番禺30-1氣田大位移井固井技術(shù)淺析

范 鵬,康建平,廖易波

(中海油田服務(wù)股份有限公司油田化學(xué)事業(yè)部深圳基地,廣東 深圳518067)

宋茂林,朱江林,羅宇維

(中海油田服務(wù)股份有限公司油田化學(xué)研究院,北京10149)

番禺30-1(PY30-1)氣田中有5口大位移井,均采用油基鉆井液鉆井。針對(duì)PY30-1氣田大位移井的特點(diǎn),油田化學(xué)事業(yè)部深圳基地固井技術(shù)部多次邀請(qǐng)業(yè)內(nèi)專家對(duì)方案進(jìn)行論證,為保證大位移井固井質(zhì)量,對(duì)水泥漿體系、漿柱結(jié)構(gòu)、扶正器、前置液、頂替等進(jìn)行了嚴(yán)密科學(xué)設(shè)計(jì),采取了一系列提高大位移井固井質(zhì)量的措施,優(yōu)選出一套較為全面的大位移井氣井固井技術(shù),確保固井施工的安全和固井質(zhì)量達(dá)到要求。下面,筆者從管柱合理居中、優(yōu)化水泥漿配方、固井仿真軟件的模擬等方面對(duì)大位移井固井技術(shù)進(jìn)行了分析。

1 番禺30-1氣田大位移井套管附件

1.1 套管漂浮技術(shù)

使用套管漂浮技術(shù),爭(zhēng)取套管一次到位,避免懸空固井。目前,普遍使用的技術(shù)為 “擴(kuò)眼鞋+漂浮接箍”實(shí)現(xiàn)套管的漂浮,有效的減少大斜度井段的摩擦阻力,以保證套管的安全下入。

漂浮接箍作為套管內(nèi)的一個(gè)臨時(shí)封隔物,配合套管浮鞋單流閥的作用,在該接箍以下的套管柱內(nèi)由空氣充填形成掏空段,接箍以上的套管柱則仍用鉆井液充填,即在下套管過程中,漂浮接箍下部套管是掏空的,增加套管的浮力,而漂浮接箍以上套管則與常規(guī)一樣灌滿鉆井液,甚至為了加大下推力,灌入加重鉆井液。

擴(kuò)眼鞋 (BBL Reamer Shoe)與普通浮鞋相比,擴(kuò)眼鞋上可自由旋轉(zhuǎn)的偏向引鞋頭,大大改善導(dǎo)向能力,更易通過滑動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)跨越障礙;在管串上下活動(dòng),或旋轉(zhuǎn)時(shí),3600周體菱型碳化鎢切銑刃擴(kuò)眼器,可清除障礙、疏通井眼。

1.2 套管扶正器

在大位移井中,由于重力作用套管易帖靠井壁,形成套管偏心。如果增大套管的偏心度,則頂替泥漿的難度幾乎按指數(shù)規(guī)律增加,影響固井質(zhì)量。只有套管居中度 ＞67%時(shí),水泥漿才能有效的替出環(huán)空較窄的泥漿;提高套管居中的方法有2種:合理設(shè)計(jì)扶正器的安放位置和數(shù)量;采用套管漂浮固井工藝技術(shù)。

在PY30-1氣田這5口大位移井中,主要使用的扶正器為螺旋形剛性扶正器,該扶正器軸向壓縮承載力30t,徑向承載力16t,具有扶正力最強(qiáng),阻力小,不易變型、損毀的特點(diǎn),并且有旋流作用,能有效得提高水泥漿頂替效率。

另外套管鞋處的扶正器也很重要,一般在大位移井中,套管鞋底部安裝靠在一起的2個(gè)扶正器,這種方法,能起到一種 “舉升”的作用,在第2、3根不加放扶正器,這樣的做法目的就是為了減少套管鞋段的剛性,有利于套管的下入。

2 番禺30-1氣田大位移井固井現(xiàn)場(chǎng)解決措施

2.1 套管居中度控制

保證套管居中主要長(zhǎng)從套管漂浮技術(shù)、井眼規(guī)則度、扶正器的加放、套管入井速度等幾方面控制。使用套管漂浮技術(shù),“擴(kuò)眼鞋+漂浮接箍”實(shí)現(xiàn)套管漂浮,套管順利入井。套管加放遵照海洋石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T10022.2-2000中關(guān)于6.2套管扶正器安放間距和現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行添加。表1所列為PY30-1氣田A07H大位移井套管扶正器的加放統(tǒng)計(jì)。

表1 A07H大位移井9■8 in套管扶正器加放統(tǒng)計(jì)

2.2 ECD的控制

固井方式采用單級(jí)雙封固井,為減小液柱對(duì)地層壓力,防止壓力過大造成地層破裂,在首漿,隔離液泵注結(jié)束后,泵注大量海水為中間液。通過固井軟件模擬井底ECD(井底循環(huán)當(dāng)量比重),有效地將ECD控制在地層孔隙壓力和漏失壓力之間。注替水泥過程井底壓力變化如圖1所示。從圖1可知,井底動(dòng)態(tài)當(dāng)量密度 (井底壓力)介于地層孔隙壓力和漏失壓力之間。證明所設(shè)計(jì)的漿柱既能有效的壓制地層流體,防止固井過程中發(fā)生溢流、井涌、井噴等事件,又不至于壓裂地層,造成水泥漿流失和固井失敗。

