川東北地區(qū)長(zhǎng)封固段窄間隙技術(shù)套管固井應(yīng)用情況分析

1、川東北地區(qū)長(zhǎng)封固段窄間隙技術(shù)套管川東北地區(qū)長(zhǎng)封固段窄間隙技術(shù)套管 固井應(yīng)用情況分析固井應(yīng)用情況分析勝利黃河固井公司勝利黃河固井公司2007年年7月月前言前言 川東北地區(qū)是中石化油氣勘探開(kāi)發(fā)的重要接替陣地川東北地區(qū)是中石化油氣勘探開(kāi)發(fā)的重要接替陣地, 2002年底第年底第一口完成井毛壩一口完成井毛壩1井在飛仙關(guān)三段發(fā)現(xiàn)了高產(chǎn)天然氣層后，川東北勘井在飛仙關(guān)三段發(fā)現(xiàn)了高產(chǎn)天然氣層后，川東北勘探開(kāi)發(fā)相繼取得了重大突破。川東北地區(qū)是以含天然氣為主的碳酸探開(kāi)發(fā)相繼取得了重大突破。川東北地區(qū)是以含天然氣為主的碳酸鹽巖裂縫性油氣藏，由于四川盆地的壓扭性特點(diǎn)，呈現(xiàn)出諸多復(fù)雜鹽巖裂縫性油氣藏，由于四川盆地的壓扭性

2、特點(diǎn)，呈現(xiàn)出諸多復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造特征，為完井、固井工程帶來(lái)了許多難題的地質(zhì)構(gòu)造特征，為完井、固井工程帶來(lái)了許多難題, “兩多三大三兩多三大三高一深長(zhǎng)高一深長(zhǎng)”高度概括了川東地區(qū)的固井技術(shù)特點(diǎn)。勝利黃河固井公高度概括了川東地區(qū)的固井技術(shù)特點(diǎn)。勝利黃河固井公司自司自2001年進(jìn)入川東北以來(lái)，累計(jì)完成各類固井施工年進(jìn)入川東北以來(lái)，累計(jì)完成各類固井施工120余井次，現(xiàn)余井次，現(xiàn)場(chǎng)首次應(yīng)用場(chǎng)首次應(yīng)用2.45g/cm3的高密度水泥漿體系解決了河壩的高密度水泥漿體系解決了河壩1井異常高壓地井異常高壓地層固井等技術(shù)難題層固井等技術(shù)難題,積累了一些較為成功的經(jīng)驗(yàn)。積累了一些較為成功的經(jīng)驗(yàn)。 川東北海相氣井井身結(jié)構(gòu)

3、川東北海相氣井井身結(jié)構(gòu)660.4 mm鉆頭 508.0 mm套管 (50-200m)444.5/406.4mm鉆頭339.7mm套管(800-2000m)311.1/314.1mm鉆頭273.1mm套管(2800-4300m) 241.3mm鉆頭 193.7mm套管 (或215.9mm鉆頭 193.7mm套管)165.1mm鉆頭 146.1mm套管主要內(nèi)容主要內(nèi)容一、固井技術(shù)難點(diǎn)一、固井技術(shù)難點(diǎn) 二、技術(shù)對(duì)策二、技術(shù)對(duì)策 三、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用三、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用 四、存在問(wèn)題及下步工作重點(diǎn)四、存在問(wèn)題及下步工作重點(diǎn) 一、技術(shù)難點(diǎn)一、技術(shù)難點(diǎn) 1、長(zhǎng)封固段固井(封隔段長(zhǎng)達(dá)2800-4300m)，水泥量大。 （1

