元壩氣田超深井固井工程管理和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督

涂君君，劉 飛

1.中國(guó)石化西南石油局(四川成都610800)

2.中國(guó)石化石油工程技術(shù)研究院(北京100101)

元壩氣田超深井固井工程管理和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督

涂君君1，劉 飛2

1.中國(guó)石化西南石油局(四川成都610800)

2.中國(guó)石化石油工程技術(shù)研究院(北京100101)

元壩氣田因儲(chǔ)層埋藏超深，地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、巖性多變，地層流體多樣，多套壓力體系共存，為高溫、高壓、高產(chǎn)、高含硫氣田，該區(qū)域的固井工程面臨著各種各樣的世界級(jí)難題。在本區(qū)域的已鉆井固井施工過(guò)程中，元壩氣田項(xiàng)目部和監(jiān)督總結(jié)出了一套適合本區(qū)塊深井固井過(guò)程管理和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督的經(jīng)驗(yàn)、方法，為下步其他同樣難度的氣田開(kāi)發(fā)提供了管理經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐基礎(chǔ)。

元壩氣田;超深井;固井工程管理;現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督

元壩氣田位于四川省廣元市、南充市和巴中市交界處，是目前國(guó)內(nèi)氣藏埋藏最深的區(qū)塊之一，陸相氣藏平均井深5 000m左右，海相氣藏平均井深在7 000m左右［1-2］。元壩氣田開(kāi)發(fā)的特點(diǎn):第一是井下溫度高，地溫梯度為2℃/100m左右，井深為7 000m時(shí)井底溫度超過(guò)了150℃;第二是井底壓力高，以長(zhǎng)興組為目的層的井完鉆泥漿密度都為1.50g/cm3以上，井底壓力超過(guò)100MPa;第三是氣層活躍，產(chǎn)量很高，以元壩103H井為例，測(cè)試天然氣無(wú)阻流量超過(guò)700×104m3/d。該區(qū)塊因儲(chǔ)層埋藏超深，穿越陸海相，地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、巖性多變，地層流體多樣，多套壓力體系共存，高溫、高壓、高產(chǎn)、高含硫，使得該區(qū)域的固井工程始終面臨著各種各樣的世界級(jí)難題。

該地區(qū)勘探井一般為直井或大斜度井，采用四開(kāi)或五開(kāi)制井眼，射孔完井;開(kāi)發(fā)井評(píng)價(jià)井多為大斜度井或水平井，采用四開(kāi)制井眼，水平段長(zhǎng)500～800m，襯管完井［3-4］。

針對(duì)固井方面的難點(diǎn)，固井專(zhuān)家提出了許多的應(yīng)對(duì)方案［3-4］，如:優(yōu)選防氣竄水泥漿體系;易漏失段采用低密度水泥漿等。

1 固井過(guò)程管理和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督

對(duì)于該區(qū)塊的深井固井難題，僅提出解決方案是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還要將這些方案應(yīng)用到現(xiàn)場(chǎng)的固井施工作業(yè)當(dāng)中，在固井施工過(guò)程中去監(jiān)督、執(zhí)行這些方案。元壩氣田開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目部和監(jiān)督方在固井施工的過(guò)程中，逐漸總結(jié)出了一套適合本區(qū)塊深井固井過(guò)程管理和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督的經(jīng)驗(yàn)、方法。

