小間隙尾管固井技術(shù)研究與應(yīng)用

畢宏利

【摘 要】國內(nèi)外石油界公認(rèn)，套管固井水泥環(huán)厚度不得小于19.05mm，否則水泥環(huán)強(qiáng)度過低，影響今后石油開采作業(yè)以及多種不利后果產(chǎn)生。由于地層存在多壓力體系原因，不得不使用多層套管結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)鉆探目的，因而出現(xiàn)了非常規(guī)套管結(jié)構(gòu)，套管重疊段也出現(xiàn)了非常規(guī)的小間隙。小間隙的出現(xiàn)不但不利于封固質(zhì)量，而且加大了固井難度。這就為我們提出了如何運(yùn)用小間隙固井技術(shù)提高固井質(zhì)量的新問題。

【關(guān)鍵詞】小間隙；固井；壓力；質(zhì)量

1.介紹

1.1基本數(shù)據(jù)

完鉆井深：4122.73m，油頂：3214m，油底：3918m。

1.2完鉆泥漿性能

1.3井身結(jié)構(gòu)

2.固井技術(shù)難點(diǎn)分析

2.1小間隙問題

2.1.1重疊段出現(xiàn)非常規(guī)的小間隙，95/8″與7″套管環(huán)容為13.36l/m，僅是常規(guī)間隙的10%-26%，單邊間隙間距21.36mm，水泥環(huán)易碎，強(qiáng)度低。

2.1.2裸眼環(huán)形容積與小間隙處環(huán)形容積差異過大，重疊段小間隙環(huán)容為13.26l/m，裸眼處環(huán)容為26.22-36.46l/m， 裸眼處環(huán)容是小間隙處的2-2.8倍。裸眼環(huán)容比小間隙處環(huán)容大于1倍時，頂替效率就很差。

2.1.3裸眼頂替速度受到嚴(yán)格限制，裸眼段返速低；若提高裸眼段的返速，小間隙處的流動阻力增加，套管鞋處的激動壓力增大，就會發(fā)生井漏。

2.1.4尾管回接筒的使用嚴(yán)重縮小了有效環(huán)形間隙，產(chǎn)生柱塞作用，增加了對地層的壓力。

2.1.5地層巖性不穩(wěn)定，井眼條件差，受鉆井液沖蝕嚴(yán)重，井徑不規(guī)則，套管居中度差，頂替效率低。

2.1.6部分井含有原油伴生氣，水泥漿在凝結(jié)過程中易發(fā)生氣竄。

2.2井漏問題

該井四開鉆至井深3495.50m，出現(xiàn)漏失現(xiàn)象，當(dāng)時泥漿密度1.42g/cm3，后堵漏成功，鉆至目的層時泥漿密度為1.47g/cm3，粘度110s。本井于下完套管，座掛循環(huán)時，發(fā)現(xiàn)漏失，漏速3m2/h，經(jīng)過靜止堵漏，循環(huán)排量在0.4-0.65m3/min左右無漏失，提高排量至1.08m3/min時有漏失現(xiàn)象，后循環(huán)堵漏成功，此時泥漿密度1.42g/cm3、粘度66s，循環(huán)排量1.47m3/min、泵壓11Mpa。滿足固井施工要求。

2.3壓力問題

下完套管小排量0.11-0.22m3/min開泵頂通后，循環(huán)壓力7.5Mpa，施工壓力較高。為下一步的固井施工增加了難度。

3.主要技術(shù)措施

采用等容量替漿法和三低固井技術(shù)：

3.1等容量替漿法

注水泥前低速泵入等于或接近葫蘆形狀空間容量的低密度水泥漿或特制的隔離液，用以替換裸眼處的鉆井液，然后用設(shè)計的水泥漿封固。在高密度鉆井液環(huán)境中低密度水泥漿（或隔離液）的密度≥鉆井液密度，粘度>鉆井液粘度。

3.2三低固井技術(shù)

3.2.1低下放速度

尾管下放速度受到各種因素的影響，在確定下放速度時我們即要考慮尾管與外層套管間隙，還要考慮尾管回接筒的有效間隙。于是我們根據(jù)薄弱地層強(qiáng)度、泥漿性能、尾管有效間隙和允許的激動壓力對下放速度的影響，制定尾管的下放速度，并按順序下入套管及附件，用套管鉗上至最佳扭矩，每下入20根套管至少灌滿泥漿一次，下鉆每5柱灌滿一次，下放速度控制在1.5-2分/柱。嚴(yán)格按照制定的最優(yōu)化施工措施執(zhí)行，使尾管順利下至設(shè)計井深，防止了在下套管過程中發(fā)生漏失現(xiàn)象。尾管串成功地下至預(yù)定井深，對固井作業(yè)的成功起著舉足輕重的作用。