4、）易發(fā)生鉆井液連續(xù)竄槽； （2）易砂堵蹩泵； （3）水泥漿易脫水稠化； （4）易壓漏地層； （5）候凝時(shí)水泥漿失重； （6）大水泥量固井施工對(duì)裝備要求高。 一、技術(shù)難點(diǎn)一、技術(shù)難點(diǎn)2、地層承壓能力低。（1）裸眼井段長(zhǎng)，各種原因引發(fā)漏失情況增多；（2）低承壓能力不支持常規(guī)的固井方式，經(jīng)常導(dǎo)致水泥低返；（3）要面臨高壓井控，兩級(jí)注水泥暫不能成為解決地層承壓能力低和水泥低返問(wèn)題的技術(shù)支撐。 一、技術(shù)難點(diǎn)一、技術(shù)難點(diǎn)3、裸眼壓力窗口窄。 （1）平衡壓力固井設(shè)計(jì)，施工難度大；（2）控制流變參數(shù)影響頂替效率，影響固井質(zhì)量。 一、技術(shù)難點(diǎn)一、技術(shù)難點(diǎn)4、窄環(huán)空間隙固井(套管本體與環(huán)空間隙19mm或20.5m

5、m，接箍與環(huán)空間隙9.05mm或10.55mm)。 （1）非常規(guī)尺寸工具配套難度大； （2）下套管難度大，易引起粘卡和漏失；（3）套管不易居中；（4）循環(huán)壓耗大，頂替效率低；（5）水泥環(huán)強(qiáng)度低。 二、技術(shù)對(duì)策二、技術(shù)對(duì)策1、長(zhǎng)封固段低壓漏失井固井工藝技術(shù) （1）長(zhǎng)封固段固井工藝 a.推廣多級(jí)注水泥技術(shù) 雙級(jí)或多級(jí)注水泥是解決長(zhǎng)封固段井的成熟辦法。 b.反注水泥 在一些長(zhǎng)封固段漏失井中可采用雙級(jí)注水泥加反注 水泥技術(shù)，可有效解決長(zhǎng)封固段井施工問(wèn)題。 c. 平衡壓力固井設(shè)計(jì)二、技術(shù)對(duì)策二、技術(shù)對(duì)策（2）低密度水泥漿體系 低密度水泥漿體系配合多級(jí)注水泥工藝能更好地解決長(zhǎng)封固段井特別是滲透性漏失的長(zhǎng)封

6、固段固井問(wèn)題。 領(lǐng)漿低密度水泥領(lǐng)漿低密度水泥封固段封固段 尾漿高密度水泥尾漿高密度水泥封固段封固段二、技術(shù)對(duì)策二、技術(shù)對(duì)策增強(qiáng)增塑低密度水泥漿體系增強(qiáng)增塑低密度水泥漿體系 1.漂珠顆粒 2.水泥顆粒 3.自制的顆粒級(jí)配增強(qiáng)外摻料 4.微硅顆粒四級(jí)顆粒級(jí)配增強(qiáng)體系四級(jí)顆粒級(jí)配增強(qiáng)體系二、技術(shù)對(duì)策二、技術(shù)對(duì)策水泥漿性能試驗(yàn)：水泥漿性能試驗(yàn)：配方失水量ml流變性游離水%初始稠度Bc稠化時(shí)間， minSPNpoNK50 Bc100Bc常壓，75110.50.1335 5.36550.572.1035微161171422.1128.50.1255.46430.57562.14410161161401.6

7、5390.1215 5.36550.56521.98750131011382.7948.50.125.110.56381.9738013971282.27注：養(yǎng)護(hù)溫度皆為75二、技術(shù)對(duì)策二、技術(shù)對(duì)策 強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：配方漿體密度g/cm3抗壓強(qiáng)度，MPa抗折強(qiáng)度，MPa膠結(jié)強(qiáng)度，MPa常壓增壓常壓常壓38 75 75/21MPa38 75 38 75 11.197.2525.220.832.423.360.6430.753A1.194.1210.899.111.412.050.4210.5121.228.0824.9521.932.582.880.6980.753B1.225.11

