四川地區(qū)水平井固井的幾點看法

劉強

摘 要：受水平井客觀條件的影響，下套管技術(shù)、固井工藝技術(shù)和固井液技術(shù)都面臨巨大挑戰(zhàn)。隨著川西和川東北地區(qū)勘探開發(fā)的實際需要，大斜度井及水平井越來越多，井況也越趨復(fù)雜。本文針對四川地區(qū)氣井水平井固井中面臨的諸多難題，結(jié)合西南固井公司的實際情況，細化水平井固井的常規(guī)技術(shù)，提出下套管，固井工藝和流體技術(shù)方面的幾點看法，并結(jié)合部分成功經(jīng)驗加以說明。希望對提高四川地區(qū)水平井固井質(zhì)量有所幫助。

關(guān)鍵詞：水平井固井;水泥漿;提高固井質(zhì)量

0 引言

隨著中石化對提高采收率的重視，打水平井作為其中的一個重要手段被廣泛應(yīng)用。雖然水平井的產(chǎn)量高，綜合效益好，但因其井眼軌跡的特殊性，給固井施工帶來了很大難度，固井質(zhì)量難以保證。其中套管能否順利下入問題，水平段的套管扶正問題，水平井的水泥漿體系設(shè)計問題，都是水平井固井的難點，也是影響水平井固井關(guān)鍵的因素。國內(nèi)水平井固井技術(shù)在“八五”研究成果的基礎(chǔ)上，理論研究和施工技術(shù)方面有一些拓展和完善，形成了一套較為成熟的水平井固井綜合配套技術(shù)。西南固井公司對水平井固井技術(shù)也進行過深入的研究，形成了自己的一套工藝及水泥漿技術(shù)。但是受到水平井固井難點的限制，特別是針對川西地區(qū)高壓水平氣井固井的實際難點，經(jīng)過多家公司進行技術(shù)合作，仍然未能較好解決這一難題。

1 對井眼準(zhǔn)備及下套管技術(shù)的幾點看法

①在使用高于套管剛度的組合鉆具通井后，落實“三次洗井”。暨在最后一趟通井時在鉆井液中加入固體潤滑劑，此時不要加入油等液體潤滑劑，嚴(yán)格限制摩阻系數(shù)。根據(jù)井況適當(dāng)增加鉆井液動塑比和排量，進行“一次洗井”。待套管下放到位后，根據(jù)井況進一步調(diào)整鉆井液性能，提高其動塑比，一般要求大于2.0，較大排量循環(huán)兩周以上清除井底巖屑床，進行“二次洗井”。固井前繼續(xù)調(diào)整鉆井液性能，要求入井鉆井液低粘低切，且不含油，進行“三次洗井”;

②根據(jù)實際井況，建議在水平段聚酯旋流剛性扶正器與雙公彈性扶正器間隔使用，確保套管居中，在尾端使用短套管加裝剛性扶正器或扶正短節(jié)確保套管抬頭。室內(nèi)模擬試驗表明，旋流扶正器可以在很低的排量下使流體產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，并且隨著排量增長，有效旋流長度維持的距離也越長。流體通過旋流扶正器之后流態(tài)發(fā)生變化，旋轉(zhuǎn)向上的液體具有一定的離心力對提高管邊和大肚子井眼滯留泥漿的頂替效率有顯著改善。套管居中度是影響頂替效率的最關(guān)鍵因素[1];

③在井況允許的條件下，建議在水平段注入一段低密度鉆井液甚至是清水，連續(xù)灌漿，這樣能進一步減小下套管時在水平段的摩擦阻力，保證套管順利下放到位。

2 對水平井固井工藝技術(shù)的幾點看法

①在設(shè)計漿柱結(jié)構(gòu)時，根據(jù)井況適當(dāng)增加前置液用量，設(shè)計具有去油功能的低密度沖洗液，和具有井漿密度的隔離液。施工過程中當(dāng)前置液出套管鞋時適當(dāng)降低排量，水泥漿出套管鞋時提高排量，使前置液保持足夠的接觸時間有效去油，且提高水泥漿的頂替效率;

