雙膠塞固井工藝在豐探15井中的應(yīng)用

覃 毅

中國(guó)石油渤海鉆探工程有限公司第一固井分公司（河北任丘062552）

雙膠塞固井工藝在豐探15井中的應(yīng)用

覃 毅

中國(guó)石油渤海鉆探工程有限公司第一固井分公司（河北任丘062552）

豐探15井是某油田在蘇北盆地東臺(tái)坳陷白駒凹陷洋心次凹深凹帶白2井東構(gòu)造布置的一口定向預(yù)探井，屬于蘇北盆地東臺(tái)坳陷白駒凹陷洋心次凹深凹帶白2井東構(gòu)造-巖性圈閉構(gòu)造。針對(duì)固井技術(shù)難點(diǎn)，為進(jìn)一步提升蘇北油區(qū)深井、探井固井質(zhì)量，探索使用新工藝新方法，在豐探15井首次嘗試采用雙膠塞固井工藝。其原理是注前置液前壓入空心膠塞刮凈內(nèi)壁上的殘留泥漿，注水泥漿后壓入實(shí)心膠塞刮凈管壁上殘留的水泥漿，避免套管內(nèi)套管外鉆井液與水泥漿的混竄，有效地保證固井質(zhì)量。通過應(yīng)用雙膠塞固井工藝，配套井眼鉆進(jìn)控制技術(shù)、通井技術(shù)、井眼清潔措施、固井液技術(shù)、替漿技術(shù)等，安全順利地完成了豐探15井固井施工。豐探15井應(yīng)用結(jié)果表明，應(yīng)用雙膠塞固井工藝固井質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì)，效果顯著，達(dá)到了預(yù)期的效果。

雙膠塞固井工藝；通井技術(shù)；固井液技術(shù)；替漿技術(shù)

近年來，蘇北盆地勘探取得重大突破，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展[1]。根據(jù)勘探開發(fā)需要，為了達(dá)到①主探白2井東構(gòu)造-巖性圈閉泰州組含油氣性，兼探阜寧組含油性；②取全地質(zhì)資料，建立地層剖面，進(jìn)行烴源條件、儲(chǔ)集條件、蓋層條件及主要儲(chǔ)蓋組合評(píng)價(jià)；③取得井下各套地層地球物理參數(shù)，為地球物理解釋提供依據(jù)等鉆探目的，某油田在蘇北盆地東臺(tái)坳陷白駒凹陷洋心次凹深凹帶白2井東構(gòu)造布置的一口定向預(yù)探井豐探15井。在鉆井中，依次鉆遇東臺(tái)組、鹽城組二段與一段、三垛組、阜寧組三段、二段與一段、泰州組二段與一段。目的層是阜寧組二段(E1f2)與泰州組一段(E1t1)。本井設(shè)計(jì)垂深4 060.00m、斜深4 066.37m，實(shí)際完鉆垂深4 050.00m、斜深4 060.00m。實(shí)際井身結(jié)構(gòu)為：一開Φ444.5mm鉆頭鉆至107.00m，下入Φ339.7mm表層套管107.00m，封固上部疏松地層，同時(shí)減少二開鉆進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)；二開Φ311.1mm鉆頭鉆至2 028.00m，下入Φ244.5mm技術(shù)套管2 025.60m，封固鹽城組易塌地層；三開Φ215.9mm鉆頭鉆至4 060.00m完鉆，下入Φ139.7mm油層套管4 031.66m進(jìn)行固井完井，主要目的是封隔儲(chǔ)層，滿足開采及改造的要求。三開完鉆固井時(shí)，通過分析固井技術(shù)難點(diǎn)，探索使用新工藝新方法，在蘇北油區(qū)首次嘗試采用雙膠塞固井工藝，進(jìn)一步提升深井、探井固井質(zhì)量。

