哈法亞油田生產(chǎn)套管固井技術(shù)分析

夏元博，鄒建龍，曾建國，張雯斐，熊鈺丹（1.中國石油天然氣集團(tuán)公司天津中油渤星工程科技有限公司，天津 300451；2.中國石油天然氣集團(tuán)公司鉆井工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室固井技術(shù)研究室，天津 300451；3.油氣鉆井技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室固井技術(shù)研究室，天津 300451）

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哈法亞油田生產(chǎn)套管固井技術(shù)分析

夏元博1，2，3，鄒建龍1，2，3，曾建國1，2，3，張雯斐1，2，3，熊鈺丹1，2，3
（1.中國石油天然氣集團(tuán)公司天津中油渤星工程科技有限公司，天津 300451；2.中國石油天然氣集團(tuán)公司鉆井工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室固井技術(shù)研究室，天津 300451；3.油氣鉆井技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室固井技術(shù)研究室，天津 300451）

伊拉克哈法亞油田儲(chǔ)層段天然裂縫發(fā)育，且堵漏作業(yè)成功率較低，漏失井固井成為生產(chǎn)套管固井面臨的主要問題。作業(yè)方提出的“單級(jí)固井、雙級(jí)準(zhǔn)備”等一系列技術(shù)措施，克服了漏失井井眼準(zhǔn)備不充分、提高頂替效率難等難點(diǎn)，有效保證了儲(chǔ)層段固井質(zhì)量?；诠▉営吞锷a(chǎn)套管固井地質(zhì)、工程條件，從工藝方案、環(huán)空流體結(jié)構(gòu)、頂替參數(shù)方面分析該油田固井技術(shù)措施取得成功的內(nèi)在機(jī)理，以期對其他油田漏失井固井技術(shù)方案制定提供借鑒。分析表明：固井面臨固井段嚴(yán)重漏失井況、井眼準(zhǔn)備無法充分完成時(shí)，確保管柱不貼壁、采用“沖洗液+低稠度領(lǐng)漿+高稠度尾漿”的漿體結(jié)構(gòu)、加大沖洗液和低稠度領(lǐng)漿的用量、目的層段固井壁面剪應(yīng)力接近15 Pa，可保證漏失井漏層以下井段固井質(zhì)量滿足開發(fā)要求。

固井；生產(chǎn)套管；漏失；哈法亞油田

0　引言

伊拉克哈法亞油田儲(chǔ)層段由上而下發(fā)育Jeribe，Upper Kirkuk，Sadi，Tanuma，Khasib，Mishrif，Nahr Umr，Yamama等8個(gè)儲(chǔ)層，最大埋深4 300 m，主力儲(chǔ)層為Mishrif和Nahr Umr層。目前主要采用三開井身結(jié)構(gòu)，φ244.5mm技術(shù)套管下至Jeribe層頂界 （深約1900m）。油層段采用直井、定向井或水平井進(jìn)行開發(fā)，φ215.9 mm鉆頭鉆進(jìn)，φ177.8 mm套管分級(jí)固井。該油田儲(chǔ)層段天然裂縫發(fā)育［1］，且堵漏作業(yè)成功率較低，漏失井固井成為生產(chǎn)套管固井面臨的主要問題。作業(yè)方提出的“單級(jí)固井、雙級(jí)準(zhǔn)備”等一系列技術(shù)措施，克服了漏失井井眼準(zhǔn)備不充分、提高頂替效率難等難點(diǎn)，有效地保證了儲(chǔ)層段固井質(zhì)量。本文基于哈法亞油田生產(chǎn)套管固井地質(zhì)工程條件，從工藝方案、環(huán)空流體結(jié)構(gòu)、頂替參數(shù)3方面分析總結(jié)該油田固井成功的經(jīng)驗(yàn)，將為其他油田漏失井固井技術(shù)方案制定提供借鑒。

1　固井工程條件

1.1主要固井難點(diǎn)

1.1.1地層漏失

哈法亞油田儲(chǔ)層段主要為灰?guī)r地層，天然裂縫、溶洞發(fā)育，漏層主要集中于2 000～2 400 m井段，其他層位存在不確定漏層。由于裂縫連通性好、地層存在溶洞，承壓堵漏工作的難度極大，最長單井堵漏作業(yè)達(dá)22 d，仍未見明顯效果，因此，固井作業(yè)過程中嚴(yán)重漏失、失返現(xiàn)象頻發(fā)（見表1）。

表1　固井過程嚴(yán)重漏失情況部分統(tǒng)計(jì)