②在設(shè)計水泥漿密度時盡量拉大入井流體的密度差，如果承壓允許可以考慮使用較高密度的水泥漿。且可以在前設(shè)計沖洗水泥漿以達到改善膠結(jié)界面的作用;

③壓縮水泥漿的稠化時間，根據(jù)井況在施工時間上延長60min，不再附加，這就要求我們在施工時選擇性能優(yōu)良的設(shè)備和富有經(jīng)驗的操作人員，確保施工安全;

④設(shè)計使用先導(dǎo)漿，在固井前使用低粘低切的冷漿作為先導(dǎo)漿，有效降低井溫，提高頂替效率保證固井施工安全和質(zhì)量;

⑤針對川西和川東北高壓氣井固井，水泥漿防氣竄能力要求十分嚴(yán)格，建議設(shè)計使用防氣竄控失水效果好的膠乳水泥漿。

3 對水平井固井液技術(shù)的幾點看法

①水泥漿設(shè)計時既要滿足減小動切、提高頂替效率又要滿足水平井固井所要求的零析水的高穩(wěn)定性要求，這就要求使水泥漿具有一定的觸變性。合理選擇水泥及外加劑，使水泥漿具有觸變性能，根據(jù)西南固井公司實際情況在西南地區(qū)水泥供應(yīng)商主要有樂山嘉華和夾江規(guī)矩G級水泥，由表1可以看出嘉華水泥的觸變性能強于夾江水泥。所以建議選擇嘉華水泥用于水平井固井。觸變性還與外摻料、降失水劑和分散劑之間的配合有關(guān)，中深井水平井建議使用觸變性強的降失水劑JJS-1，深井水平井建議加入微硅和具有觸變功能的穩(wěn)定劑;

②追蹤鉆井液性能，對“三次洗井”后的鉆井液取樣，在實驗室進行性能測試，根據(jù)鉆井液性能有針對性的調(diào)整固井液性能，合理控制粘度差，減小施工過程中“指進”現(xiàn)象，提高頂替效率;

③嚴(yán)格控制水泥漿的過渡時間和稠化時間，使水泥漿的稠化時間隨井溫線性變化。建議水平井固井緩凝劑全部使用水混材料，做細現(xiàn)場配水環(huán)節(jié)，做到較為精確的控制稠化時間的要求;

④嚴(yán)格確保水泥漿的低失水和零析水，建議做析水實驗時，將200mL養(yǎng)護后的水泥漿倒入500mL礦泉水瓶中，平放測試析水量;

⑤水平井鉆井液中通常含有10%以上的油性潤滑劑，前置液的去油效果直接影響固井質(zhì)量。在室內(nèi)可以模擬去油實驗，評價其乳化效果，選擇性能好的沖洗劑。

4 成功應(yīng)用

4.1 井況介紹

元壩5-側(cè)1井是在元壩5井3997m處開窗側(cè)鉆出的一口大斜度預(yù)探井。設(shè)計井深5110m，垂深4945m，使用?165.1mm鉆頭鉆進至5310m完井，下入?146.1mm無接箍套管至5308m，尾管需要封固井段為3997m-5308m。造斜段為3997-4985m，扭方位段為3997-4401m。最大井斜73.5°，井底最大位移640m。本開鉆遇地層上部存在多個泥巖段，極易發(fā)生漏失，當(dāng)鉆進至井深4422m時發(fā)生漏失，使用20m3堵漏鉆井液后堵漏成功。進入須4段（4450m）后發(fā)現(xiàn)多個連續(xù)裂縫性氣層，鉆井液密度提高到1.95g/cm3，所以固井時必須兼顧防漏與防竄[2]。