本井上部井段鹽城組、三垛組棕紅色泥巖水化膨脹縮徑，下部井段由于井眼較大，泵壓較高。在井深2 900m之前，鉆進(jìn)較快，施工進(jìn)度超前，過2 900m后因含有大段深灰色泥巖、棕色泥巖、灰色砂質(zhì)泥巖、礫巖及灰綠巖等不等厚互層，地層結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，交界面較多，成巖較致密，鉆時(shí)較大，最大鉆時(shí)長(zhǎng)達(dá)260min/m，井下情況復(fù)雜，對(duì)固井施工工藝要求高。上部井段鹽城組、三垛組棕紅色泥巖水化膨脹縮徑，在鉆井過程中要提高鉆井液的抑制性能和攜砂造壁能力，抑制泥巖水化膨脹、縮徑；提高鉆井液排量及攜砂能力是確保安全施工的關(guān)鍵，確保井眼狀況良好。下部地層為脆性泥巖，鉆井過程中極易產(chǎn)生周期性剝落，下部井段井壁穩(wěn)定性差，導(dǎo)致井眼不規(guī)則，封固井段井眼呈“鋸齒”狀，固井時(shí)提高頂替效率困難，影響封固效果，后期完井壓力大，威脅固井安全[2]。三開固井油水層活躍，水泥漿失重后防竄困難，適合本井固井的水泥漿配方，性能要求失水量低、稠度適宜，漿體穩(wěn)定性及防竄性好，篩選合適的水泥漿配方困難。鉆達(dá)井深3 864.62m，鉆頭下深3 862.20m,靜止時(shí)間23h,顯示深度3 863.00m，全烴最高為68.414%，上竄速度5.93m/h。鉆達(dá)井深3 919.23m，鉆頭下深3 896.23m,靜止時(shí)間4.05h,顯示深度3 874.00m,全烴最高為100.00%，上竄速度138.82m/h。鉆達(dá)井深3927.39m，鉆頭下深3 909.38m，靜止時(shí)間24h，顯示深度3 874.00m,全烴最高為23.557%，上竄速度36.53m/h。鉆達(dá)井深4 060.00m，鉆頭下深4 045.00m，靜止時(shí)間9h，顯示深度3 874.00m,全烴最高為27.002%，上竄速度25.94m/h；這些因素給固井施工帶來了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。

1 雙膠塞固井工藝

提高泥漿頂替效率是保證固井質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，包括2方面內(nèi)容即套管內(nèi)與環(huán)空雙替靜，其中套管內(nèi)主要是保證底部水泥漿純度提高水泥塞質(zhì)量。為探索使用固井新工藝新方法，針對(duì)固井難點(diǎn)，進(jìn)一步提升蘇北油區(qū)深井、探井固井質(zhì)量，于是在豐探15井完井固井中首次嘗試在蘇北油區(qū)采用雙膠塞固井工藝[3-8]。

雙膠塞分為上、下膠塞，上膠塞是實(shí)心，下膠塞是空心，都可以用PDC鉆頭鉆除，膠塞具有耐高溫，又有韌性的特性。雙膠塞固井工藝原理是固井時(shí)利用雙膠塞固井水泥頭在注入一定量的注前置液后將下?lián)蹁N旋出繼續(xù)用前置液將空心膠塞壓入井內(nèi)以刮凈內(nèi)壁上的殘留泥漿，注水泥時(shí)，隔離水泥漿和泥漿，防止水泥漿中滲入泥漿影響固井質(zhì)量。注水泥漿后將上擋銷旋出壓入實(shí)心膠塞刮凈管壁上殘留的水泥漿，避免套管內(nèi)套管外鉆井液與水泥漿的混竄，來實(shí)現(xiàn)套管內(nèi)的替漿，直至碰壓，有效地保證了固井質(zhì)量。采用雙膠塞固井工藝，根據(jù)施工碰壓情況在環(huán)空適當(dāng)加壓，憋壓候凝。

1.1 井眼鉆進(jìn)控制

三開以后，控制好井身軌跡，避免多次定向，采用“鉆頭+單彎螺桿”及“鐘擺”鉆具組合，下入MWD無線儀器隨時(shí)監(jiān)測(cè)井斜、方位變化，阜寧組下部、泰州組地層巖性較硬，鉆時(shí)較大，井底溫度過高，對(duì)鉆頭損耗較為嚴(yán)重，嚴(yán)格觀察、控制扭矩、鉆時(shí)、泵壓變化，保證井下安全。在定向前，避免定點(diǎn)循環(huán)，以免造成定點(diǎn)循環(huán)井段形成“大肚子”井眼；堅(jiān)持按照規(guī)定進(jìn)行短起下鉆，對(duì)井壁進(jìn)行修復(fù)，保證井眼暢通。

1.2 通井技術(shù)

