復(fù)雜條件下的淺層氣井固井技術(shù)

胡晉軍，史為紀(jì)，孟慶祥，郭秋實(shí)，瞿志浩，董政真，殷　波，趙凌霄

（天津中油渤星工程科技有限公司，天津300451）

復(fù)雜條件下的淺層氣井固井技術(shù)

胡晉軍*，史為紀(jì)，孟慶祥，郭秋實(shí)，瞿志浩，董政真，殷波，趙凌霄

（天津中油渤星工程科技有限公司，天津300451）

QHD4井是處于渤海灣盆地遼東灣的一口海上預(yù)探井。該井表層鉆進(jìn)過(guò)程中鉆遇淺層氣；鉆完井深倒劃眼過(guò)程中發(fā)生漏失，多次堵漏未成功；下完套管開泵循環(huán)，環(huán)空被流砂層堵塞，無(wú)法建立正常循環(huán)。針對(duì)井下復(fù)雜的狀況，現(xiàn)場(chǎng)形成并使用無(wú)間斷無(wú)膠塞綜合淺層氣固井技術(shù)，順利完成了該井表層固井作業(yè)。

固井；淺層氣；流砂層；漏失

淺層氣埋藏深度淺，短時(shí)釋放能量大，對(duì)鉆井作業(yè)的危害極大；淺層氣埋藏地層極為松散，地層承壓能力弱，極易發(fā)生漏失。對(duì)于固井作業(yè)，在壓穩(wěn)淺層氣，防止氣竄的同時(shí)要防止固井漏失發(fā)生，保證水泥返高，固井存在兩難局面。下完套管開泵循環(huán)，保證井眼通暢、井壁穩(wěn)定是固井施工的前提條件，流砂層將環(huán)空埋塞，開泵即出現(xiàn)憋壓，小排量頂通，循環(huán)壓力高且不穩(wěn)定，對(duì)固井施工造成極大的風(fēng)險(xiǎn)?，F(xiàn)場(chǎng)形成并使用了無(wú)間斷無(wú)膠塞綜合淺層氣固井技術(shù)，希望對(duì)淺層氣井固井作業(yè)有參考價(jià)值。

1　QHD4井概況

（1）該井所在海域平均水深24m，海調(diào)資料顯示，測(cè)區(qū)40m以內(nèi)的地層中未見淺層氣存。但鉆井平臺(tái)就位后壓載，樁腿入泥17m，壓載期間海面見少量淺層氣泡。鄰井在鉆井取芯鉆進(jìn)過(guò)程中，800～1280m井段返出有H2S氣體。

（2）該井在明化鎮(zhèn)組1360m附近有斷層，且該斷層斷至地表。

（3）平原組厚400m，地層主要為厚層粘土、散砂及含礫散砂層；明上段上部為厚層狀泥巖與含礫砂巖互層，以淺灰色細(xì)砂巖為主。

2　鉆井設(shè)計(jì)

2.1井身結(jié)構(gòu)

QHD4井身結(jié)構(gòu)如表1所示。

表1　QHD4井身結(jié)構(gòu)

2.2一開井口安裝

開孔領(lǐng)眼鉆進(jìn)至90～92m井口周圍有微量氣泡，鄰井提示存在有毒有害氣體風(fēng)險(xiǎn)，根據(jù)甲方要求一開井口安裝了雙閘板防噴器，如圖1所示。

2.3一開復(fù)雜情況

2.3.1鉆遇淺層氣

一開鉆進(jìn)113～156m，氣全量由基值0.2529%升高至9.4773%，全烴含量0.04%～0.95%，主要成分為甲烷。停鉆循環(huán)，待氣全量降低后繼續(xù)鉆進(jìn)，鉆進(jìn)中嚴(yán)格控制機(jī)械鉆速。

