海上超深復(fù)雜井固井技術(shù)在東海的應(yīng)用

趙東輝

(中海油田服務(wù)股份有限公司油田化學(xué)事業(yè)部上海作業(yè)公司，上海 200050)

0 引言

隨著海洋油氣勘探開發(fā)規(guī)模的擴(kuò)大和依托海洋鉆井平臺(tái)和人工島鉆大位移井?dāng)?shù)量增多[1-2],有效地利用海上現(xiàn)有的生產(chǎn)平臺(tái)，充分運(yùn)用大位移水平井鉆井技術(shù)，可以對(duì)周邊油田實(shí)施開發(fā)，從而節(jié)省昂貴的海上油田開發(fā)費(fèi)用，同時(shí)為開發(fā)一些小的斷塊油田、邊際油田開辟了一條嶄新的道路[3-4]。

東海深部地層蘊(yùn)藏著豐富的油氣資源，目前正在逐步有效地開展勘探開發(fā)工作，通過(guò)統(tǒng)計(jì)，在東海地區(qū)所鉆的有大約89 口深井和超深井，最大完鉆井深達(dá)到7 506 m，2019 年—2022 年共作業(yè)約14 口大位移井，平均斜深6 652 m，平均垂深4 174 m[5-6]。在下套管和固井過(guò)程中，主要面臨著裸眼段長(zhǎng)、井斜大、煤層易坍塌，下套管困難，以及煤層和斷層較多、窄壓力窗口固井極易發(fā)生漏失等復(fù)雜情況[7]。所以，有必要開展針對(duì)東海海域開展海上超深復(fù)雜井固井關(guān)鍵技術(shù)研究，為現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)提供理論依據(jù)和技術(shù)支持，達(dá)到滿足東海海上作業(yè)的目的。

1 海上超深復(fù)雜井問(wèn)題分析

海上平臺(tái)，井深多在6 000 m 以上(孔雀亭B6S1井深7 506 m，PH16A 井深7 350 m 等)，水平位移多在5 000 m 以上，裸眼斷長(zhǎng)，井斜大，煤層較多，煤層段垮塌嚴(yán)重，打鉆期間時(shí)常起下鉆遇阻嚴(yán)重，憋壓憋扭，已發(fā)生多次卡鉆情況；下套管期間，多口井套管或者篩管下不到位，下套管遇阻風(fēng)險(xiǎn)較大，如圖1 所示。

圖1 海上超深復(fù)雜井?dāng)鄬忧闆r

海上超深井，多有斷層存在，且煤層較多，在打鉆過(guò)程中頻繁發(fā)生漏失，甚至失返，固井施工窗口極窄，固井施工期間易發(fā)生漏失[8-10]。

2 關(guān)鍵技術(shù)引入

2.1 海上復(fù)雜井配套下套管技術(shù)引入

統(tǒng)計(jì)了上海作業(yè)公司近幾年下套作業(yè)情況和井況對(duì)比，經(jīng)過(guò)多方研究，選取了旋轉(zhuǎn)尾管掛+劃眼浮鞋旋轉(zhuǎn)下套管，以及無(wú)極限尾管掛+一次性馬達(dá)配合下套管技術(shù)。以套管最大抗扭為界限，在下套管過(guò)程中能滿足旋轉(zhuǎn)下套管(貫串較短，套管抗扭較大：7〃尾管等)的采用旋轉(zhuǎn)尾管掛，旋轉(zhuǎn)劃眼通過(guò)遇阻位置，如果由于貫串過(guò)長(zhǎng)，扭矩超過(guò)最大抗扭極限(5〃尾管等)，采用無(wú)極限尾管掛+一次性馬達(dá)下套管，靠泥漿驅(qū)動(dòng)一次性馬達(dá)通過(guò)遇阻位置。

2.1.1 旋轉(zhuǎn)尾管掛+劃眼浮鞋

使用劃眼浮鞋，螺旋半剛性扶正器，減小摩擦阻力，旋轉(zhuǎn)尾管掛+ 劃眼浮鞋，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)下套管，如圖2 所示。

圖2 旋轉(zhuǎn)下套管

2.1.2 一次性馬達(dá)的選取和無(wú)極限尾管掛

一次性馬達(dá)的優(yōu)選：SingleRUN Motor 一次性馬達(dá)可使用泵入，攜帶最后一次套管或尾管到達(dá)井底部擴(kuò)眼或鉆進(jìn)到目的深度，應(yīng)用范圍廣，適用于各種尺寸套管或尾管，容易操作，不會(huì)令最后管柱的安裝復(fù)雜化。此外，其動(dòng)力輸出、外徑 (OD) 和接頭的要求與標(biāo)準(zhǔn)馬達(dá)相同，可在井內(nèi)運(yùn)行長(zhǎng)達(dá)100 h。利用此工具，以經(jīng)濟(jì)的方式進(jìn)行無(wú)旋轉(zhuǎn)或頂部驅(qū)動(dòng)的鉆進(jìn)作業(yè)，確保尾管下至完鉆井深度，而且借助鉆柱中馬達(dá)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力，沖刷和推動(dòng)鉆柱越過(guò)巖架。