完井電測(cè)前攜帶扶正器通井。在電測(cè)前需要下牙輪鉆頭+足尺寸球扶進(jìn)行通井，必要情況下可下雙球扶進(jìn)行通井；下鉆到底循環(huán)后進(jìn)行短起下鉆，短起下鉆要求起出造斜井段，并在起下鉆過程中異常的井段不開泵的情況下進(jìn)行多次上提下放，對(duì)井壁進(jìn)行修復(fù)，短起下正常到底后進(jìn)行徹底循環(huán)，配制封閉液封閉造斜段后起鉆；通井過程中做到起下鉆平穩(wěn)，避免攜帶扶正器產(chǎn)生嚴(yán)重抽吸和較大的壓力激動(dòng)，造成井壁不穩(wěn)定。

1.3 井眼清潔

為保證套管能順利下到井底，下套管前采用原鉆具兩次通井至底，對(duì)掛卡、遇阻井段必須加強(qiáng)劃眼以及堅(jiān)持短起下鉆，保證套管的下入。通井到底后，充分循環(huán)鉆井液，使不規(guī)則井段及其水平段井眼老漿被新漿驅(qū)替干凈，有利于水泥漿充填，保證水泥環(huán)膠結(jié)質(zhì)量。套管下完后，先小排量頂通循環(huán)，逐步加大排量循環(huán)，并用大排量循環(huán)洗井2周，循環(huán)時(shí)密切注意泵壓變化，防止環(huán)空蹩堵，調(diào)整好泥漿性能，使其達(dá)到固井要求泥漿性能，固井前井下必須正常，保證井下無漏失、無垮塌,井眼清潔后方可組織固井作業(yè)。

1.4 固井液技術(shù)[9-10]

1）采用配漿水作為沖洗液，采用低密度水泥漿作為隔離液，形成前隔離液。在保證井下安全的情況，需要性能良好的前置液,有效清除井壁及套管，替凈環(huán)容的泥漿，防止泥漿與水泥漿接觸污染，并保證隔離液的絮流接觸時(shí)間大于10min，配合套管居中來提高固井時(shí)的頂替效率。

2）優(yōu)選常規(guī)密度失水量低、穩(wěn)定性好的防竄水泥漿固井。領(lǐng)漿：G級(jí)水泥+降失水劑+分散劑+消泡劑+緩凝劑+現(xiàn)場(chǎng)水；尾槳：G級(jí)水泥+降失水劑+分散劑+消泡劑+現(xiàn)場(chǎng)水。在水泥里適當(dāng)混配膨脹劑，形成膨脹水泥漿體系，增強(qiáng)固井效果[11-12]?；?yàn)數(shù)據(jù)見表1?；?yàn)條件：初始溫度20℃，最終溫度98℃，升溫時(shí)間42min，初始?jí)毫?MPa，最終壓力50MPa。

1.5 替漿技術(shù)[13-15]

替鉆井液時(shí)控制鉆機(jī)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速，頂替排量不得小于正常鉆進(jìn)時(shí)排量，水泥漿在環(huán)空中平均返速能達(dá)到1.00m/s，達(dá)到紊流狀態(tài)，提高頂替效率，根據(jù)多方計(jì)量留2m3左右改用水泥車進(jìn)行小排量頂替至碰壓，確保水泥膠結(jié)質(zhì)量。碰壓后穩(wěn)壓10min，環(huán)空加壓2MPa，憋壓候凝。