1.1 完善了固井技術(shù)管理

一是制定相關(guān)的固井管理辦法、施工細(xì)則、管理程序等文件，規(guī)范了固井施工程序，將固井施工的各個(gè)環(huán)節(jié)細(xì)化分解，使各項(xiàng)準(zhǔn)備工作和現(xiàn)場(chǎng)施工有序地運(yùn)行;二是規(guī)范了固井施工設(shè)計(jì)的編寫(xiě)和審查程序，堅(jiān)持做到“先設(shè)計(jì)后施工”的固井管理程序，嚴(yán)格執(zhí)行固井施工設(shè)計(jì)的審核程序，即固井公司作出固井施工設(shè)計(jì)初稿，由鉆井公司初審，修改后由元壩氣田開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目部、固井監(jiān)督及中石化石油工程技術(shù)研究院(技術(shù)支撐)等固井相關(guān)方再進(jìn)行會(huì)審，之后再交天然氣工程管理部組織專(zhuān)家終審，修改后最后形成終稿下發(fā)執(zhí)行。在規(guī)范審核設(shè)計(jì)程序的同時(shí)，對(duì)各固井施工單位的設(shè)計(jì)格式也進(jìn)行了規(guī)范;審核固井施工設(shè)計(jì)時(shí)嚴(yán)格按照現(xiàn)有的最新川東北地區(qū)固井相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定執(zhí)行;審核中重點(diǎn)審核的內(nèi)容是:井下的基本情況、固井難點(diǎn)、固井方案、通井要求、地層動(dòng)態(tài)承壓能力的要求、泥漿性能及處理要求、防竄防漏要求、主要施工措施、工具附件檢查準(zhǔn)備、合理漿柱結(jié)構(gòu)確定、水泥漿性能要求及各種發(fā)散試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)施工水泥漿取樣要求、關(guān)井加壓候凝操作等，力求做到使設(shè)計(jì)科學(xué)、合理、可行;三是規(guī)范了水泥漿實(shí)驗(yàn)監(jiān)督程序，在每次固井施工前，都要求在具有中石化準(zhǔn)入資質(zhì)的第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)水泥漿的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行復(fù)核，直致達(dá)到設(shè)計(jì)要求的性能指標(biāo)后才能進(jìn)行注水泥施工作業(yè)。

1.2嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)的“四會(huì)”制度

固井施工設(shè)計(jì)后開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)固井協(xié)調(diào)會(huì)、下套管作業(yè)前開(kāi)下套管作業(yè)準(zhǔn)備會(huì)、注水泥施工作業(yè)前開(kāi)固井施工交底會(huì)和施工作業(yè)后開(kāi)施工資料匯總和總結(jié)會(huì)制度［3］。一些重點(diǎn)井，在做固井施工設(shè)計(jì)前，還要進(jìn)行固井方案討論，首先確立該井固井的基本方案然后再由施工單位做固井施工設(shè)計(jì)。參加“四會(huì)”的人員是鉆井公司、鉆井隊(duì)、泥漿公司、下套管隊(duì)、固井公司、水泥漿服務(wù)公司、套管工具附件商、套管廠家現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)人員、套管頭廠家現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)人員、中石化石油工程技術(shù)研究院、元壩氣田開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目部和固井監(jiān)督，以及現(xiàn)場(chǎng)的鉆井、地質(zhì)監(jiān)督。由于在整個(gè)固井過(guò)程中，時(shí)間緊任務(wù)重，固井質(zhì)量嚴(yán)重影響著整個(gè)油氣井的安全生產(chǎn)，所以固井過(guò)程的安全以及固井質(zhì)量至關(guān)重要，要求整個(gè)固井過(guò)程中所有的單位必須都參與到“四會(huì)”中來(lái)，能夠第一時(shí)間進(jìn)行溝通協(xié)調(diào)，這樣可大大提高工作效率。

1.3 加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)檢查和監(jiān)督

固井是個(gè)系統(tǒng)工程，技術(shù)方案的落實(shí)需要各個(gè)施工單位的密切配合。如井眼準(zhǔn)備、水泥漿試驗(yàn)、設(shè)備檢查與準(zhǔn)備、工具準(zhǔn)備等等，因此通過(guò)加強(qiáng)對(duì)整個(gè)準(zhǔn)備過(guò)程的管理，制定并完善了三級(jí)檢查制度:在每次固井施工前，由鉆井隊(duì)按照施工設(shè)計(jì)要求完成井眼準(zhǔn)備、設(shè)備準(zhǔn)備及下套管準(zhǔn)備在內(nèi)的一級(jí)檢查;固井公司進(jìn)行水泥漿準(zhǔn)備、施工車(chē)輛及設(shè)備檢查等二級(jí)檢查;固井監(jiān)督完成施工前的三級(jí)檢查;所有準(zhǔn)備工作到位后方可進(jìn)行固井施工，保證了固井施工的順利、安全進(jìn)行。

