塔里木盆地富滿油田超深井尾管簡(jiǎn)易控壓固井技術(shù)

縣世東

中海油田服務(wù)股份有限公司油田化學(xué)事業(yè)部（新疆庫(kù)爾勒 841000）

富滿油田位于塔里木盆地北部坳陷中部的阿滿過(guò)渡帶，目的層一間房組，截至2022 年底，富滿油田奧陶系已探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量1.02×108t，具有廣闊的開(kāi)發(fā)前景。由于該區(qū)塊三開(kāi)志留系地層承壓能力低，采用常規(guī)尾管固井方法，每次固井施工志留系都存在嚴(yán)重漏失現(xiàn)象，只能被迫采取正注反擠的施工工藝進(jìn)行補(bǔ)救，但固井封固質(zhì)量不理想[1,2]。因此針對(duì)富滿油田井深、裸眼長(zhǎng)度較長(zhǎng)、漏失風(fēng)險(xiǎn)高、井底溫度高、地層承壓能力弱、壓穩(wěn)和防漏等難以兼顧的固井難題，在富滿地開(kāi)展推廣應(yīng)用低密度水泥漿體系和簡(jiǎn)易控壓固井技術(shù)，有效解決了該區(qū)塊低壓易漏井固井技術(shù)難題，達(dá)到了有效封固，滿足了后期試采作業(yè)，有效保障了該區(qū)塊油氣資源的有效開(kāi)發(fā)。

1 地質(zhì)及工程簡(jiǎn)況

1.1 地質(zhì)情況

富滿油田位于塔里木盆地北部坳陷中部的阿滿過(guò)渡帶，探索滿深區(qū)塊FI17 斷裂帶南段一間房組含油氣性，落實(shí)油氣富集規(guī)律，建成一定的產(chǎn)能，提高儲(chǔ)量動(dòng)用程度，為儲(chǔ)量升級(jí)做準(zhǔn)備，三開(kāi)先后鉆遇泥盆系、志留系（塔塔埃爾塔格組、柯坪塔格組）、奧陶系（鐵熱克阿瓦提組、桑塔木組、良里塔格組、吐木休克組）、寒武系一間房組，其中志留系地層含有大量砂巖粉砂巖，承壓能力低，易發(fā)生漏失，壓力系數(shù)在1.40～1.47，鐵熱克阿瓦提組及桑塔木組還可能存在鹽水，壓力系數(shù)為1.32～1.36[3-4]。

1.2 工程簡(jiǎn)況

富滿油田多數(shù)采用塔標(biāo)Ⅰ和塔Ⅱ的井身結(jié)構(gòu)，見(jiàn)表1。一開(kāi)采用內(nèi)管插入式表層，二開(kāi)采用裸眼封隔器雙級(jí)固井，三開(kāi)尾管懸掛，三開(kāi)一般中完井深在7 200～8 100 m，完井泥漿密度1.36～1.42 g/cm3。

表1 富滿油田井身結(jié)構(gòu)

2 固井難點(diǎn)

1）裸眼段長(zhǎng)，志留系含有長(zhǎng)段砂巖及粉砂巖，送鉆期間可能發(fā)生失返性漏失，造成井壁失穩(wěn)，引發(fā)垮塌等，出現(xiàn)套管下入困難或者井底沉砂過(guò)多而無(wú)法下到位，出現(xiàn)漏封的情況。

2）下套管時(shí)間較長(zhǎng)，泥漿在高溫下長(zhǎng)時(shí)間靜止易發(fā)生老化，影響泥漿性能，導(dǎo)致套管到位后頂通壓力過(guò)高，造成地層漏失而無(wú)法建立正常循環(huán)。

3）深井、高溫井對(duì)水泥漿綜合性能要求高，上下溫差大，水泥石強(qiáng)度發(fā)育要求高，尾管封固段長(zhǎng)，水泥漿頂部易出現(xiàn)“超緩凝”。

4）斜井段套管居中度較低，頂替效率較低，在斜井段易偏心，造成單邊窄間隙，易形成低邊竄槽，固井質(zhì)量難以保證。

3 水泥漿體系優(yōu)化選擇

為確保領(lǐng)漿低密度水泥漿體系良好的流動(dòng)性和抗壓強(qiáng)度的及時(shí)性，必須滿足48 h 抗壓強(qiáng)度達(dá)到3.5 MPa 以上，優(yōu)選合適的大溫差緩凝劑，保障領(lǐng)漿低密度水泥漿體系能降低井筒內(nèi)液柱壓力，又能在規(guī)定時(shí)間達(dá)到滿足施工要求的抗壓強(qiáng)度。通過(guò)水泥漿的升降溫稠化試驗(yàn)和超聲波靜膠凝強(qiáng)度試驗(yàn)，測(cè)試頂部強(qiáng)度變化情況。選用A、B 兩種聚合物緩凝劑進(jìn)行對(duì)比評(píng)價(jià)，優(yōu)選出緩凝劑A作為現(xiàn)場(chǎng)施工使用型號(hào)。評(píng)價(jià)試驗(yàn)表明，采用緩凝劑A 的水泥漿體系，在90 ℃的高溫養(yǎng)護(hù)下，48 h 強(qiáng)度達(dá)到7.8 MPa，能夠保證低密水泥漿在規(guī)定時(shí)間內(nèi)強(qiáng)度提高到一定程度，又能實(shí)現(xiàn)防漏，提高水泥環(huán)密封能力，優(yōu)化后的配方如下。