表1 水泥漿性能

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及效果分析

為進(jìn)一步提升深井、探井固井質(zhì)量，探索使用在蘇北油區(qū)采用雙膠塞固井工藝新工藝新方法，在豐探15井完井固井中首次使用雙膠塞固井工藝。

1）固井現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。下完套管、循環(huán)處理泥漿達(dá)到固井要求后固井準(zhǔn)備就緒時(shí)將固井上、下膠塞裝入雙膠塞固井水泥頭里，在注入6.0m3注前置液后將下?lián)蹁N旋出繼續(xù)用2.0m3前置液將空心膠塞（下膠塞）壓入井內(nèi)以刮凈內(nèi)壁上的殘留泥漿，在注水泥時(shí)有效隔離水泥漿和鉆井液。注入低密度領(lǐng)漿4.7m3；密度1.60～1.65g/cm3；排量1.0～1.2m3/min；緩凝水泥漿12.7m3；密度1.88g/cm3；排量1.0～1.2m3/min；速凝水泥漿11.2m3；水泥漿平均密度1.91g/cm3；排量1.0～1.2m3/min，將上擋銷旋出壓入實(shí)心膠塞（上膠塞即碰壓塞）刮凈管壁上殘留的水泥漿，避免套管內(nèi)套管外鉆井液與水泥漿的混竄，同時(shí)實(shí)現(xiàn)套管內(nèi)的替漿，直至替漿到量碰壓明顯，固井施工結(jié)束，環(huán)空加壓2.5MPa，候凝36～48h測(cè)聲幅。

2）效果分析。經(jīng)過候凝后檢測(cè)固井質(zhì)量。人工井底、水泥返高與磁性定位等施工參數(shù)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求,測(cè)量井段3 065～3 975m中封固段固井聲幅CBL曲線10%以內(nèi)，質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì)，豐探15井部分井段固井質(zhì)量聲幅CBL曲線見圖1。為方便比較，在之前完成的蘇北油區(qū)同區(qū)塊一口探井豐探×井完井固井中單膠塞常規(guī)固井工藝，部分井段固井質(zhì)量聲幅CBL曲線見圖2。應(yīng)用結(jié)果比較證明，采取雙膠塞固井工藝固井聲幅CBL曲線波動(dòng)明顯減少，固井質(zhì)量明顯提高，在一定程度上達(dá)到了提升固井質(zhì)量的目的，具有良好的應(yīng)用效果。

3 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1）在蘇北油區(qū)首次成功嘗試采用雙膠塞固井工藝，探索使用新工藝新技術(shù)，固井施工風(fēng)險(xiǎn)因素多，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，效果良好，可以有效提高固井質(zhì)量，值得推廣應(yīng)用，為以后在該油區(qū)采用雙膠塞固井工藝技術(shù)施工積累了寶貴的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。

2）分析上部井段鹽城組、三垛組棕紅色泥巖水化膨脹縮徑，在鉆井過程中要提高鉆井液的抑制性能和攜砂造壁能力，抑制泥巖水化膨脹、縮徑；下部井段由于井眼較大，泵壓較高，提高鉆井液排量及攜砂能力；采取有效井眼鉆進(jìn)控制技術(shù)，配套通井技術(shù)措施，達(dá)到井眼暢通、清潔狀況良好的技術(shù)要求。

圖1 豐探15井部分井段固井質(zhì)量聲幅CBL曲線圖

圖2 豐探×井部分井段固井質(zhì)量聲幅CBL曲線圖

3）優(yōu)選出良好的水泥漿體系是固井液技術(shù)的關(guān)鍵,同時(shí)漿體必須具有良好的穩(wěn)定性,而漿體的流動(dòng)性又是提高頂替效率的必要條件,需要借助合適的外加劑調(diào)節(jié)其性能來滿足固井的需要，集成前置液措施與替漿技術(shù)，全面提高頂替效率，提升固井質(zhì)量。

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Fengtan 15 well is a directional exploration well in structural-lithologic trap located in east of Bai 2 well in Yangxin sub-sag deep-sag zone of Baiju Sag of Dongtai Depression in Subei Basin.In order to further enhance the cementing quality of deep exploration wells in Jiangsu Oilfield,the double rubber plug cementing technology is applied to Fengtan 15 well.The principle of the double rubber plug cementing technology is to press into a hollow rubber plug to scrape the residual mud on the inner wall and then to press into a sol?id rubber plug to scrape the residual cement slurry on the inner wall after injecting cement slurry in order to avoid the mixing of drilling fluid in the inside of casing with the cement slurry in the outside of casing,which can effectively ensure the cementing quality.The ce?menting construction of Fengtan 15 well is safely and successfully finished through the combination of the double rubber plug cementing technology with borehole drilling control technique,well-through technique,borehole washing measure,cementing fluid technique and mud displacement technique.The application result to Fengtan 15 well shows that the cementing quality using the double rubber plug cementing technology is high,and it achieves to the desired result.

double rubber plug cementing technology;well through technology;cementing fluid technique;mud displacement technique

尉立崗

2016-04-12

覃毅（1984-），男，現(xiàn)從事安全管理及固井技術(shù)研究工作。