8、2.5611.031.71.960.480.57531.268.8325.0322.272.873.130.8060.803C1.265.6313.0111.821.912.430.6130.68241.299.3627.324.923.183.840.9120.953D1.296.0813.9112.812.232.750.6920.759注：養(yǎng)護(hù)時(shí)間皆為36h。二、技術(shù)對(duì)策二、技術(shù)對(duì)策實(shí)驗(yàn)條件：9060MPa0:001:002:003:004:005:00Time (HH:MM)0306090120150180210240270300Temperature (C)0306090120150

9、180210240270300Pressure (MPa)0102030405060708090100Consistency (Bc)稠化曲線稠化曲線1 實(shí)驗(yàn)條件實(shí)驗(yàn)條件9060MPa 二、技術(shù)對(duì)策二、技術(shù)對(duì)策0:000:301:001:302:002:30Time (HH:MM)020406080100120140160180200220240260280300Temperature ()020406080100120140160180200220240260280300Pressure (MPa)0102030405060708090100Consistency (Bc)稠化曲線稠化曲線2

10、 實(shí)驗(yàn)條件實(shí)驗(yàn)條件8040MPa 二、技術(shù)對(duì)策二、技術(shù)對(duì)策0:000:301:001:302:002:303:003:304:00Time (HH:MM)020406080100120140160180200Temperature ()020406080100120140160180200Pressure (MPa)0102030405060708090100Consistency (Bc)稠化曲線稠化曲線3 實(shí)驗(yàn)條件實(shí)驗(yàn)條件11070MPa 二、技術(shù)對(duì)策二、技術(shù)對(duì)策水泥漿密度1.921.191.221.261.29滲透率MD0.0580000水泥石滲透率實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：水泥石滲透率實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：水泥漿

11、失水、自由水試驗(yàn)：水泥漿失水、自由水試驗(yàn)： 密度,g/cm31.201.251.301.401.50失水量，ml10.29.08.52418游離水，%微0000二、技術(shù)對(duì)策二、技術(shù)對(duì)策 增強(qiáng)增塑低密度水泥漿體系特點(diǎn)：增強(qiáng)增塑低密度水泥漿體系特點(diǎn)：（1）漿體均勻，穩(wěn)定，無(wú)沉降；（2）失水低，析水接近于零；（3）稠化初始稠度較低，稠化過(guò)渡時(shí)間較短；（4）水泥石強(qiáng)度高，早期強(qiáng)度上升快；（5）水泥石具有良好的密實(shí)性和抗?jié)B性能。二、技術(shù)對(duì)策二、技術(shù)對(duì)策 2、長(zhǎng)封固段低壓漏失井配套技術(shù)措施、長(zhǎng)封固段低壓漏失井配套技術(shù)措施（1）采取先期堵漏措施，提高地層承壓能力；（2）下套管操作及固井施工控制好設(shè)計(jì)參數(shù)；（

12、3）采用油井水泥外摻料自動(dòng)干混工藝技術(shù)。二、技術(shù)對(duì)策二、技術(shù)對(duì)策3、窄間隙固井工藝?yán)碚撗芯俊⒄g隙固井工藝?yán)碚撗芯?（1） 水泥漿失水 水泥漿30min最大失水量公式： 水泥漿的實(shí)際30min失水量大于30min最大失水量，則固井時(shí)理論上就會(huì)發(fā)生水泥漿脫水而橋堵環(huán)形空間。 cchchclDDQDfQ)(548212230二、技術(shù)對(duì)策二、技術(shù)對(duì)策 （2）窄間隙井頂替效率窄間隙井頂替效率水泥漿流速大于鉆井液流速時(shí)的牽引力 阻力 推動(dòng)力 活動(dòng)套管產(chǎn)生的牽引力 水泥漿流動(dòng)的壓力降 水泥漿 水泥漿密度大于鉆井液密度時(shí)的浮力泥漿 套管靠近井壁 鉆井液的粘度和靜切力圖2 “竄槽”鉆井液受力情況示意圖二、技術(shù)

