蘇丹17區(qū)Abu Gabra－6井固井技術(shù)實踐

李耀輝，郭學(xué)毅

（1．中國石化中原石油工程有限公司固井公司，河南濮陽457001；2．中國石化中原油田分公司采油二廠）

1 地質(zhì)及工程概況

1．1 地質(zhì)分析和目標(biāo)儲層

Abu Gabra－6井屬于蘇丹17區(qū)西部，位于東達(dá)爾富爾和南科爾多凡州交界地區(qū)，主要油氣層為上白堊統(tǒng)Darfur群、下白堊統(tǒng)Bantiu組和下白堊統(tǒng)Abu Gabra組。其中，下白堊統(tǒng)Abu Gabra組是17區(qū)的主要目標(biāo)層，下白堊統(tǒng)Bantiu組和上白堊統(tǒng)Darfur群為次要目標(biāo)層［1－3］。

下白堊統(tǒng)Abu Gabra組是該地區(qū)最早發(fā)現(xiàn)的含油層位，砂巖主要為石英砂巖，其次為長石巖屑砂巖。該儲層物性較差，埋藏較深。暫無該層取心資料，根據(jù)測井解釋其孔隙度為12%～20%，大部分為中孔、中滲儲層，壓力系數(shù)為0．93，溫度梯度平均為3℃／100 m。

下白堊統(tǒng)Bantiu組砂巖主要為亞長石砂巖，其次為長石砂巖和石英砂巖，從粉砂巖到礫巖都有分布，但主要為較粗的含礫交錯層理砂巖。砂巖孔隙度為19．7%～38．2%，平均為31．9%，滲透率為（87．1～87．6）×10－3μm2，儲層的壓力系數(shù)為0．86～0．87，儲層的溫度梯度平均為2．4℃／100 m。

1．2 工程概況

該井20″導(dǎo)管下深為25 m，133／8″表層套管下深為517．43 m，95／8″技術(shù)套管下深為1 749．50 m，7″尾管下深為3 689．50 m，全井深3 696 m，如圖1所示。尾管固井時尾管懸掛器位置為1671．67～1 680．12 m；球座位置為3 665．68～3 665．39 m；浮箍 位 置 為3 6 7 6．4 5～3 6 7 6．7 6 m；浮 鞋 位 置 為3 692．83～3 693．50 m；上部鉆桿內(nèi)容積為9．27 L／m；加重鉆桿內(nèi)容積為4．56 L／m；7"尾管內(nèi)容積為19．38 L／m。

圖1 Abu Gabra－6井管串結(jié)構(gòu)設(shè)計

2 固井難點

（1）地層承壓能力低。新生代Amal組和上白堊統(tǒng)部分Darfur群組的疏松砂巖層段易發(fā)生漏失［4－5］。在Abu Gabra－6井的鉆井施工中，根據(jù)錄井提供的數(shù)據(jù)，在鉆進(jìn)至1 100 m時，泥漿漏失7 m3／h，共漏失約130 m3。在全井完鉆之前也多次發(fā)生井漏，且不能確切掌握漏層位置和漏層數(shù)量。

（2）封固段長。Abu Gabra－6井完鉆井深3 696 m，尾管懸掛器位于1 671 m，水泥漿封固段長2 025 m，固井時所需水泥量大，頂替效率提高及固井質(zhì)量困難。

（3）井徑擴大率大。Bantiu組及之上地層巖石成巖作用弱，砂巖膠結(jié)疏松，很容易造成井徑的擴大。

3 優(yōu)選水泥漿體系

Abu Gabra地區(qū)油層完鉆井深普遍在3 000 m以上，Abu Gabra－6尾管封固段長達(dá)2 025 m，且井徑不規(guī)則，水泥漿用量大，為確保固井施工安全，提高固井質(zhì)量，水泥漿性能必須具有流動性好、低失水、低滲透和防漏失等特性。

3．1 研究方法

（1）運用顆粒級配原理，優(yōu)選外摻料和外加劑，使低密度水泥漿具有漿體高度穩(wěn)定、頂部和底部強度發(fā)展快、失水小、稠化時間可調(diào)等性能，以利于保證封固質(zhì)量。

（2）優(yōu)選水泥及外加劑，使高密度水泥漿各項性能優(yōu)良，滿足產(chǎn)層封固要求。

（3）通過添加合適材料，改善水泥石固有脆性，提高耐沖擊的能力。

（4）提高水泥漿防漏、防竄能力。

3．2 低密度水泥漿體系

（1）低密度水泥漿配方：阿聯(lián)酋G級水泥＋漂珠50%＋降失水劑2．22%＋早強劑1．67%＋膨脹劑0．56%＋分散劑0．33%＋緩凝劑0．4%＋消泡劑0．1%，其性能評價結(jié)果見表1。

（2）優(yōu)選外加劑：分散劑和膨脹劑使用固體水泥外加劑，采用干混方式。在灰罐內(nèi)多次混拌，以保證混拌均勻。降失水劑、輔劑、緩凝劑使用液體水泥外加劑，采用濕混方式，該方式易于混拌均勻，且因事先已溶于水中，使液體外加劑能及早參與水泥水化過程中的物理化學(xué)反應(yīng)，以便更好地發(fā)揮作用。

