超深井注水泥塞新技術(shù)

陳超

摘 要：隨著現(xiàn)在水泥漿性能的不斷增強(qiáng)，運(yùn)用于超深井的水泥漿體系已經(jīng)基本上能滿足高溫高壓井施工的需求，而國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)用于專門注水泥塞工具基本上空白。在國(guó)內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用多數(shù)采用常規(guī)的平衡法注水泥塞，達(dá)不到封隔目的層，影響水泥塞固井質(zhì)量，往往造成二次固井，影響施工周期。本文介紹了平衡塞法注水泥在超深井注水泥的利弊，介紹超深井注水泥新方法，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)具體案例與平衡塞法注水泥塞進(jìn)行對(duì)比，能夠在很大程度上提高超深井漏失井，側(cè)鉆井注水泥塞的質(zhì)量，對(duì)超深井注水泥塞施工提供重要的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：超深井;注水泥塞;尾管釋放工具;玻璃鋼油管

隨著國(guó)內(nèi)油氣田勘探和開(kāi)發(fā)不斷深入，塔里木，四川等油田的超深井小間隙井深井超深井的數(shù)量逐漸增多。由于井下落物，井斜超標(biāo)，分隔高壓層等原因，超深井注水泥塞也增多。在現(xiàn)場(chǎng)中常用的方法是平衡塞法，該方法工藝簡(jiǎn)單，成本低，效果明顯，但是在超深井，由于小井眼自身窄空間的特點(diǎn)，使超深井小井眼固井較常規(guī)井眼固井有更大的難度。主要表現(xiàn)在：

①環(huán)空間隙小，小井眼固井水泥漿用量約為常規(guī)井眼的三分之一，水泥環(huán)薄，水泥石強(qiáng)度低，水泥石與地層、套管的膠結(jié)質(zhì)量難以保證;②由于井深，替漿量大，誤差大，使得提漿量準(zhǔn)確性無(wú)法保證，封固段水泥量小，微小的計(jì)算失誤就可能替空;③替漿結(jié)束后，把光鉆桿從封固的水泥段起出來(lái)，由于抽吸壓力的緣故會(huì)使得水泥漿和鉆井液混合，污染的水泥凝固后會(huì)造成水泥封固質(zhì)量不好，尤其對(duì)用于側(cè)鉆井水泥塞施工中，水泥塞頂部固井質(zhì)量無(wú)法保證;④對(duì)于73 mm以下的小直徑鉆桿必須循環(huán)出多余的水泥后方可起鉆，因?yàn)殂@桿水眼小，流動(dòng)阻力大，加之停泵后水泥變稠，很容易起鉆過(guò)程中把鉆桿水眼固住。對(duì)于超深井漏失井注水泥塞，循環(huán)多余水泥漿時(shí)，給漏失段施加多余的壓力，進(jìn)一步加劇漏失;⑤超深井，一般都是大于4500m以上的井，井深，起下鉆時(shí)間長(zhǎng)，施工風(fēng)險(xiǎn)大。

在不考慮高溫高壓井水泥漿體系等因素的影響，以上實(shí)際存在的客觀因素在很大程度上影響水泥漿封固質(zhì)量。如何在傳統(tǒng)超深井注水泥的基礎(chǔ)之上，開(kāi)發(fā)超深井注水泥塞工具就顯得相當(dāng)必要，下面介紹一下該工藝原理。

1 工藝原理

根據(jù)所注水泥段位置，用工作管柱連接上尾管釋放工具和尾管，一同下入到所固井段，尾管的長(zhǎng)度等于封固井段長(zhǎng)度，工作管柱位于所固井段上部，充分循環(huán)，進(jìn)行注水泥作業(yè)，水泥漿注完后，投球，替漿，當(dāng)1號(hào)球到達(dá)釋放套處，壓力激增，這時(shí)候繼續(xù)打壓使1號(hào)球變形通過(guò)下部尾管釋放工具到達(dá)接箍，壓力持續(xù)升高，壓力變化比較明顯，替漿結(jié)束，投2號(hào)球，當(dāng)2號(hào)球到達(dá)二級(jí)釋放套頂部時(shí)，小排量頂替，2號(hào)球到達(dá)釋放套處，壓力上升，釋放套下行，剪斷銷釘，上部尾管釋放工具和尾管分離，尾管留在水泥中和水泥一塊凝固，上部尾管釋放工具和工作管柱一起從井眼中起出，完成整個(gè)注水泥工作，根據(jù)施工具體需要，如果不想污染水泥塞頂部，工作管柱可以通過(guò)壓力降控制裝置保留頂替流體，也可以不保留頂替流體，通過(guò)壓力降控制裝置把頂替液排除。

2 主要設(shè)備

該工藝主要包含以下設(shè)備：工作管柱：包括鉆桿，鉆鋌等。

尾管：一般是可鉆式玻璃鋼油管或鋁制油管制成，為了鉆穿水泥和尾管，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，使用玻璃鋼油管制成的尾管能滿足工程的需要。玻璃鋼油管具有耐腐蝕，不結(jié)垢，重量輕，保溫效果好，流動(dòng)阻力小，使用壽命長(zhǎng)，安裝運(yùn)輸方便等優(yōu)良特性。

尾管釋放工具，該工具是整套工藝的核心部件，由上下兩部份組成，上部尾管釋放工具，包括釋放套，剪切銷釘，絲扣保護(hù)器，底托，底托保護(hù)器，壓力降控制裝置。下部尾管釋放工具，包括尾管接箍，碰壓底座等。

