3，以防止膠塞磨損失效時頂替液走高邊導(dǎo)致套管鞋替空；⑨使用海水頂替，增加管內(nèi)外密度差，從而加大套管串向上的漂浮趨勢，減少管串偏心度；⑩采用紊流、塞流相結(jié)合的頂替泵速。

4）配方 JH “G”水泥＋6.24gps淡水F／W＋0.056gps消泡劑PC－X603L＋0.098gps分散劑PCF41L＋0.358gps降失水劑PC－G80L＋0.05gps緩凝劑PC－H21L＋21%漂珠CP62＋11%低密度增強劑PC－BT1（注：gps為加侖／袋（液體添加劑與純水泥比）；百分比為干混添加劑占純水泥比例）。

5）實施效果 安全順利施工，有效封固油、水層，達(dá)到開發(fā)生產(chǎn)要求（未電測固井質(zhì)量）。

4 結(jié)論與建議

1）采用偏心引鞋和漂浮接箍的漂浮下套管技術(shù)，有效地減少大斜度井段的摩擦阻力，以保證大位移井套管的安全下入。

2）低密高強度水泥漿體系在大位移井中的成功應(yīng)用為提高固井質(zhì)量奠定了良好的基礎(chǔ)。

3）提高套管居中度是提高頂替效率、提高固井質(zhì)量的關(guān)鍵。

［1］王同友，王永松，張黎明，等 .大位移延伸井固井技術(shù) ［J］.石油鉆采工藝，2001，23（2）：18～21.

［2］連吉弘，康建平 .大位移井固井技術(shù)分析 ［J］.長江大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2010，7（1）：205～206.

［3］王瑜，黃守國 .西江24－3－A22大位移水平井鉆井技術(shù)研究 ［J］.長江大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2011，8（7）：41～43.

［4］范鵬，康建平，廖易波，等 .番禺30－1氣田大位移井固井技術(shù)淺析 ［J］.長江大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2011，8（4）：54～56.