現(xiàn)場(chǎng)施工是固井工程的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，也是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，為此制定了標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督程序，嚴(yán)格按照川東北固井技術(shù)規(guī)范［2］和固井施工設(shè)計(jì)的要求，召開(kāi)固井施工協(xié)調(diào)會(huì)和交底會(huì)，并在現(xiàn)場(chǎng)認(rèn)真檢查井眼準(zhǔn)備、設(shè)備準(zhǔn)備、水泥漿準(zhǔn)備、工具準(zhǔn)備和人員準(zhǔn)備等。任何一項(xiàng)工作不到位，均不允許進(jìn)行施工。在施工過(guò)程中，加強(qiáng)了對(duì)施工參數(shù)的監(jiān)控，要求嚴(yán)格執(zhí)行固井施工設(shè)計(jì)要求，保證現(xiàn)場(chǎng)施工的平穩(wěn)進(jìn)行，同時(shí)也保證了固井施工質(zhì)量。如果在固井施工過(guò)程中出現(xiàn)施工異常情況，現(xiàn)場(chǎng)固井監(jiān)督根據(jù)情況要及時(shí)提出，并督促整改，避免固井施工事故的發(fā)生。現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督工作對(duì)嚴(yán)格執(zhí)行固井施工設(shè)計(jì)、保證施工的正常進(jìn)行、解決處理有關(guān)問(wèn)題、提高固井質(zhì)量都起到了十分重要的作用。

根據(jù)該區(qū)塊深井固井的特點(diǎn)，監(jiān)督管理方在固井施工過(guò)程中采取過(guò)程全方位監(jiān)督，保證監(jiān)督覆蓋到固井過(guò)程的每一個(gè)環(huán)節(jié)。固井施工的全覆蓋就是指從下套管前開(kāi)始，固井監(jiān)督就到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行駐井監(jiān)督，不但監(jiān)督固井施工的過(guò)程，還監(jiān)督下套管，以及固井后的井口坐掛。在套管頭順利坐掛到位以后，固井監(jiān)督才離開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)，這種監(jiān)督方式確保了整個(gè)固井工程的順利進(jìn)行，保證了各個(gè)銜接環(huán)節(jié)的質(zhì)量。業(yè)主方在固井施工時(shí)也派固井主管到固井施工現(xiàn)場(chǎng)把關(guān)，協(xié)調(diào)、處理有關(guān)重大事項(xiàng)，也參與固井現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)督工作，遇到固井監(jiān)督無(wú)法解決的問(wèn)題，固井主管可以當(dāng)場(chǎng)進(jìn)行處理。

1.4 加強(qiáng)固井施工隊(duì)伍和水泥漿服務(wù)商的管理

為了確保固井質(zhì)量和規(guī)范固井市場(chǎng)，保證進(jìn)入元壩地區(qū)的固井施工作業(yè)隊(duì)伍和水泥漿服務(wù)商的有效性、技術(shù)先進(jìn)性，業(yè)主方對(duì)固井施工作業(yè)隊(duì)伍和水泥漿服務(wù)商進(jìn)行清理、檢查、排序等工作，使他們看到了自己的缺點(diǎn)和差距。通過(guò)這些工作，加強(qiáng)了固井施工作業(yè)隊(duì)伍和水泥漿服務(wù)商的管理，增強(qiáng)了固井施工作業(yè)隊(duì)伍和水泥漿服務(wù)商的施工服務(wù)理念以及不斷進(jìn)步的進(jìn)取意識(shí)，也提高了他們自覺(jué)加壓的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)。

1.5 搭建交流平臺(tái)，組織相互學(xué)習(xí)