13、對(duì)策二、技術(shù)對(duì)策提高頂替效率采用以下措施： a、活動(dòng)套管； b、調(diào)整鉆井液性能； c、套管居中度在67%以上； d、合理設(shè)計(jì)施工排量； e、套管帶刮泥器。二、技術(shù)對(duì)策二、技術(shù)對(duì)策 4、窄間隙固井配套技術(shù)措施、窄間隙固井配套技術(shù)措施（1）電測(cè)后通井，對(duì)縮徑、阻、卡井段劃眼；（2）通井循環(huán)時(shí)采用10m3攜砂液清洗井眼；（3）下套管及固井施工參數(shù)嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)要求。二、技術(shù)對(duì)策二、技術(shù)對(duì)策 5、井下工具附件的特殊性、井下工具附件的特殊性（1）井下工具附件新型材質(zhì)、新型密封材料，能夠抗CO2和H2S腐蝕；（2）套管附件扣型保持為氣密封扣；（3）采用多膠塞系統(tǒng)，降低頂替水泥漿污染；（4）懸掛器要懸掛能力和

14、過(guò)水面積最大化，分級(jí)箍保證外徑的最小化；（5）套管附件及回壓凡爾的螺紋要嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)使用絲扣膠。 三、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用三、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用 P4-2井井273.1mm雙級(jí)技套固井雙級(jí)技套固井 1、井身結(jié)構(gòu)：開(kāi)鉆次序鉆頭尺寸mm井深m套管尺寸mm下深 m封固井段m備注導(dǎo)管660.432508320-32二開(kāi)裸眼段二開(kāi)裸眼段與技套環(huán)空與技套環(huán)空間隙間隙26.4mm一開(kāi)406.4602339.7601.50-601.5二開(kāi)314.14235273.142300-4230三、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用三、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用 P4-2井井273.1mm雙級(jí)技套固井雙級(jí)技套固井2、鉆進(jìn)復(fù)雜情況： 鉆進(jìn)至井深3231.70m，氣測(cè)值上升，循環(huán)加重鉆井液

15、至密度1.50 g/cm3；鉆進(jìn)至井深3240.32m，鉆井液密度加至1.62g/cm3，后進(jìn)行短起下鉆作業(yè)中發(fā)生井漏，期間累計(jì)注入堵漏鉆井液860多方。三、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用三、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用 P4-2井井273.1mm雙級(jí)技套固井雙級(jí)技套固井 3、技術(shù)難點(diǎn)： a. 273.1mm套管下深4230m，是普光氣田最深的一口井，套管下入風(fēng)險(xiǎn)大； b. 封固段長(zhǎng)，防漏難度大； c. 套管與井眼環(huán)空間隙?。ōh(huán)空間隙26.4mm）； d. 3230-3260m氣層比較活躍，防止氣竄； e. 地層壓力窗口窄，壓穩(wěn)與防竄兼顧。三、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用三、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用 P4-2井井273.1mm雙級(jí)技套固井雙級(jí)技套固井 4、固井方案及工藝措施：（1）分級(jí)固井，采用兩凝水泥漿體系；（2）采取試下套管摸清井眼狀況；（3）選用高性能沖洗液、加重隔離液；（4）采用攜砂液洗井；（5）合理設(shè)計(jì)施工排量，采用塞流、紊流及復(fù)合頂替技術(shù)，提高頂替效率，保證井下施工安全。 該井固井質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì)。該井固井質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì)。四、存在問(wèn)題及下步工作重點(diǎn)四、存在問(wèn)題及下步工作重點(diǎn) 1、部分長(zhǎng)封固段技術(shù)套管建議使用雙級(jí)固井；2、采用新技術(shù)、新材料加強(qiáng)地層承壓堵漏工作；3、解決長(zhǎng)封固段頂部水泥石強(qiáng)度發(fā)展慢的問(wèn)題；4、解決低密度水泥漿的防氣竄問(wèn)題；5、對(duì)窄間隙固井工藝技術(shù)還要持續(xù)深入研究并