3.2.2低排量循環(huán)泥漿技術(shù)

下完尾管小排量頂通后，我們對循環(huán)排量既要考慮它的開泵開始循環(huán)排量，還要考慮它的正常循環(huán)排量；一般來說，我們把鉆進(jìn)安全泵速的30%-50%作為開泵開始的循環(huán)排量，鉆進(jìn)安全泵速為正常循環(huán)排量，使用效果良好。在循環(huán)過程中隨時對泵壓表和泥漿池液面進(jìn)行觀察，以便調(diào)整好循環(huán)排量，防止發(fā)生漏失現(xiàn)象。

3.2.3低排量注水泥漿和頂替技術(shù)

在小間隙固井中注水泥的排量與頂替速度的控制同樣重要，注水泥排量一般≤1m2/min，替漿排量一般要稍小于正常循環(huán)排量，特別在替漿后期，采用小排量替漿，防止泵壓過高，壓漏地層，影響固井施工。

4.現(xiàn)場應(yīng)用

4.1等容量替漿法和三低固井技術(shù)的現(xiàn)場應(yīng)用

4.1.1注水泥前注入隔離液4m3和沖洗液6m3來替換裸眼處的鉆井液。目的：為了更好的沖洗井壁，并能適當(dāng)?shù)慕档蛯Φ貙铀a(chǎn)生的液柱壓力。

4.1.2該井懸掛器位置2687.74-2691.72m，重疊段長212.3m，環(huán)形容積為13.26l/m。為防止重疊段水泥環(huán)薄、強(qiáng)度差，頂替效率差，流動阻力大，我們在小間隙處替漿過程中采取降低排量塞流頂替，保證水泥環(huán)固井封固質(zhì)量，滿足今后試壓要求。

4.2基于固井前有少量漏失，為防止在固井施工中發(fā)生井漏，必須在關(guān)鍵環(huán)節(jié)把好關(guān)

4.3控制好替漿各階段的排量和壓力

注完水泥漿壓塞后，開始替漿排量65沖/min，因為此時沒有壓力，只有泥漿的自重和井內(nèi)的抽吸作用。替至鉆桿膠塞和空心膠塞復(fù)合時，要提前降低排量，防止壓漏地層，過后要提至正常排量。替至漏失處3495.5m時，要降低排量，距設(shè)計差2m3時采用小排量頂替，確保緩慢碰壓。在替漿過程中隨時觀察泵壓變化，控制最高替壓不能高于14 Mpa。

4.4現(xiàn)場數(shù)據(jù)及應(yīng)用效果

4.4.1實注隔離液10m3，（S102+清水：4m3；清水：6m3）。

4.4.2實注水泥漿37.2m3，其中低密度水泥漿（1.60～1.65g/cm3）10m3，正常密度水泥漿27.2m3，平均密度1.83g/cm3。

4.4.3泵壓情況：注水泥14～0Mpa；替漿0～14Mpa；碰壓及頂壓17.1Mpa。

4.4.4井漏情況：從注前置液到替泥漿結(jié)束，發(fā)現(xiàn)共漏失泥漿1.8m3。

4.4.5碰壓后循環(huán)，共返出清水前置液和混漿約10m3。

4.4.6電測情況：電測固井質(zhì)量合格，水泥返高到懸掛器。

5.總結(jié)

（1）尾管固井，特別是小間隙尾管固井，在下完套管后不要急于座掛，充分循環(huán)好泥漿，保證小間隙處環(huán)容暢通，壓力正常后方可進(jìn)行座掛。

（2）小間隙尾管固井在地層有漏失的情況下，建議使用低密度水泥漿體系。

（3）對于地層有漏失，循環(huán)壓力較高的小間隙尾管固井，一定要計算校核漏失地層處的壓力，設(shè)計好前置液和水泥漿量，替漿過程中隨時調(diào)整替漿排量和觀察泵壓變化。

（4）在尾管頂替過程中，如果壓力有波動，停泵后壓力下降一定要觀察返出口，出口處有泥漿返出說明未碰壓，可能是由于尾管懸掛器與上層套管間隙小導(dǎo)致井眼內(nèi)沙子堵塞。

（5）水泥漿流變性設(shè)計及防竄機(jī)理研究，對提高固井質(zhì)量起到了指導(dǎo)性的作用。

（6）采用合適的水泥漿體系與合理的施工參數(shù)及技術(shù)措施，尤其是充足合理的稠化時間是小間隙尾管固井最基礎(chǔ)的保障。