為了提高固井管理水平，交流最新固井動(dòng)態(tài)，不定時(shí)召開(kāi)固井質(zhì)量分析會(huì)和技術(shù)交流會(huì)，不定期組織召開(kāi)由各鉆井、固井施工單位、服務(wù)公司等參加的固井質(zhì)量分析會(huì)。各固井施工單位一起交流經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，互相學(xué)習(xí)取長(zhǎng)補(bǔ)短，一些好的技術(shù)得到應(yīng)用，好的措施得到推廣，有的意見(jiàn)和建議還補(bǔ)充和完善了元壩地區(qū)的固井技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)分析典型井固井實(shí)例，加強(qiáng)各施工單位之間的交流，找出了值得借鑒的工作經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了教訓(xùn)，協(xié)調(diào)解決了業(yè)主和承包商之間的問(wèn)題。對(duì)一些出現(xiàn)固井質(zhì)量問(wèn)題的井，及時(shí)組織有關(guān)單位和人員認(rèn)真分析問(wèn)題的原因，制定整改的措施，防止類(lèi)似問(wèn)題再次發(fā)生。定期召開(kāi)年度固井工作總結(jié)會(huì)，總結(jié)一年來(lái)的固井工作，分析存在的問(wèn)題，找出差距，制定下一年度工作計(jì)劃和措施。通過(guò)學(xué)習(xí)交流和總結(jié)，促進(jìn)了元壩地區(qū)整體固井技術(shù)水平和管理水平的提高。

1.6 組織技術(shù)方案研討，解決現(xiàn)場(chǎng)固井技術(shù)難題

針對(duì)特殊井和復(fù)雜井的固井問(wèn)題，及時(shí)組織專(zhuān)家和相關(guān)單位進(jìn)行單井固井質(zhì)量的討論和分析，提出解決問(wèn)題的方案，確保固井質(zhì)量。通過(guò)分析論證，把準(zhǔn)了問(wèn)題關(guān)鍵，制定了針對(duì)性的技術(shù)方案，通過(guò)多次召開(kāi)專(zhuān)題會(huì)議進(jìn)行研究，解決了系列難題。如:小井眼、小間隙固井、特殊尺寸的套管扶正器及水泥頭、套管頭芯軸懸掛器、套管懸掛器、分級(jí)箍、套管附件及成套的下套管工具等等。這些固井工藝在先期開(kāi)鉆的井進(jìn)行摸索和試驗(yàn)，為下一批次的開(kāi)發(fā)井的固井施工提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和有效的解決方案。

1.7 固井質(zhì)量對(duì)比

經(jīng)過(guò)元壩天然氣項(xiàng)目部以及相關(guān)部門(mén)的努力，2012年元壩地區(qū)固井質(zhì)量與2011年對(duì)比如表1所示。

從表1中可以看出，2012年固井工作量相比2011年明顯增加，元壩氣田一期產(chǎn)能建設(shè)平穩(wěn)進(jìn)行，在元壩氣田項(xiàng)目部和監(jiān)督以及相關(guān)部門(mén)的努力下，使2012年固井質(zhì)量?jī)?yōu)秀率由2011年的35.7%提高到41.3%，優(yōu)良率提高到46.16%。在這一年中雖然取得了一定的進(jìn)步，但是還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，所以要不斷完善技術(shù)管理，不斷提高工藝技術(shù)水平和現(xiàn)場(chǎng)施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)把控力度，爭(zhēng)取使得元壩氣田固井質(zhì)量能更上一個(gè)臺(tái)階。

表1 2012年與2011年固井質(zhì)量對(duì)比表

2 管理和監(jiān)督的建議

在固井工程管理和監(jiān)督方面，元壩地區(qū)已經(jīng)總結(jié)出了一套行之有效的經(jīng)驗(yàn)和方法，但也存在不足之處，認(rèn)真總結(jié)管理和監(jiān)督工作，有以下建議:

1)要加強(qiáng)固井生產(chǎn)組織。超前考慮、超前準(zhǔn)備，盡可能縮短中完時(shí)間:在每口井固井施工設(shè)計(jì)評(píng)審前召開(kāi)固井方案討論會(huì)，充分協(xié)調(diào)、各方面分頭準(zhǔn)備;要求鉆井施工隊(duì)伍重視前期井身質(zhì)量控制，采用滿(mǎn)足大于套管剛性強(qiáng)度的鉆具結(jié)構(gòu)通井，縮短通井時(shí)間;根據(jù)地層承壓情況，確定合適的水泥漿密度，減少承壓試驗(yàn)時(shí)間。目前部分井還存在固井物資供應(yīng)不及時(shí)不到位的情況，下步要充分協(xié)調(diào)好物資生產(chǎn)廠家和物供部門(mén)的溝通和協(xié)調(diào)工作。

