139.7 mm套管內(nèi)側(cè)鉆固井質(zhì)量研究

羅永慶 周新華 范 勇 張 偉 董 慶

（中油大港油田井下作業(yè)公司 中國 天津 300283）

0 引言

大港油田的小井眼小間隙固井，受小井眼側(cè)鉆井鉆頭直徑和完井套管直徑匹配間隙較小的影響，固井時(shí)環(huán)空間隙小，固井過程中水泥漿上返摩阻大，環(huán)空當(dāng)量密度大大增加，經(jīng)常壓漏地層，導(dǎo)致水泥漿漏失低返；另外固井水泥環(huán)薄、套管居中度差等因素造成水泥漿充填不均勻，也導(dǎo)致了水泥環(huán)極限應(yīng)變能力小、抗沖擊性能差、無法保證水泥環(huán)膠接界面的密封性能，不能滿足側(cè)鉆井后期開發(fā)和投產(chǎn)的要求，許多側(cè)鉆井完鉆之后均因固井質(zhì)量差而被迫關(guān)井報(bào)廢，固井質(zhì)量的好壞成為了制約側(cè)鉆技術(shù)進(jìn)步的一項(xiàng)瓶頸技術(shù)。

1 作業(yè)技術(shù)難點(diǎn)

1.1 環(huán)空間隙小，形成的水泥環(huán)薄

目前φ139.7mm套管內(nèi)側(cè)鉆均采用φ118mm或φ120.6mm鉆頭鉆進(jìn)，完井采用φ101.6mm無接箍管材做油層套管，環(huán)空間隙僅8.2-12.7mm，遠(yuǎn)小于常規(guī)固井所要求的套管外環(huán)空的最小間隙值19mm，造成固井后的水泥環(huán)薄，抵抗外載能力差，易發(fā)生斷裂和脆性破壞。

1.2 環(huán)空摩阻大，施工壓力高

小井眼井流體通道窄，流動(dòng)阻力增大，泵壓高，小井眼小間隙固井作業(yè)的內(nèi)摩擦系數(shù)相對(duì)較大，使環(huán)空水泥漿流動(dòng)阻力增大，導(dǎo)致固井過程中泵壓升高，甚至產(chǎn)生壓漏地層和憋泵等事故。

1.3 套管居中度差

相關(guān)研究表明，套管在井眼中的居中度小于67%時(shí)，不管采用什么頂替方式均不能將環(huán)空的鉆井液驅(qū)替干凈，因此保證套管居中度非常重要。因小井眼小間隙的原因，采用剛性和彈性扶正器，均易造成環(huán)空不暢，憋漏地層。

1.4 水泥漿體系單一，無針對(duì)性

目前小井眼側(cè)鉆常用的纖維微膨脹水泥漿體系已不能解決現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的新問題，固井過程中的漏失、氣竄問題無有效解決方案，因此必須針對(duì)不同區(qū)塊的不同地層，結(jié)合鉆井過程中出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行最終固井水泥漿體系的設(shè)計(jì)，開發(fā)出針對(duì)性強(qiáng)的防漏、防竄水泥漿體系，避免模式化，加強(qiáng)固井方案的針對(duì)性和有效性。

2 作業(yè)技術(shù)措施

小井眼側(cè)鉆固井是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，其影響因素是多方面的，絕不可能靠解決單一技術(shù)問題來提高側(cè)鉆小井眼的固井質(zhì)量，要綜合解決多方面的問題才能解決目前大港油田小井眼側(cè)鉆井固井的技術(shù)難題。

2.1 首先是要解決窄間隙問題

通常所采用的方法是采用機(jī)械擴(kuò)眼的方法將井眼直徑擴(kuò)大，以提高環(huán)空間隙問題，大港油田2003年在官919-2K等井曾采用機(jī)械擴(kuò)眼工具進(jìn)行了擴(kuò)眼施工，但應(yīng)用后發(fā)現(xiàn)擴(kuò)眼工程費(fèi)用高、周期長、風(fēng)險(xiǎn)大且擴(kuò)眼后井徑不規(guī)則等諸多不利因素，導(dǎo)致擴(kuò)眼工藝很難在現(xiàn)場(chǎng)推廣實(shí)施，因此應(yīng)在固井用尾管類型的配套選擇上進(jìn)行研究，通過適當(dāng)縮小尾管外徑，增大尾管和地層間的環(huán)空間隙，使環(huán)空導(dǎo)流面積增大，可以大大降低水泥漿在上返過程中的摩阻，從而降低地層的承受壓力，使其既可以滿足后期開采和措施作業(yè)的需要。

2.2 水泥漿體系研究

針對(duì)目前大港油田的地質(zhì)條件和小井眼固井作業(yè)過程中出現(xiàn)的問題，要分別針對(duì)常壓小井眼地層、低壓易漏地層、高含氣三種地層類型設(shè)計(jì)開發(fā)針對(duì)性更強(qiáng)的水泥漿體系，而不能靠一套水泥漿體系來解決所有問題。主要思路是通過加強(qiáng)控制好水泥漿體的穩(wěn)定性、流動(dòng)性同時(shí)借鑒目前的纖維微膨脹水泥體系的設(shè)計(jì)理念，優(yōu)選現(xiàn)場(chǎng)濕混性能好、防漏性強(qiáng)的纖維增韌材料形成防漏、堵漏性能更好的常規(guī)防漏水泥漿體系，解決常壓地層小間隙固井防漏問題；針對(duì)低壓易漏區(qū)塊的漏失問題，從水泥漿密度上做文章，開發(fā)研制小井眼低密度水泥漿體系，通過降低水泥漿密度來減小地層承壓，同時(shí)保證水泥石抗壓強(qiáng)度滿足封固要求；針對(duì)高壓、高含氣層，一方面開發(fā)研制密度可調(diào)的加重隔離沖洗液，降低因采用清水隔離液引發(fā)竄流的機(jī)率，另一方面，開發(fā)防氣竄效果好的小井眼膠乳水泥漿體系，控制氣竄的發(fā)生。