干混：G 級(jí)水泥+20%微硅+25%空心微珠+2%BCJ-300S

濕混：淡水+4.8%BCG200L+3.5%BCR-320L+2.7%BCD-210L+1.36%BCJ-300S

從表2 試驗(yàn)結(jié)果可以看出，不同緩凝劑在循環(huán)溫度和稠化時(shí)間一致的情況下，A 緩凝劑升降溫稠化時(shí)間明顯短于B 緩凝劑；相同水泥漿養(yǎng)護(hù)時(shí)間，A水泥石頂部強(qiáng)度增加更快。

表2 不同緩凝劑與降失水劑復(fù)配時(shí)水泥漿性能

4 簡(jiǎn)易控壓固井設(shè)計(jì)

精細(xì)動(dòng)態(tài)控壓固井技術(shù)在國(guó)內(nèi)得到廣泛運(yùn)用，尤其是壓力敏感地層、窄窗口地層等固井中取得良好應(yīng)用效果[5-10]，精細(xì)控壓固井需要精細(xì)控壓設(shè)備和服務(wù)人員，現(xiàn)場(chǎng)施工成本較高，施工現(xiàn)場(chǎng)空間受限。針對(duì)滿深區(qū)塊中完井泥漿密度偏上限，下限空間比較大的井，可采用簡(jiǎn)易控壓固井工藝。其特點(diǎn)為：

1）有效降低環(huán)空當(dāng)量密度，降低漏失風(fēng)險(xiǎn)。

2）井口可控，及時(shí)補(bǔ)充回壓能夠有效壓穩(wěn)地層，降低井控風(fēng)險(xiǎn)。

3）可以適當(dāng)提高固井施工排量，提高頂替效率。

4）無(wú)需精細(xì)控壓設(shè)備和專業(yè)服務(wù)人員，有效降低了施工成本。

4.1 簡(jiǎn)易控壓固井施工流程

4.1.1 循環(huán)降密度

套管下到位后，通過(guò)小排量頂通建立循環(huán)，逐漸提排量至固井施工排量的80%，嚴(yán)防井漏，循環(huán)至進(jìn)出口泥漿密度黏度一致后，將現(xiàn)場(chǎng)提前準(zhǔn)備好的低密度輕泥漿泵入井內(nèi)替換井內(nèi)老泥漿，前期以10 L/s 的排量進(jìn)行替換，當(dāng)?shù)兔芏容p漿出管鞋后，通過(guò)走節(jié)流管匯至液氣分離器返至泥漿罐，通過(guò)計(jì)算輕漿返至環(huán)空的高度和返出泥漿罐液面情況，調(diào)節(jié)循環(huán)排量，控制循環(huán)壓耗以達(dá)到井底壓穩(wěn)狀態(tài)；同時(shí)當(dāng)排量提至施工排量后液面還會(huì)上漲，則通過(guò)節(jié)流閥開(kāi)度給井口添加回壓進(jìn)行壓穩(wěn)，同時(shí)驗(yàn)證地層安全密度窗口下限，確保井筒不溢不漏。圖1 為輕漿返至環(huán)空不同排量下動(dòng)當(dāng)量變化，表3 為一次性降密度方案。

圖1 輕漿返至環(huán)空動(dòng)當(dāng)量變化

表3 降密度方案

4.1.2 懸掛器投球座掛

循環(huán)降密度完成后，停泵環(huán)空控壓，進(jìn)行投球，候球入座期間小排量送球，通過(guò)節(jié)流管匯井口補(bǔ)壓，保證井下壓穩(wěn)。蹩通球座時(shí)根據(jù)球座位置研判沖擊壓力是否會(huì)傳至井底，若有影響，節(jié)流閥全開(kāi)，防止瞬間高壓導(dǎo)致井漏。球座蹩通后，提排量至施工排量，大排量循環(huán)洗井，同時(shí)驗(yàn)證與座掛之前的壓力對(duì)比，再進(jìn)行施工作業(yè)。

4.1.3 施工作業(yè)

簡(jiǎn)易控壓固井施工的關(guān)鍵是切換流程，泵送不同流體，在不同階段，節(jié)流管匯、節(jié)控箱之間的銜接，需要做到“停泵時(shí)慢降排量井口補(bǔ)加回壓，啟泵時(shí)緩開(kāi)泵節(jié)控箱緩慢釋放套壓”，保證施工過(guò)程中井底ECD始終處于安全窗口之內(nèi)。