無(wú)極限尾管掛的選擇：選取了國(guó)內(nèi)首創(chuàng)的基于壓力平衡原理的無(wú)限排量循環(huán)尾管懸掛器，突破了傳統(tǒng)尾管懸掛器的中途循環(huán)壓力受限的瓶頸問(wèn)題，在中途大排量、高泵壓循環(huán)時(shí)不會(huì)提前坐掛，尾管下到位后可正常坐。

采用CemSAIDS 固井軟件模擬套管下入受力分析，如圖3 所示，輔助指導(dǎo)套管下入分析，保證套管順利到位。

圖3 CemSAIDS 固井軟件模擬套管下入受力分析

2.2 精準(zhǔn)控壓固井技術(shù)引入

針對(duì)漏失嚴(yán)重井段，通過(guò)CemSAIDS 固井軟件輔助模擬ECD 模擬指導(dǎo)漿柱設(shè)計(jì)優(yōu)化，在保證前置液沖洗效果以及紊流沖洗時(shí)間的基礎(chǔ)上嚴(yán)格控制施工期間漏失層，目的層和井底ECD，并通過(guò)軟件計(jì)算邊壁切力指導(dǎo)在保證頂替效率的基礎(chǔ)上有效控制排量，控制ECD 等。

2.3 引入相應(yīng)的固井工藝

在鉆井期間，每500 m 進(jìn)行一次短起下，處理井眼，保證巖屑及時(shí)處理出井眼。在下套管前要進(jìn)行通井作業(yè)，分段循環(huán)，清潔井眼，下尾管過(guò)程中要嚴(yán)格控制下放速度，防止漏失發(fā)生，每500 m 打通一次，每1 000 m 循環(huán)一個(gè)裸眼容積，并分段用低比重低粘切泥漿置換環(huán)空泥漿，防止漏失發(fā)生。在易垮塌或大肚子位置定點(diǎn)循環(huán)，充分清潔井眼，頂替過(guò)程中，套管內(nèi)采用低比重漿體頂替，使套管漂浮提高居中度，提高固井質(zhì)量。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

PH-ZG1 尾管掛設(shè)計(jì)為旋轉(zhuǎn)尾管掛和劃眼浮鞋配套使用，下套管過(guò)程中，在5 517 m 發(fā)生遇阻(該位置起下鉆期間頻繁遇阻，坍塌嚴(yán)重)，多次嘗試無(wú)法通過(guò)，開泵旋轉(zhuǎn)劃眼下套管，劃眼至5 600 m 恢復(fù)正常，共用大約5 h，旋轉(zhuǎn)下尾管掛和劃眼浮鞋的應(yīng)用保證了尾管順利劃眼通過(guò)了遇阻井段。PH12 井及PH15 井尾管掛設(shè)計(jì)為無(wú)極限尾管掛和一次性馬達(dá)配套使用，下套管過(guò)程中，在劃眼遇阻位置開泵劃眼通過(guò)(煤層位置起下鉆期間頻繁遇阻，坍塌嚴(yán)重)，無(wú)極限尾管掛和一次性馬達(dá)配套使用保證了尾管順利劃眼通過(guò)了遇阻井段，保證了施工的順利進(jìn)行。

據(jù)固井軟件模擬，尾管下入過(guò)程受力分析，尾管下入可以順利到底，通過(guò)下套管過(guò)程數(shù)據(jù)分析與模擬數(shù)據(jù)相近，如圖4 和圖5 所示，軟件模擬有效指導(dǎo)了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。

圖4 PH-ZG1 摩擦系數(shù)反演圖

圖5 KQT-B6S1 摩擦系數(shù)反演圖

通過(guò)精準(zhǔn)的控壓技術(shù)措施，并以軟件計(jì)算(漏失點(diǎn)和井底等位置ECD 計(jì)算，紊流沖刷時(shí)間，壁面切力計(jì)算)作為輔助，在保證前置液沖洗效果，以及頂替效率的基礎(chǔ)上精準(zhǔn)控制CED，并輔助與配套的套管下入技術(shù)，有效保證了后續(xù)8 口井的順利施工和保證套管順利到位，固井施工期間無(wú)漏失發(fā)生，固井質(zhì)量合格率100%，為后續(xù)作業(yè)提供了保障。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)精確的控壓技術(shù)措施，輔助以CemSAIDS 固井軟件計(jì)算(ECD、紊流沖洗、避免切力等) 可以有效調(diào)整漿柱結(jié)構(gòu)，降低ECD，防止漏失發(fā)生。

(2)超深復(fù)雜井可以采用“旋轉(zhuǎn)尾管掛和劃眼浮鞋”或者無(wú)極限尾管掛和一次性馬達(dá)配套使用，劃眼通過(guò)遇阻位置，保證套管順利到位。

(3)打鉆過(guò)程有效的短起下等措施可以將長(zhǎng)裸眼段巖屑及時(shí)清除，下套管前通井作業(yè)，分段循環(huán)；在下尾管過(guò)程中，嚴(yán)格控制下放速度，每500 m 打通一次，每1 000 m 循環(huán)一個(gè)裸眼容積；在大肚子位置定點(diǎn)循環(huán)等工藝，可以防止漏失和提高井眼清潔。