2.3.2地層漏失

一開鉆進(jìn)至504m，中完。倒劃眼接立柱時(shí)發(fā)現(xiàn)漏失，后做了堵漏處理。

一開中完倒劃眼發(fā)現(xiàn)井漏，處理井漏總計(jì)歷時(shí)37h，打入橋塞堵漏鉆井液233m3，堵漏期間液面基本維持在21m左右，停泵靜止觀察，液面無(wú)明顯下降。劃眼期間井口無(wú)返出，液面無(wú)明顯變化，綜合判斷前期堵漏工作無(wú)效?，F(xiàn)場(chǎng)鉆井液儲(chǔ)備量無(wú)法滿足充分循環(huán)攜砂的要求，為防沉砂卡鉆，決定起鉆。受船只限制，堵漏材料到現(xiàn)場(chǎng)時(shí)間延后。根據(jù)井下情況，現(xiàn)場(chǎng)決定下鉆用海水循環(huán)劃眼通井到底，掃稠塞，井眼順暢后，墊稠塞起鉆，進(jìn)行下套管作業(yè)。

圖1　一開井口安裝示意圖

2.3.3流砂層憋堵

下套管前下鉆通井，下鉆至430m遇阻，開泵劃眼到底。掃稠塞15m3，泵速200spm，泵壓9MPa，起鉆前墊稠塞70m3，整個(gè)過(guò)程井口無(wú)返出。起鉆后，下套管。下套管結(jié)束，小排量開泵頂通即憋壓8MPa，經(jīng)過(guò)多次憋壓泄壓，逐漸建立循環(huán)。

QHD4井下套管結(jié)束，以10spm小排量頂通即憋壓8MPa，現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)過(guò)反復(fù)泄壓、循環(huán)，建立循環(huán)排量100spm，泵壓5MPa。但是重新開泵，泵壓就上升較快?，F(xiàn)場(chǎng)處理17h仍無(wú)法建立正常循環(huán)。根據(jù)通井探沉砂60m情況判斷，分析為流砂堆積憋堵環(huán)空。由于整個(gè)環(huán)空為海水，攜砂能力差，且井下存在淺層氣和井漏等復(fù)雜情況，根據(jù)井下情況現(xiàn)場(chǎng)決定采用無(wú)間斷無(wú)膠塞綜合淺層氣固井方案。

3　現(xiàn)場(chǎng)施工

3.1無(wú)膠塞固井技術(shù)

一開鉆進(jìn)過(guò)程中鉆遇淺層氣，為防止固井候凝期間淺層氣竄出井口，決定環(huán)空關(guān)井候凝。一開井口安裝有雙閘板防噴器，現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有與表層套管相匹配的閘板芯子，現(xiàn)場(chǎng)決定使用大小頭固井。井口套管連接大小頭后，再連接鉆柱，鉆柱下放至防噴器適當(dāng)位置，使防噴器可以抱住鉆柱，實(shí)現(xiàn)環(huán)空關(guān)井候凝，無(wú)膠塞固井井口如圖2所示。

圖2　無(wú)膠塞固井示意圖

3.2無(wú)間斷固井技術(shù)

下套管后開泵循環(huán)，流砂堆積堵塞環(huán)空，通過(guò)小排量開泵然后逐步提高排量能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)，一旦重新開泵環(huán)空則憋堵。因此固井前循環(huán)加上整個(gè)固井作業(yè)要無(wú)縫銜接。要始終保證環(huán)空有流體在流動(dòng)[1]。所以要泥漿泵與固井泵配合實(shí)現(xiàn)無(wú)間斷固井。

（1）鉆柱連接固井水龍帶，固井撬試壓20MPa，穩(wěn)壓10min。

（2）固井泵用海水小排量0.1m3/min頂通，然后逐步提高排量至1m3/min建立循環(huán)，固井泵壓力穩(wěn)定在4.5MPa。然后固井泵排量降低至0.4m3/min循環(huán)，這時(shí)倒通泥漿泵至固井水龍帶閘門，泥漿泵開泵20spm，形成固井泵與泥漿泵同時(shí)向井內(nèi)注海水的工況。然后停固井泵，迅速關(guān)閉固井泵至固井水龍帶閘門。泥漿泵逐步提高排量至1m3/min，泵壓4MPa，接著泥漿泵掃稠塞10m3，接著泥漿泵替海水40m3，將稠塞替入環(huán)空，替海水最后2m3時(shí)泥漿泵逐步降低排量至20spm，這時(shí)倒通固井泵至固井水龍帶閘門，固井泵逐步提排量至0.4m3/min，實(shí)現(xiàn)泥漿泵向井內(nèi)注海水同時(shí)固井泵向井內(nèi)注淡水的工況。然后停泥漿泵，迅速關(guān)閉泥漿泵至固井水龍帶閘門，固井泵逐步提排量至1m3/min，注入前置液淡水6.46m3。