1.1.2井眼準(zhǔn)備困難

考慮到地層嚴(yán)重漏失，承壓堵漏成功率較低，長期堵漏可能造成井眼條件惡化，固井前一般不再專門進(jìn)行承壓堵漏工作［3］，故漏失井的井眼準(zhǔn)備工作無法充分開展，如模擬套管剛度通井、循環(huán)鉆井液、鉆井液性能調(diào)整等，導(dǎo)致管柱居中度、井眼清潔難以保證，提高頂替效率困難［4-7］。

1.2固井有利條件

1.2.1井徑規(guī)則

哈法亞油田儲(chǔ)層主要為碳酸鹽巖底層，除漏層段外，主力層井段井徑一般較為規(guī)則（見圖1），“大肚子”和“糖葫蘆”井眼較少，為保證固井頂替效率提供了有利條件［9-11］。

圖1　井徑曲線

1.2.2井徑擴(kuò)大率小

哈法亞油田儲(chǔ)層井徑擴(kuò)大率較小，一般在5%左右。在井眼較小的前提下，考慮套管接箍對管柱的扶正作用，即使1只扶正器不加，一般管柱居中也能保持在30%左右（見圖2），套管不至于嚴(yán)重貼壁，為提高頂替效率預(yù)留了空間。同時(shí)，井徑擴(kuò)大率小也減小了井底沉砂的風(fēng)險(xiǎn)。

圖2　套管接箍對管柱的扶正作用

2　固井主要技術(shù)措施及分析

2.1工藝方案

綜合考慮哈法亞油田固井工程特點(diǎn)，為節(jié)約鉆時(shí)成本、保證儲(chǔ)層段完全封固，生產(chǎn)現(xiàn)場提出了“單級(jí)固井、雙級(jí)準(zhǔn)備”的φ177.8 mm套管固井工藝方案。即：在套管柱上預(yù)置分級(jí)箍 （分級(jí)箍位于上層套管鞋以上100～200 m），按照一次固井的水泥漿量實(shí)施第一級(jí)固井；如果水泥漿返至上層套管鞋以內(nèi)，則不再繼續(xù)進(jìn)行二級(jí)固井施工，否則，按分級(jí)固井工藝?yán)^續(xù)完成二級(jí)固井施工。

“單級(jí)固井、雙級(jí)準(zhǔn)備”固井方案在固井漏失發(fā)生時(shí)，較多的水泥漿量能夠?qū)a(chǎn)層段完全充填，滿足開發(fā)的最低要求。同時(shí)，水泥漿對偏心環(huán)空中鉆井液長時(shí)間頂替可在一定程度上提高固井頂替效率。

2.2液柱結(jié)構(gòu)

一級(jí)固井主要采用7 m3密度1.0 g/cm3的沖洗液+ 1.4/1.6 g/cm3領(lǐng)漿（返至井口）+1.6/1.9 g/cm3尾漿（返至Mishrif頂部）的環(huán)空液柱結(jié)構(gòu)，二級(jí)固井主要采用7 m3密度1.0 g/cm3的沖洗液+1.6/1.9 g/cm3的環(huán)空液柱結(jié)構(gòu)（返至井口）。領(lǐng)漿采用稀水泥漿，初始稠度12 Bc；尾漿采用稠水泥漿，初始稠度25 Bc。

漿體結(jié)構(gòu)中，沖洗液用量較大，占裸眼段環(huán)空高度約450 m，可有效稀釋鉆井液，減小因未調(diào)整鉆井性能對固井帶來的不利影響；未使用隔離液，避免了水泥漿對隔離液的頂替困難；沖洗液與稀水泥漿直接接觸、摻混，可在領(lǐng)漿頂部形成小段脹塑性流體，增大偏心環(huán)空中寬邊流動(dòng)阻力，減小水泥漿“竄槽”風(fēng)險(xiǎn)。

領(lǐng)漿采用稀水泥漿，可保證在較低管柱居中度條件下水泥漿充滿整個(gè)環(huán)空，避免環(huán)空出現(xiàn)流動(dòng)死區(qū)，水泥漿環(huán)空流速分布模擬計(jì)算結(jié)果如圖3所示。

圖3　管柱居中度30%條件下不同稠度水泥漿環(huán)空流速分布（排量0.8 m3/min）

尾漿采用稠水泥漿，封固主力產(chǎn)層。由于稠水泥漿滲流阻力較大，可降低主力產(chǎn)層滲透性漏失風(fēng)險(xiǎn)［11］。同時(shí)，稠水泥漿可產(chǎn)生較大的壁面剪應(yīng)力，提高水泥環(huán)界面膠結(jié)效果［12-13］。