2.3 小井眼小間隙固井方案路線圖2.4 開發(fā)密度可調(diào)式專用隔離液

過去小井眼固井采用清水作為隔離液，由于其相容性好，沖洗效果好，價(jià)格便宜，現(xiàn)場(chǎng)廣泛使用。但存在清水粘切低，失水量大，攜屑能力差，隔離效果差等問題。

開發(fā)密度可調(diào)式隔離液，要求除有效隔離開鉆井液和水泥漿外，還要具有懸浮固相顆粒，防止井塌，抑制井漏等多方面作用。開發(fā)出的密度可調(diào)式隔離液（BCS）基本組成為：由BCS-020S懸浮劑、BCS-021L稀釋劑和BCW-600S加重劑組成，應(yīng)用中可根據(jù)具體要求，通過調(diào)節(jié)外加劑比例和加量來控制隔離液性能，密度范圍可以控制在1.0-1.9g/cm3之間可調(diào)。

表2 BCS隔離液的流變參數(shù)（30℃）

2.5 研發(fā)封隔式尾管懸掛工藝

為解決側(cè)鉆井尾管固井后水泥下沉的問題,可采用封隔式液壓尾管懸掛器(如圖1)。封隔式液壓尾管懸掛器主要由液壓尾管懸掛機(jī)構(gòu)和送入工具總成組成：

圖1 封隔式懸掛器結(jié)構(gòu)組成

該工具結(jié)構(gòu)合理、安全可靠,具有密封性能好、流道面積大、耐高溫高壓的特點(diǎn),能有效實(shí)現(xiàn)封隔器的懸掛錨定和解封丟手,采用封隔式尾管懸掛工藝可以解決固井候凝過程中灰漿下沉低返及水泥漿被高壓竄流頂出的問題，提高壓溢流區(qū)塊的固井成功率。

3 應(yīng)用情況

截至到2010年12月，φ139.7mm+φ95.25mm尾管管柱配套技術(shù)在大港油田共應(yīng)用71口井，經(jīng)后期作業(yè)檢驗(yàn)該套管可以完全滿足后期投產(chǎn)、作業(yè)的要求。

針對(duì)小井眼小間隙固井要求應(yīng)用的BCE-200S常規(guī)防漏水泥漿體系、低密度高強(qiáng)度水泥漿體系、膠乳防竄水泥漿體系及BCS隔離液?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用33井次，一次固井合格率90.9%，經(jīng)二固補(bǔ)救合格1井次，總固井合格率93.9%。其中BCE-200S常規(guī)防漏水泥漿體系現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用14井次，總有效率達(dá)85.7%；低密度高強(qiáng)度水泥漿體系現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用13井次，水泥漿漿體密度1.45-1.60g/cm3可調(diào)，總有效率達(dá)92.3%；膠乳防竄水泥漿體系現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用了6井次，總有效率達(dá)100%；BCS隔離液現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用6井次，隔離液密度1.20-1.55g/cm3可調(diào)。

4 結(jié)論及建議

4.1 BCE-200S常規(guī)防漏水泥漿體系，水化性能好，便于現(xiàn)場(chǎng)批混，漿體性能穩(wěn)定，失水低，防漏性能好。

4.2 漂珠低密度高強(qiáng)度水泥漿體系，密度可以1.30-1.65g/cm3之間調(diào)節(jié)，降低了固井過程中的地層承壓，水泥石抗壓強(qiáng)度≥14MPa，可以完全滿足油氣層后期作業(yè)的要求。

4.3 膠乳不滲透防竄水泥漿體系，降低了水泥漿摩阻，提高了水泥石的韌性等機(jī)械性能，水泥漿失水≤50ml，靜膠凝強(qiáng)度發(fā)展過渡時(shí)間小于25min，具有較好的防氣竄能力；

4.4 密度可調(diào)式BCS隔離液，隔離效果好、攜屑性能強(qiáng)、穩(wěn)定井壁效果好，密度可通過加重劑用量在1.0-1.9g/cm3之間調(diào)節(jié)；

4.5 φ139.7mm套管側(cè)鉆完井的φ95.25mm特種套管，使環(huán)空間隙提高到12.7mm，環(huán)空截面積增加30%,降低摩阻達(dá)30%以上，降低了固井漏失風(fēng)險(xiǎn)，套管居中程度高，大大提高了固井質(zhì)量。

4.6 建議推廣封隔式尾管懸掛器或可膨脹式性尾管懸掛器完井，兩者都可以實(shí)現(xiàn)懸掛器部位的環(huán)空密封，防止固井后水泥漿外溢或漏失，且后者還可以實(shí)現(xiàn)固井過程中固井管柱活動(dòng)，提高頂替效率。

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