張 輝

（中國石化華北油氣分公司石油工程技術研究院，河南 鄭州 450006）

0 引言

東勝氣田位于鄂爾多斯盆地北部，錦142井是氣田的一口重點評價定向井，主要是為了落實弄清蔣家梁東圈閉南部儲層發(fā)育狀況及含氣性，目的層是中二疊統(tǒng)下石盒子組盒3 段，次要目的層為盒1 段，兼探元古生界，可為儲量升級提供依據(jù)。錦142井完鉆井深為3 363 m，盒3段、盒1段和元古界均發(fā)現(xiàn)了較好的油氣顯示。為了更好地探明該區(qū)塊的儲量，并防止氣層固井時漏失水泥漿污染儲層，在東勝氣田首次試驗頂部固井完井，盒3 段、盒1 段含水氣藏［1-4］采用固井射孔建產(chǎn)，元古界裂縫性氣藏采用篩管完井，保障了勘探目的順利實現(xiàn)。

1 頂部固井技術

頂部固井技術［5-8］是在同一井徑條件下根據(jù)儲層特點建立分層多樣完井方式的主要手段之一。通過篩管頂部聯(lián)接套管串，在適當位置安放盲板短接、管外封隔器和分級箍；利用管外封隔器有效封隔環(huán)空，保障篩管段無水泥漿；采用盲板短接封隔內(nèi)通徑，分級箍一級注水泥漿封固上部套管串，從而有效保護油氣層，實現(xiàn)同一井徑條件下多層同時開發(fā)。該技術有利于阻止油氣上竄，防止水泥污染油氣層，并為復雜油氣藏分層精細化開發(fā)提供了重要途徑。

2 主要難點

2.1 錦142井概況

錦142 井完鉆層位為元古界，井深為3 363 m，垂深為3 332.95 m，井斜為7.50°，方位為2.00°，水平位移為214.56 m，采用二級井身結(jié)構(gòu)篩管頂部固井完井（表1）。

表1 實鉆井身結(jié)構(gòu)情況表

2.2 主要難點

1）垂深較深，固井施工壓力大，對工具穩(wěn)定性要求高。封隔器提前漲封容易導致井筒報廢，封隔器可能無法有效漲封，上部水泥漿進入篩管污染儲層；此外分級箍也存在打不開或無法正常關孔的風險，容易導致工藝失敗。

2）垂向多層漏失，固井質(zhì)量難以保障。錦142井上部劉家溝和井底元古界裂縫發(fā)育，提高頂替效率及壓穩(wěn)與固井防漏矛盾突出；同時上部下三疊統(tǒng)劉家溝組易漏，封隔器漲封后，環(huán)空承壓驗封精確度差，上提管柱驗封易損壞封隔器。

3 管串結(jié)構(gòu)設計

3.1 工具優(yōu)選

頂部固井成功的關鍵是盲板短接、管外封隔器和分級箍的穩(wěn)定性［9-10］。盲板短接主要起到管串內(nèi)部的阻隔作用，用于支撐固井期間管串內(nèi)部流體壓力，要求具有較高的承壓能力。分級箍優(yōu)選壓差式雙級箍，避免機械式對盲板的沖擊損壞，由本體、關閉套、打開套及關閉塞等組成；通過井口打壓控制循環(huán)孔的打開和關閉，形成套管內(nèi)外聯(lián)通的通道，實現(xiàn)頂部注水泥工藝。管外膨脹式封隔器優(yōu)選水力擴張式封隔器，由中心管、膠筒及密封件等組成；固井前井口蹩壓，液壓漲開封隔器的膠筒，封隔套管串和篩管串外部的環(huán)形空間，防止水泥漿下落。

為了確保頂部固井成功，選用了性能較好且配套的分級箍、封隔器和盲板短接（表2）。并設計兩個封隔器，提高井筒環(huán)空密封的有效性，具體管串結(jié)構(gòu)為：引鞋+篩管串+盲板短節(jié)+1 根套管+1 只封隔器+1根套管+1只封隔器+1根套管+可鉆式分級箍+套管串。