為確保水泥塞的質(zhì)量和強(qiáng)度， 優(yōu)選水泥漿體系，其強(qiáng)度、失水、自由水、穩(wěn)定性能滿足超深井要求，做好水泥漿化驗(yàn)和水泥漿污染化驗(yàn)，使稠化實(shí)踐及各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)安全施工要求。該工藝有如下好處：

①通過(guò)工作管柱攜帶尾管延伸到所封固段底部，有尾管釋放工具，有明顯的碰壓顯示，防止替空，能夠在所封固井段精確封固;②當(dāng)水泥頂替結(jié)束后打壓使工作管柱和尾管分開(kāi)，讓尾管和水泥一塊留在封固段進(jìn)行凝固，就好比在水泥中加入鋼筋，提高了封固段固井質(zhì)量;③減少了在封固段起出尾管的程序，防止了常規(guī)注水泥方法從封固段起出工作管柱污染水泥漿。尤其是打水泥塞是為了側(cè)鉆井，頂部水泥漿沒(méi)有被污染，水泥頂部凝固有保證;④不用把工作管柱起到安全位置后循環(huán)出多余的水泥漿，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工的需要，可以靈活的保存頂替液在工作管柱中，減少了循環(huán)作業(yè)時(shí)間，保證了井下安全。

3 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例

YB3是四川盆地川東北巴中低緩構(gòu)造帶元壩巖性圈閉的一口預(yù)探井，設(shè)計(jì)井深6980m，完鉆井深為上二疊統(tǒng)長(zhǎng)興組。該井鉆至7000m后改設(shè)計(jì)為評(píng)價(jià)井，完鉆井深7450m，是該地區(qū)最深井。本井四開(kāi)使用146.1mm尾管下深7450m，固完尾管后井下出氣，進(jìn)行尾管短回接，下鉆掃塞通井至井底，循環(huán)時(shí)發(fā)現(xiàn)井底有后效，全烴3%。為封固下部氣竄，在井底套管內(nèi)注水泥塞，封固下部井段以防止氣竄。注塞段井下情況，在146.1mm尾管內(nèi)注塞，設(shè)計(jì)水泥塞井段7280-7430m，段長(zhǎng)150m，井內(nèi)鉆井液密度1.94g/cm3，水泥漿實(shí)驗(yàn)溫度達(dá)到170℃。

采用平衡塞法注水泥施工，選擇水泥漿體系為防氣竄高密度水泥漿體系，采用下光鉆桿正注水泥漿注水泥方式，采用73.03mm鉆桿×2701m+101.6mm鉆桿×4732m。循環(huán)兩周，循環(huán)壓力21MPa。施工工藝流程如下。注前置導(dǎo)漿密度1.94g/cm3、30m3+加重前置液密度1.97g/cm3、2m3+注水泥漿密度2.04g/cm3、2.3m3+注后置液密度1.97g/cm3、0.6m3+替漿密度1.97g/cm3、2m3+起10柱鉆桿+循環(huán)100min+起鉆。

采用尾管釋放工具注水泥法，在水泥漿體系不變的情況下進(jìn)行注水泥施工作業(yè)，采用73.03mm鉆桿×2701m+101.6mm鉆桿×4612m+101.66mm尾管釋放工具+101.66mm×120m璃鋼尾管。循環(huán)兩周，循環(huán)壓力21MPa。施工工藝流程如下。前置導(dǎo)漿密度1.94g/cm3、30m3+加重前置液密度1.97g/cm3、2m3+注水泥漿密度2.04g/cm3、2.3m3+投1號(hào)球+注后置液密度1.97g/cm3、0.6m3+替漿密度1.97g/cm3、2m3+投2號(hào)球+尾管分離+起鉆。

從兩種施工工藝對(duì)比可以看出，在整個(gè)施工過(guò)程中，采用第二種方法有如下優(yōu)勢(shì)：①施工時(shí)間減少了，在同種水泥體系，稠化時(shí)間一定的基礎(chǔ)上，保證了施工安全;②不用在水泥段中起出鉆桿，保證封固段水泥質(zhì)量不受污染，給封固段營(yíng)造安靜凝固環(huán)境;③不用循環(huán)出多余的水泥漿，減少了循環(huán)時(shí)間，在漏失井注水泥中，可以減少井底壓力，減小漏失段漏失速率;④能夠準(zhǔn)確碰壓。但是施工壓力高，1#，2#球強(qiáng)度要求高，尾管釋放工具要求分離可靠這些都給施工帶來(lái)了困難。

4 結(jié)論和建議

尾管釋放工具的開(kāi)發(fā)為超深井漏失井，側(cè)鉆井等特殊井注水泥塞提供了新的方法，能夠保證精確的頂替量，當(dāng)水泥頂替結(jié)束后打壓使工作管柱和尾管分開(kāi)，讓尾管和水泥一塊留在封固段進(jìn)行封固，減少了在封固段起出尾管帶來(lái)的壓差卡鉆，污染水泥漿等各種井下安全隱患，能夠在封固井段形成一種安靜的凝固環(huán)境，在起出工作管柱時(shí)能夠選擇性的放掉或是保留頂替液，對(duì)提高水泥塞頂部的固井質(zhì)量有相當(dāng)重要的作用，提高超深井一次注水泥塞成功率。但是該工藝也存在很多缺點(diǎn)：①該工藝成本高，尾管釋放工具是該工藝的關(guān)鍵裝置，工具的穩(wěn)定性是施工成敗的關(guān)鍵;②投2號(hào)球時(shí)，使尾管與尾管釋放工具分離有一定難度;③超深井，井下情況復(fù)雜，1，2號(hào)球強(qiáng)度，玻璃鋼尾管性能是否能滿足施工需要非常重要。

參考文獻(xiàn)：

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