（3）體系評價：①穩(wěn)定性：低密度水泥漿，常溫樣品靜止30 min后，無分離現(xiàn)象，上下密度差為0．03 g／cm3，具有很好的穩(wěn)定性，防止了漿體在環(huán)形空間靜止時離析。②流變性：低密度水泥漿，初始稠度為7 BC，六速旋轉(zhuǎn)粘度計3／6、100／200、300／600轉(zhuǎn)的讀數(shù)分別為9／12、49／93、134／243，具有良好的流變性。③稠化時間：室內(nèi)實驗使用千德勒高溫高壓稠化儀，基漿中加入了優(yōu)質(zhì)高溫緩凝劑，稠化時間在200～350 min內(nèi)可調(diào)，稠化情況如圖2所示。④抗壓強度：低密度水泥石抗壓強度見表2，從測試結(jié)果可看出，低密度水泥漿在低于底部溫度20℃的情況下，48 h即可大于14 MPa，7天抗壓強度持續(xù)發(fā)展，從而保證了水泥環(huán)的長期使用壽命。

3．3 高密度水泥漿體系

表1 低密度水泥漿性能實驗評價結(jié)果

圖2 低密度水泥漿稠化情況

表2 低密度水泥石抗壓強度

（1）防竄高密度水泥漿配方：阿聯(lián)酋G級水泥＋0．56%膨脹劑＋0．34%分散劑＋5．0%降失水劑＋1．0%輔劑＋0．5%緩凝劑＋0．1%消泡劑，其性能評價結(jié)果見表3。

（2）優(yōu)選外加劑：選擇與低密度水泥漿一樣的優(yōu)質(zhì)高溫外加劑，既可保證高密度水泥漿性能，又可保證送井外加劑型號不致太多，易辨別。

（3）體系評價：①稠化試驗：室內(nèi)實驗使用千德勒高溫高壓稠化儀，初始稠度14 BC，所得稠化圖形基本為直角稠化，減少了過渡時間，稠化時間可調(diào)，稠化曲線如圖3所示。②API失水：高密度水泥漿失水為41 mL，可以較為有效防止氣侵發(fā)生。③穩(wěn)定性：室內(nèi)實測上下密度差為0．01 g／cm3。④抗壓強度：高密度水泥石抗壓強度見表4，高密度水泥漿體系在井底及地面都能快速形成強度，24 h強度大于14 MPa，常溫下強度發(fā)展迅速，保證了上部水泥石的力學(xué)性能。7 d強度持續(xù)發(fā)展，保證了水泥環(huán)后期的抗沖擊能力。⑤SPN值：SPN＝3．8，防竄效果好。

4 現(xiàn)場應(yīng)用

Abu Gabra－6井是中原固井在Abu Gabra地區(qū)施工的第一口探井。該井95／8″技套套管鞋深度1 750．00m，使用215．9 mm 鉆頭鉆至3 694．00m，7″尾管下深為3 688．50 m，尾管懸掛器位于1 681．65 m，固井前鉆井液密度為1．15 g／cm3，粘度為55 s，失水為4．6 mL，初切為3 Pa，終切為4 Pa，泥餅為0．5 mm，含沙為0．2%，pH 值為12。

圖3 高密度水泥漿稠化曲線

表4 高密度水泥石抗壓強度

該井井底落塊多，套管比預(yù)計深度少下5 m。該井2 200 m之上，使用SLAM組合測井系統(tǒng)測量井徑，技術(shù)要求1750～2200 m水泥量附加50%，2 200 m之下，使用6臂井徑測量儀測井，技術(shù)要求水泥量附加20%。2 600 m以上使用低密度水泥漿，2 600 m以下使用高密度水泥漿。

考慮到井底溫度高，使用對應(yīng)的高溫水泥漿外加劑，嚴(yán)格控制所有水混、干混外加劑的配比。該井尾管固井前曾發(fā)生漏失，且不知道具體漏失層位，雖然在下套管前已進(jìn)行必要的堵漏措施，但是輕微滲漏一直持續(xù)發(fā)生，所以決定適當(dāng)降低水泥漿密度。

使用先進(jìn)的雙機雙泵大功率固井車，首先注入隔離液（清水）8 m3，然后注入低密度水泥漿36 m3，平均密度為1．43 g／cm3，注入高密度水泥漿24 m3，平均密度為1．89 g／cm3，之后水泥車泵入2 m3壓塞液，之后用大泵替漿51 m3至碰壓，壓力從9 MPa升至18 MPa，碰壓信號明顯，泥漿在整個固井過程中保持返出。蹩壓20 MPa，穩(wěn)壓5 min，放壓，回水正常。而后接方鉆桿，憋壓7 MPa，上提中心管，然后上提8柱鉆桿，反循環(huán)洗出1．5 m3水泥漿。最后正常循環(huán)5 h。

固井一次施工成功，據(jù)測井資料顯示，上部低密度水泥漿封固段聲幅值平均值在35%左右，下部高密度水泥漿封固段聲幅值平均小于5%，固井質(zhì)量較好。

5 認(rèn)識與建議

（1）優(yōu)選的低密度水泥漿和高密度水泥漿體系，可以達(dá)到蘇丹17區(qū)Abu Gabra－6井的固井質(zhì)量要求。

（2）根據(jù)Abu Gabra－6井的地層特點，對產(chǎn)層套管采用了關(guān)封井器憋壓的地層承壓試驗方法，有效提高了地層承壓能力。

（3）在Abu Gabra－6井尾管固井施工中，替漿結(jié)束后，將8～10柱鉆桿提至水泥頂面之上這步十分重要，它可使水泥漿的頂部保持一定壓力，直到水泥漿凝固，以防止氣竄。

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