3.2 位置優(yōu)選

雙井徑測井［11-12］結(jié)果顯示，上部3 000～3 150 m的測量井段井徑為242.0～248.8 mm，擴大率為12.09%～15.24%；下部3 150～3 300 m的測量井段井徑為239.4～226 mm，擴大率為10.88%～4.68%。為保障壓差式雙級箍的順利打開及水力擴張式封隔器的高效密封，同時兼顧上部含水氣藏固井和元古界篩管裸眼建產(chǎn)，優(yōu)選了井徑規(guī)則且井壁穩(wěn)定性較好的砂巖地層放置，避開上部大肚子井眼，保障了元古界的裸露面積，具體位置見表3。

4 主要固井工藝

4.1 漿體結(jié)構(gòu)設計

針對劉家溝組漏失情況采用正注反擠固井工藝［13-18］，優(yōu)選低密度、流動性好、低失水、短過渡的GSJ 水泥漿體系，具體性能見表4。正注采用一次注水泥雙凝近平衡固井工藝［19-21］，密度為1.75 g／cm3的水泥漿返至劉家溝組底部，封固2 674～2 874 m井段，密度為1.90 g／cm3水泥漿封固2 874～3 210 m井段，自上而下液柱為鉆井液、前置液、過渡漿、尾漿、泥漿，環(huán)空當量密度為1.20 g／cm3，保障了目的層壓穩(wěn)。反擠采用1.30 g／cm3低密度水泥漿，封固段為0～2 674 m井段。

表2 固井工具參數(shù)表

表3 固井工具安放位置列表

4.2 注替工藝

正注期間，水泥漿出套管時采用1.3 m3／min 大排量頂替，提高目的層頂替效率，保障固井質(zhì)量，壓力平穩(wěn)后采用0.8～0.3 m3／min 小排量頂替，控制施工壓力，防止固井漏失；反擠試擠清水為0.5～1.0 m3，排量為 0.3 m3／min，逐步提高至 0.8 m3／min，提高反向頂替效率。

4.3 現(xiàn)場施工工藝

錦142 井頂部固井具體現(xiàn)場施工工藝如下：①下生產(chǎn)套管至預定井深3363m，坐封封隔器，排量為0.1～0.2 m3／min，逐步提高壓力，分別穩(wěn)壓，11 MPa，穩(wěn)壓5 min；憋壓在13 MPa，穩(wěn)壓5 min；憋壓在14 MPa，穩(wěn)壓5 min；停泵上提套管驗證坐封及管串情況，上提0.2 m 時，套管從原懸重為73 t 上漲至83 t，上提0.5 m時，套管從原懸重為73 t上漲至90 t，判斷封隔器已坐封。②采用泥漿泵打壓，壓力上漲至19 MPa，瞬間降至2.5 MPa，井口返漿，判斷分級箍打開與否。③正注固井前置液為8 m3，低密度水泥漿為7.5 m3，常規(guī)水泥漿為13 m3，替漿為38 m3，地面施工連續(xù)順利，壓力為9～20 MPa，碰壓正常，井口返漿正常。④套管試壓為20 MPa，穩(wěn)壓達30 min，壓降為0.2 MPa。反擠固井注前置液10 m3，排量為0.6 m3／min，壓力為3 MPa，注水泥漿80 m3，平均密度為1.30 g／cm3；注后置液0.5 m3，停泵壓力為0。⑤候凝48 h 后，經(jīng)CBL-VDL 儀器測井顯示，在0～2 150 m、2 600～3 210 m 的封固段內(nèi)的一、二界面固井質(zhì)量優(yōu)質(zhì)，其他封固段固井質(zhì)量合格。分級箍內(nèi)套鉆完后，后期試氣等作業(yè)施工順利，水力封隔器工作正常，水泥漿沒有下落到篩管中。

表4 水泥漿性能表

5 結(jié)論

1）錦142 井首次成功應用了頂部固井技術，簡化了井身結(jié)構(gòu)，節(jié)約了成本，避免了水泥漿污染油氣層，為東勝氣田上古生界含水氣藏和元古界裂縫氣藏的高效開發(fā)提供了可推廣的借鑒范例。

2）頂部固井技術是在同一井徑條件下建立分層多樣完井方式的重要手段，可以實現(xiàn)垂向多層精細化動用，成功的關鍵是性能優(yōu)良的液壓工具及合適的安放位置。

3）正注反擠固井工藝有利于提升垂向多層惡性漏失井的固井質(zhì)量。