（3）接著固井泵注水泥87m3。注水泥排量0.9m3/min，整個(gè)注水泥過(guò)程壓力在4.5MPa左右。接著固井泵替尾水淡水2m3，尾水最后的0.5m3排量穩(wěn)定在0.4m3/min，這時(shí)倒通泥漿泵至固井水龍帶閘門，泥漿泵以20spm的排量替海水。然后停固井泵，并迅速關(guān)閉固井泵至固井水龍帶閘門。接著逐步提高泥漿泵排量，保持泵壓不超過(guò)5MPa，替至17.6m3時(shí)，井口有返出，累計(jì)替33.98m3，套管內(nèi)預(yù)留3m3水泥漿，防止替空套管鞋。整個(gè)替漿過(guò)程采用變排量頂替技術(shù)，最大排量達(dá)到100spm，替漿壓力未超過(guò)5MPa。整個(gè)循環(huán)注替過(guò)程密切注意固井泵及泥漿泵壓力，施工壓力未超過(guò)5MPa，保證了套管串完好。

（4）由于井下循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)，井下回壓凡爾失靈，為減少套管內(nèi)水泥塞長(zhǎng)度，直接關(guān)井口旋塞閥，憋壓候凝。

（5）關(guān)閘板防噴器候凝，環(huán)空關(guān)井候凝。防止淺層氣氣竄風(fēng)險(xiǎn)，井口隨時(shí)處于可控狀態(tài)。

（6）固井注水泥過(guò)程中井口無(wú)返出，替漿后期有少量返出。為保證井控安全，達(dá)到水泥返高設(shè)計(jì)要求，關(guān)井候凝8h后，向環(huán)空擠水泥。

3.3防漏固井技術(shù)

甲方設(shè)計(jì)一開固井水泥漿體系使用常規(guī)密度水泥漿[2]，全部為尾漿，以保證壓穩(wěn)淺層氣。根據(jù)井下漏失情況，先期注入一定量的稀水泥漿，并在注稀水泥漿過(guò)程加入纖維，對(duì)井下漏失層實(shí)現(xiàn)預(yù)堵漏。同時(shí)在海水與常規(guī)密度水泥漿之間起緩沖作用，防止常規(guī)密度水泥漿返出套管鞋后攜帶大量沉砂造成環(huán)空憋堵。

4　固井質(zhì)量

結(jié)合固井聲幅圖，對(duì)比鉆進(jìn)過(guò)程中的氣測(cè)數(shù)據(jù)，可以判斷出漏失層在淺層氣（144～217m）所在地層位置，如圖3所示。

圖3　固井聲幅圖

5　幾點(diǎn)建議

（1）QHD4井一開鉆遇淺層氣且發(fā)生漏失，對(duì)固井作業(yè)造成困難，查閱淺層氣相關(guān)資料，鉆遇淺層氣時(shí)常伴隨漏失的情況，而淺層氣壓力釋放后井口氣測(cè)值明顯減弱，因此建議壓力釋放后固井作業(yè)考慮以防漏為主，防氣竄為輔。

（2）一開井深一般較淺，建議使用內(nèi)插法固井，同時(shí)配套使用低溫早強(qiáng)水泥漿體系?？梢钥s短固井作業(yè)時(shí)間，水泥漿快速凝固，防止氣竄發(fā)生，控制水泥返高也較直觀。

（3）為防止固井過(guò)程中發(fā)生漏失，水泥漿體系建議全井使用低密度防氣竄水泥漿體系。

（4）對(duì)于淺層氣井，建議注水泥漿前注入足量的防漏隔離液，對(duì)薄弱地層預(yù)堵漏，防止固井作業(yè)過(guò)程中發(fā)生漏失。

[1]丁保剛.固井技術(shù)基礎(chǔ)[M].石油工業(yè)出版社，2006：76-77.

[2]張明昌.固井工藝技術(shù)[M].中國(guó)石化出版社，2006：130-131.

TE256

B

1004-5716（2016）11-0117-03

2016-01-02

2016-01-06

胡晉軍（1985-），男（漢族），山西呂梁人，工程師，現(xiàn)從事海洋石油固井技術(shù)及科研工作。