4.2 工藝技術(shù)措施

通井。下套管前加三扶正器進行認(rèn)真通井，對狗腿度大的井段進行反復(fù)劃眼，確保井眼軌跡平整光滑。在此過程中需要保證通井鉆具剛性大于入井套管柱剛性。

合理管串結(jié)構(gòu)。管串底部設(shè)計為扶正短節(jié)+2m短套管+浮鞋，以便套管“抬頭”，保證套管下入順利。

處理鉆井液，充分洗井。下套管前使用漏斗粘度在100s左右的稠漿進行第一次充分洗井，洗井后在入井鉆井液中加入固體潤滑劑，減少下套管時的摩擦阻力，保證泥餅?zāi)Σ料禂?shù)小于0.15。隨后進行二次洗井，下套管后合理選擇大排量稠漿洗井，大排量洗井3～4周后，調(diào)整鉆井液性能，降粘降切。下套管前后鉆井液性能如表2。

s、YP≤12Pa、未參與循環(huán)具有一定沖洗功能的冷漿做先導(dǎo)漿，以降低井壁溫度，改善固井界面。

為了提高頂替效率需拉大環(huán)空漿柱的密度和粘度差。在做過井內(nèi)承壓實驗的前提下，使用密度為2.15 g/cm3，K>1的膠乳防氣竄水泥漿體系。

4.3 水泥漿技術(shù)

根據(jù)井深和鉆井液密度，通過計算確定本井試驗溫度為105℃，試驗壓力為97MPa，水泥漿密度2.15g/cm3。水泥漿試驗性能如表3。

嘉華G級油井水泥+50%加重劑JZ-1+3%BS100L+2%BS500+2%BS600+15%JR+0.5%WD-2+2%BS300+1%BP-1B+ 1.2%BS200液固比=0.34

由表3可以看出，水泥漿密度達到了設(shè)計要求，且具有失水低，流變性能好，稠化時間充足，可以保證施工安全。此膠乳水泥漿體系無析水，上下密度差僅為0.02 g/cm3，不會因侯凝期間水泥漿沉降形成氣竄通道。而且水泥漿過渡時間短，SPN值僅為0.44，說明該水泥漿本身具有很好的防氣竄效果。水泥石24h的抗壓強度能夠達到18MPa，通過計算，即使在如此小環(huán)隙井中也能保證測試安全。

4.4 施工結(jié)果

針對元壩5-側(cè)1井固井的實際難點，通過較長時間準(zhǔn)備后，對該井進行了?146.1mm油層尾管固井施工。施工中注前置液、水泥漿及替漿過程壓力平穩(wěn)，整個施工順利。注入密度1.05g/cm3沖洗液3m3，密度2.05g/cm3加重隔離液12m3，密度2.15g/cm3膠乳水泥漿17m3。固井液密度與注入量符合設(shè)計要求。關(guān)井憋壓侯凝48h后下鉆掃塞，測聲幅。最后經(jīng)聲幅顯示優(yōu)質(zhì)率（聲幅10%以下）達到70%以上，合格率100%[3]。

5 認(rèn)識

水平井固井存在諸多難點，僅靠固井公司一己之力提高水平井固井質(zhì)量是不可能的，思想上提升高度，與甲方公司、鉆井公司積極協(xié)調(diào)，各方落實技術(shù)措施，密切溝通，共同完成固井任務(wù)。

井眼狀況和鉆井液性能是影響水平井固井質(zhì)量的關(guān)鍵因素，要求井隊按規(guī)范做好通井，洗井工作對提高固井質(zhì)量至關(guān)重要。

在井況允許的條件下，提高先導(dǎo)漿、前置液的用量，增加接觸時間對去除油污，改善水泥漿膠結(jié)環(huán)境很有幫助。

嚴(yán)格要求水泥漿各項性能，使水泥漿具有觸變性，高度穩(wěn)定性，使用水混緩凝劑，做細配水環(huán)節(jié)精確控制稠化時間。

水平目的層段建議使用膠乳水泥漿體系。

參考文獻：

[1]畢明哲.水平井固井質(zhì)量影響因素及措施分析[J].化工管理，2019，519（12）：48.

[2]劉紅祥，張越.非常規(guī)油氣水平井固井關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用[J].石化技術(shù)，2017，024（008）：194.

[3]袁進平，于永金，劉碩瓊，等.威遠區(qū)塊頁巖氣水平井固井技術(shù)難點及其對策[J].天然氣工業(yè)，2016，v.36; No.269 （03）：62-69.