開窗側鉆井固井技術研究與應用

任嘉偉 高彥峰 楊丹 黃杰偉

摘 要：2016-2017年國際油價整體低靡，為有效降低鉆井成本，盤活老井，提高采收率，吐哈油田大力實施開窗側鉆井，最小理論間隙只有12.5mm和11.4mm。側鉆井由于其本身的局限性--均為定向井、環(huán)空間隙小、水泥環(huán)薄，給固井施工帶來很大難度，通過使用膠乳水泥漿，優(yōu)選扶正器類型，合理設計扶正器加法，改變固井工藝，有效提高固井質量。

關鍵詞：開窗側鉆井;膠乳水泥漿;扶正器;固井工藝;固井質量

1 吐哈開窗側鉆井固井難點

①井眼軌跡呈增--降趨勢，出窗口狗腿大，套管下入困難。2011-2015年開窗側鉆井完成30口，有5口在出窗口套管下入困難;②環(huán)空壓耗大，難以設計合理的頂替排量，影響固井質量;側鉆井尾管固井，環(huán)空流動阻力大，循環(huán)壓耗大，頂替排量和合理流態(tài)使用受到限制，為了減少過高的泵壓，只能采取小排量固井，導致頂替效率低，加之吐哈側鉆井尾管長度都比較短，注水泥漿量少，水泥漿與井壁接觸時間短，極易發(fā)生水泥漿竄槽現象，影響固井質量。據統(tǒng)計，11年-15年，小井眼固井施工30井次，有7口井固井質量差，固井優(yōu)質率33.3%;③水泥環(huán)薄，要求水泥漿低失水、低摩阻，同時水泥石必須具有一定的強度和韌性，滿足固井施工及后期開采需求;④側鉆小井眼對替漿量要求精確度很高，如果組合膠塞復合性差，不能碰壓，多則替空，少則流塞，增加后續(xù)作業(yè)。據統(tǒng)計，11年-15年，有1口井出現替空，1口井少替留塞;⑤浮箍、浮鞋易失效，工具性能要求高;開窗側鉆井由于壓力高，對浮箍、浮鞋沖擊壓力大，工具易失效，造成留塞、水泥返高不夠。據統(tǒng)計，近五年有5口井因為浮箍、浮鞋失效造成留水泥塞。

2 固井技術研究

2.1 水泥漿體系

2.1.1 開窗側鉆井對水泥漿體系的要求

開窗側鉆井環(huán)空間隙小，水泥環(huán)薄，根據固井施工以及后期開采需求，考慮水泥漿韌性、失水、防竄性能為主，要求水泥漿具有：良好的失水、良好的防竄性、改變水泥石性能。經調研，膠乳水泥漿滿足上述性能。

2.1.2 水泥漿性能對比

①水泥是力學性能對比：與常規(guī)水泥漿相比，在相同的養(yǎng)護條件下，膠乳水泥的抗壓強度有所降低，彈性模量有所下降，及剛性下降，彈性提高，表明韌性增強;②防竄性能對比：膠乳水泥漿靜膠凝強度（48-240Pa）發(fā)展迅速，防竄性優(yōu)于常規(guī)水泥漿;③失水控制：膠乳中的膠粒在在壓差作用下在水泥顆粒間聚集成膜，使濾餅的滲透率降低，有利于控制失水。

2.1.3 膠乳水泥漿綜合性能

根據室內試驗和技術要求，確定水泥漿配方為：天山G中+0.4%KQ-B+6%KC-1+5%BCT-800L+33%水。可以看出，膠乳水泥漿稠化時間可調，失水少，流變性好，滿足固井施工要求。

2.2 下套管技術

2.2.1 井眼準備

強化鉆具結構通井：根據入井套管串剛性確定通井鉆具結構，原則是通井鉆具剛性大于入井套管鉆具剛性。對出窗口狗腿大段，反復短拉，保證井眼暢通，套管能順利到底。

2.2.2 改變扶正器類型

焊接式扶正器其牢固程度受焊接質量影響，給扶正器安全使用帶來隱患，在側鉆小井眼中有可能因為扶正器損壞造成下套管遇阻，因此，將其改為整體式，整體式扶正器具有足夠的彈性和韌性，所以能夠保證扶正器能夠順利的通過套管段和裸眼段，與井壁之間的摩擦阻力小，便于套管的軸向運動和圓周方向的轉動，便于套管順利下入。

2.2.3 優(yōu)化扶正器加法

在扶正器設計上，通過完鉆時和地質人員溝通，了解清楚油水層分布;和采油廠溝通，了解主要開采層位;在主要開采層位上下設計套管扶正器，確保開采層質量。

2.3 固井工藝研究

2.3.1 優(yōu)化管串結構

單浮箍設計為雙浮箍，一只浮球式，一只彈簧式，浮球式放在上部，減緩沖擊力，保證固井碰壓后有一只能正常工作，防止水泥漿倒返。

2.3.2 優(yōu)化現場施工工藝

現場對膠乳和降失水劑利用水泥車濕混，保證均勻，達到批混批注的效果。同時固井施工過程中全程采用水泥車計量，確保計量準確。

2.3.3 控壓技術

p：壓力降，MPa;L：套管長度，m;ρ：流體密度，g/cm3;V：流速，m/s;D：套管直徑，cm。

由上公式可知，開窗側鉆井內，依據U形管效應，水泥漿剛出套管時產生的負壓最大，由下公式可知，此時空上返速度的平方與壓力成對比，環(huán)空上返速度最快，對環(huán)空影響最大（尤其是懸掛器處），易造成井下事故。因此，在固井施工中，注水泥壓力降為零后降低排量;替將壓力未達循環(huán)壓力時使用小排量。

3 現場應用

截至目前，共計施工24口井，使用效果明顯，固井優(yōu)質率75%。

4 認識與結論

①井眼暢通是套管成功下至設計位置的有力保障，因此下套管前必須做好井眼準備，保證套管順利下入;②膠乳水泥漿有良好的防竄性，失水控制良好，水泥石韌性強，在小井眼、小間隙固井中值得推廣;③整體式扶正器相比焊接式扶正器安全系數高，在小井眼、小間隙固井中值得推廣。

參考文獻：

[1]劉雙進.小井眼開窗側鉆井固井工藝技術[J].化工管理，2016（6）：227.