4.1.4 控壓起鉆循環(huán)排重漿

尾管固井施工結(jié)束后環(huán)空當(dāng)量密度一般低于壓穩(wěn)當(dāng)量密度，通過(guò)調(diào)節(jié)節(jié)流管匯節(jié)流閥開(kāi)度進(jìn)行環(huán)空灌漿、環(huán)空控壓3～5 MPa 起鉆，具體根據(jù)裸眼地層出鹽水，壓穩(wěn)地層確定控壓值。管內(nèi)通過(guò)重漿來(lái)平衡鉆具外回壓，起鉆15 柱后，在第16～17 柱之間接上旋塞，將第17 立柱下回井內(nèi)，開(kāi)泵大排量循環(huán)排重漿，重漿全出鉆具后環(huán)空不用控壓，重漿排完后，控壓1～3 MPa 循環(huán)1 周，控壓起鉆1 柱，關(guān)閉旋塞，環(huán)空加壓5～8 MPa蹩壓候凝。

4.2 控壓值的確定

由于該區(qū)塊并非所有地層都含有鹽水，故本開(kāi)次的安全密度窗口需要根據(jù)鉆進(jìn)期間、循環(huán)降密度期間液面情況進(jìn)行校核，再次確認(rèn)安全窗口。同時(shí)通過(guò)軟件模擬、靜壓計(jì)算等多種方式計(jì)算當(dāng)量密度，根據(jù)施工過(guò)程比較同階段對(duì)應(yīng)的井底當(dāng)量密度與安全窗口的上下限，確定控壓范圍。水泥漿出管鞋前壓力靠中下限控制，水泥漿出管鞋后靠中上限控制，保證水泥漿進(jìn)入裸眼段后，不受裸眼地層鹽水污染，同時(shí)不存在漏失發(fā)生，能夠?qū)崿F(xiàn)一次上返。

5 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2022 年11 月以來(lái)，試驗(yàn)、推廣簡(jiǎn)易控壓固井技術(shù)，結(jié)合雙凝水泥漿漿柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，此區(qū)塊累計(jì)作業(yè)36井次，推廣應(yīng)用35井次，推廣率97.2%，成功34井次，成功率94.4%，固井平均合格率為91%。下面以滿深某井為例介紹簡(jiǎn)易控壓固井技術(shù)的應(yīng)用情況。

滿深某井三開(kāi)采用Φ241.3 mm鉆頭鉆進(jìn)至井深7 549 m 完井，下入Ф200.03 mm 套管，地層壓力系數(shù)1.36，志留系底部承壓能力1.408 g/cm3，控壓施工流程見(jiàn)表4。結(jié)合上述漿柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，模擬計(jì)算注水泥及替漿過(guò)程中井底及關(guān)注點(diǎn)動(dòng)態(tài)壓力，當(dāng)量密度分布，結(jié)果如圖2 所示，從圖2 可以看出，6 006 m 處注替過(guò)程中動(dòng)態(tài)當(dāng)量密度為1.35～1.405 g/cm3，而此處承壓能力為1.408 g/cm3，說(shuō)明可以有效防止薄弱地層發(fā)生漏失。

圖2 志留系底部6 006 m施工過(guò)程中當(dāng)量密度變化

表4 施工流程表

此井三開(kāi)尾管在志留系處存在易漏點(diǎn)，承壓能力僅為1.408 g/cm3。通過(guò)雙凝漿柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，優(yōu)化施工流程，成功實(shí)現(xiàn)控壓固井，施工全程無(wú)漏失。施工結(jié)束后第8 天測(cè)聲幅，現(xiàn)場(chǎng)解釋合格率90%，相比之前沒(méi)有采用簡(jiǎn)易控壓固井技術(shù)的固井平均合格率提高了28%。結(jié)果證明，該技術(shù)能夠有效地解決富滿油田三開(kāi)低壓易漏問(wèn)題，提高固井質(zhì)量。

6 結(jié)論

1）采用簡(jiǎn)易尾管控壓固井工藝，能夠有效解決富滿油田志留系漏失嚴(yán)重的問(wèn)題，能夠?qū)崿F(xiàn)一次上返的目的，有效提高本開(kāi)次的固井質(zhì)量，形成的低密度水泥漿體系和固井工藝對(duì)后續(xù)同類井固井具有重要的參考價(jià)值。

2）有效地解決了施工過(guò)程中的排量受限，提高了頂替效率。優(yōu)化水泥漿性能，采用雙凝的漿柱結(jié)構(gòu)，通過(guò)優(yōu)選大溫差緩凝劑，能夠在有效降低井筒壓力的同時(shí)實(shí)現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)水泥漿強(qiáng)度的快速提高，實(shí)現(xiàn)有效封固，降低井控風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)提高復(fù)雜井眼條件的固井質(zhì)量具有重大意義。

3）簡(jiǎn)易控壓固井相較于精細(xì)控壓固井工藝，具有更強(qiáng)的靈活性和經(jīng)濟(jì)性，對(duì)于油氣水顯示不活躍且易漏的井可以推廣應(yīng)用。將井筒壓力釋放，提高施工排量，可有效提高環(huán)空頂替效率和固井質(zhì)量。