圖1 注替水泥過程井底壓力變化

2.3 前置液的選擇

固井作業(yè)的水泥漿前,設(shè)計(jì)前置液,前置液的段塞設(shè)計(jì)為:油基基液 (白油)+清洗液+隔離液+沖洗液,即白油+PC-W21L+DISPACER+FLUSHER段塞。清洗液清洗效果評(píng)價(jià)試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。

試驗(yàn)表明,在采用PC-W21L對(duì)油基鉆井液濾餅進(jìn)行清除的情況下,采用50%的清洗液配制適當(dāng)?shù)那逑匆后w積,保證清洗液對(duì)井壁的作用時(shí)間控制在3min以上,可以將大部分的油基鉆井液濾餅清除,改善固井膠結(jié)效果和固井質(zhì)量。

DISPACER是一類新型的水泥漿隔離液,與常規(guī)的隔離液比較,除了具有相對(duì)更好的溫度穩(wěn)定作用外,在與水泥漿的接觸中,DISPACER顯示了更好的相容性和對(duì)水泥漿的流變性、稠化性能和強(qiáng)度性能更小的影響,在膠乳水泥漿體系中具有更好的性能體現(xiàn)和廣譜性。

表2 清洗液清洗效果評(píng)價(jià)試驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.4 防氣竄水泥漿的設(shè)計(jì)

從目前現(xiàn)場(chǎng)添加劑使用情況來看,膠乳在溫度較高的條件下的降失水性能最為穩(wěn)定,且具有顆粒堵塞孔隙通道和化學(xué)收縮小、冷漿與熱漿稠度變化不大等優(yōu)點(diǎn),因此,它通常作為防氣竄水泥漿的主劑。由于膠乳的懸浮能力偏弱,所以,它常常還要和某些增稠的降失水劑配合使用[4]。

由于大位移氣井固井施工安全系數(shù)要求大、水泥漿性能指標(biāo)控制要求嚴(yán)格等特點(diǎn),一般不推薦使用觸變水泥和泡沫水泥,而建議使用膠乳水泥漿。設(shè)計(jì)膠乳水泥配方時(shí),要調(diào)整好膠乳與膠乳穩(wěn)定劑之間的比例,并選用與之匹配的緩凝劑,使得水泥漿的過渡時(shí)間小于30min,以增強(qiáng)防氣竄能力[5]。

根據(jù)氣井固井對(duì)水泥漿性能的要求和防竄水泥漿的設(shè)計(jì)對(duì)性能控制方法,通過室內(nèi)試驗(yàn),優(yōu)選出CGR6L膠乳+CG80S降失水劑+CF41L分散劑+CH 21L緩凝劑+嘉華G級(jí)油井水泥體系,其相應(yīng)性能見表3。

表3 防氣竄水泥漿性能

由表3水泥漿性能可以看出,所設(shè)計(jì)的水泥漿無自由水,因此不會(huì)形成連續(xù)的水槽或水帶,且稠化時(shí)間可調(diào),強(qiáng)度滿足現(xiàn)場(chǎng)施工的要求,最后能有效膠凝或形成足夠的強(qiáng)度,進(jìn)而保證良好的固井質(zhì)量。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

PY30-1氣田A07H井是一口大位移井。MD為5008m,水垂比2.4,水深198.02m,26in井眼深度411.5m,20in套管下入深度410.98m;17井眼深度1547.8m,13套管下入深度1542.8m;13套管內(nèi)水泥塞面高度 1508m;12井眼深度4536.88m,9套管下入深度 4532m;后進(jìn)行8井眼鉆進(jìn)作業(yè),到5008.88m完鉆,后進(jìn)行裸眼完井作業(yè)。

為了滿足PY30-1氣田大位移井鉆井作業(yè),依據(jù)上面水泥漿體系、漿柱結(jié)構(gòu)、扶正器、前置液、頂替等進(jìn)行了嚴(yán)密科學(xué)設(shè)計(jì),采取了一系列提高大位移井固井質(zhì)量的措施,其中大部分井電測(cè)固井質(zhì)量為優(yōu)良,合格率;圖2、圖3為PY30-1氣田A07H井電測(cè)固井質(zhì)量,顯示優(yōu)良。

圖2 PY30-1氣田A07H井SB13.8目的層3575m段固井質(zhì)量圖

圖3 PY30-1氣田A07H井SB15.5目的層4175m段固井質(zhì)量圖

[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]祖峰.墩塘大位移井固井技術(shù)研究及應(yīng)用[J].西部探礦工程,2003,91(12):74-76.

[3]崔軍,宋本嶺,廖華林,等.勝利油田埕北21-平1大位移井固井技術(shù)[J].石油鉆采工藝,2000,22(6):1-3.

[4]羅宇維,張光超,劉云華,等.海洋高溫高壓氣井固井防氣竄水泥漿研究 [J].西南石油大學(xué)學(xué)報(bào),2001,23(6):18-20.

[5]中華人民共和國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T10022.2-2000[S].