2)要強(qiáng)化固井全過(guò)程的監(jiān)督。進(jìn)一步強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)固井監(jiān)督作用，加強(qiáng)管理，抓緊固井施工過(guò)程的每個(gè)環(huán)節(jié)，每個(gè)崗位都要安排有經(jīng)驗(yàn)、有責(zé)任心、懂專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員盯崗。崗位落實(shí)到人，固井中心及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督加強(qiáng)監(jiān)督，強(qiáng)化管理，嚴(yán)格按照施工設(shè)計(jì)進(jìn)行施工，同時(shí)不斷提高自身技術(shù)水平和人員配備。

3)要切實(shí)做好水泥漿性能試驗(yàn)。小樣實(shí)驗(yàn)、水泥漿發(fā)散實(shí)驗(yàn)、大樣復(fù)查實(shí)驗(yàn)工作，水泥漿性能達(dá)不到《川東北天然氣井固井技術(shù)規(guī)范》和設(shè)計(jì)要求，不得進(jìn)行固井施工作業(yè)，特別是要適當(dāng)控制固井水泥漿尾漿稠化時(shí)間，一般要求在保證安全施工的基礎(chǔ)上附加一定的安全時(shí)間，以確保給后續(xù)的套管頭坐掛留有充分的時(shí)間。

4)要加強(qiáng)對(duì)固井承包商的管理。完善固井承包商準(zhǔn)入制度，定期對(duì)各個(gè)固井公司和水泥漿體系承包商的服務(wù)質(zhì)量和固井質(zhì)量進(jìn)行考核評(píng)比，加強(qiáng)對(duì)水泥和外加劑等原材料的檢測(cè)，聘請(qǐng)專(zhuān)業(yè)科研單位認(rèn)真對(duì)水泥漿體系進(jìn)行評(píng)價(jià)優(yōu)選，防止不合格品流入元壩市場(chǎng)，陶汰不合格的承包商。

［1］賈承造，魏國(guó)齊，姚慧君，等.盆地構(gòu)造演化與區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)［M］.北京:石油工業(yè)出版社，1995.

［2］QSH0014-2009川東北天然氣井固井技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］劉強(qiáng)，周密，李雨威.元壩21井超高密度水泥漿固井技術(shù)［J］.天然氣勘探與開(kāi)發(fā)，2013，36(3):81-84.

［4］陳道元.元壩10側(cè)1井尾管固井管串完整性驗(yàn)證技術(shù)［J］.鉆采工藝，2014，37(4):105-107.

［5］馬慶濤，郭敏，葛鵬飛，等.干井筒固井技術(shù)及在元壩區(qū)塊陸相井的應(yīng)用［J］.鉆采工藝，2014，36(5):18-22.

［6］沈琛.鉆井工程監(jiān)督［M］.北京:石油工業(yè)出版社.2004.

Yuanba Gasfield is a gasfield with high temperature，high pressure，high yield and high sulfur content because of its ultradeeply buried reservoir，complex geological structure，diverse lithology and formation fluid and several sets of pressure systems.So there are many difficulties in the cementing engineering in this gasfield.For this reason，some management and supervision experiences and methods suitable for the cementing engineering of ultra-deep wells in Yuanba Gasfield are summarized，which can provide reference for the cementing engineering of the ultra-deep wells of similar gasfields.

Yuanba Gasfield;ultra-deep well;cementing engineering management;site supervision

尉立崗

2015-03-11

國(guó)家重大專(zhuān)項(xiàng)“海相碳酸鹽巖油氣井固井完井技術(shù)研究”(2011ZX05005-006-004-002);國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目《酸性氣體對(duì)固井水泥石的腐蝕機(jī)理及控制機(jī)制》(51374218)。

涂君君(1982-)，男，工程師，現(xiàn)從事石油鉆井、固井工作。