2.3頂替排量

考慮到主力產(chǎn)層同樣存在漏失風(fēng)險(xiǎn)，φ177.8 mm套管固井的注替排量均較小。一般采用0.6～0.8 m3/min排量注水泥，頂替前期采用0.6～0.8 m3/min排量，頂替后期排量逐漸降低至0.3 m3/min。

雖然頂替排量整體較低，但根據(jù)壁面剪應(yīng)力計(jì)算方法，尾漿在0.8 m3/min的頂替排量可獲得14 Pa的壁面剪應(yīng)力，在主力產(chǎn)層段基本滿足壁面剪應(yīng)力固井技術(shù)要求［14-15］。

3　固井質(zhì)量

截至2013年底，哈法亞油田累計(jì)完成φ177.8 mm套管固井58井次，其中42口井在鉆井完過程中存在不同程度的漏失。在井眼準(zhǔn)備不充分的條件下，總體儲(chǔ)層段固井合格率達(dá)到90%，優(yōu)質(zhì)率達(dá)到40%，有效地保證油田勘探開發(fā)效益。

如定向井287油層套管固井，在下套管過程中井口失返，井口液面下降，經(jīng)分析漏層位于2 100 m處。采用環(huán)空吊灌的方法搶下套管，下套管完成后立即固井，儲(chǔ)層段固井合格率100%，優(yōu)質(zhì)率60%（見圖4）。

圖4　287井膠結(jié)測井結(jié)果

4　結(jié)束語

固井面臨嚴(yán)重漏失井況、井眼準(zhǔn)備無法充分完成時(shí)，保證管柱不貼壁、采用“沖洗液+低稠度領(lǐng)漿+高稠度尾漿”的漿體結(jié)構(gòu)、加大沖洗液和低稠度領(lǐng)漿的用量、保證目的層段固井壁面剪應(yīng)力接近15 Pa等措施，可保證漏層以下井段固井質(zhì)量滿足開發(fā)要求。哈法亞油田漏失井固井技術(shù)措施可為其他油田漏失井制定固井技術(shù)方案提供借鑒。

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（編輯趙旭亞）

Cementing technology of production casing in Iraq′s Halfaya Oilfield

Xia Yuanbo1，2，3，Zou Jianlong1，2，3，Zeng Jianguo1，2，3，Zhang Wenfei1，2，3，Xiong Yudan1，2，3
（1.Tianjin Boxing Engineering Science&Technology Co.Ltd.，CNPC，Tanggu 300451，China；2.Key Laboratory of Drilling Engineering，CNPC，Tanggu 300451，China；3.National Engineer Laboratory of Petroleum Drilling Technology，Tanggu 300451，China）

Because of choppy reservoir and low success rate of sealing in Halfaya Oilfield of Iraq，serious loss of reservoir becomes the main problem during production casing cementing.To overcome the difficulties such as inadequate well preparation，low displacement efficiency，and so on，"single stage cementing，stage cementing prepared"and other cementing technology measures are provided by the operator of Halfaya Oilfield，which ensure the cementing quality of reservoir is acceptable.Based on the geology and engineering condition of Halfaya Oilfield，the mechanism for the success of the cementing technology measures is analyzed from three aspects of process program，slurry structure in annulus and displacement parameters to provide experience for serious loss well cementing of other oilfields.Analysis shows that:when cementing faces serious loss and inadequate well preparation condition，ensure casing not attaching to wall，use slurry structure of"flush fluid+low consistency lead slurry+high consistency tail slurry"，increase the volume of flush fluid and low consistency lead slurry，ensure wall shear stress close to 15 Pa，the cementing quality below leakage zone can meet the requirements of oil field development.

cementing；productioncasing；loss；HalfayaOilfield

TE254

A

10.6056/dkyqt201601026

2015-09-19；改回日期：2015-11-15。

夏元博，男，1983年生，工程師，碩士，主要從事固井工藝技術(shù)研究工作。E-mail：xiayb001@cnpc.com.cn。

引用格式：夏元博，鄒建龍，曾建國，等.哈法亞油田生產(chǎn)套管固井技術(shù)分析［J］.斷塊油氣田，2016，23（1）：117-119，124.

Xia Yuanbo，Zou Jianlong，Zeng Jianguo，et al.Cementing technology of production casing in Iraq′s Halfaya Oilfield［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2016，23（1）：117-119，124.