印尼馬都拉區(qū)塊高壓水泥漿固井技術(shù)

1、印尼馬都拉地區(qū)高壓井固井技術(shù)摘 要：印尼馬都拉區(qū)塊是petrochina與印尼國家石油公司合作的項目，該地區(qū)地 層情況復(fù)雜，天然氣豐富且氣體活躍，地層壓力高，安全窗口相對較窄，套管串結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 尤其是尾管固井時懸掛器過留面積小、工藝流程繁瑣、施工難度高，固井風險大，其他外國 公司在此區(qū)塊沒有按照設(shè)計完成一口井施工。2009-2010年，渤海鉆探第二固井公司共完成 dolang-dolangttl, dungokttl, madederop#1井3 口探井的固井施工，通過精心組織、精心 設(shè)計、精心施工，采用平衡壓力固井、優(yōu)選水泥漿體系，優(yōu)選隔離液體系，釆用防氣竄固井 和尾管固井等綜合配套固井工藝

2、技術(shù)，實施效果顯著。主題詞：印尼馬都拉高壓氣體高密度水泥漿防氣竄固井前s印尼馬都拉區(qū)塊地質(zhì)條件極為復(fù)雜，地層存在多壓力系統(tǒng)，氣測值活躍。管 串結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工藝流程繁瑣、施工難度高、固井風險大，為保證該區(qū)塊固井質(zhì)量, 固井公司根據(jù)現(xiàn)場實際鉆井情況優(yōu)選水泥漿體系、前置液、優(yōu)質(zhì)漿，合理優(yōu)化套 管附件，科學(xué)進行固井設(shè)計和施工模擬，成功完成了 dolang-dolang#1, dungok#1, madederop#1井3 口探井的固井施工，固井質(zhì)量滿足了工程要求。一、固井難點1 地質(zhì)條件復(fù)雜，存在高溫高壓，地層壓力安全窗口相對較窄，因此，水 泥漿密度選擇困難。由于地層存在多壓力體系，因此對鉆井液綜合性能

3、要求高。 如dolaxg-dolaxg#1油層固井前鉆井液密度達到了 l91g/cnf,鉆進過程中一直 發(fā)生漏失，共計漏失800代,鉆井過程中氣測值70%-80%； madederop#! * 177. 8mm 尾管固井前鉆井液密度達到了 1.90 g/cm3, o2由于完鉆時氣測值高，因此鉆井液密度也高，而且在鉆井過程屮又加了油 層保護劑和潤滑劑，使鉆井液的靜切力、動切力、粘度很高，流動性差，導(dǎo)致下 套管過程中或下完套管后容易發(fā)牛井漏，循環(huán)洗井的排量無法達到固井設(shè)計要 求，因此無法有效的清除井虛泥餅，頂替效率低，固井質(zhì)量無法保證。3由于鉆井施工周期比較長，泥漿密度高，形成的井徑極不規(guī)則，對固

4、井影 響比較大。4. 高密度水泥漿對外加劑，水泥漿性能要求高。高密度固井施工工藝復(fù)雜, 發(fā)生事故的概率高。5尾管固井時，由于環(huán)空間隙小，注水泥漿量少，形成的水泥環(huán)薄，所以， 要求水泥漿必須具有穩(wěn)定性好、失水量低、早期強度形成快、水泥石收縮率低的 特點。6.小間隙的環(huán)空過流面積小（特別是在懸掛器座掛后懸掛器卡瓦卡套管處通 道更小）、采用紊流頂替技術(shù)，施工壓力高，在注替過程中容易出現(xiàn)環(huán)空憋堵或 蹩漏地層，導(dǎo)致固井失敗。二、采取針對性技術(shù)措施1、優(yōu)選水泥漿體系：保證水泥漿具有穩(wěn)定性好、低失水、零析水和早期強 度形成快等特點。馬都拉區(qū)塊全部采用膠乳防氣竄體系，通過加入一定比例的鐵 礦粉來提高水泥漿的密

5、度，鐵礦粉最高比例加到30%,相應(yīng)水泥漿密度達到2. lg/cm3以上。同時通過調(diào)節(jié)鐵礦粉和外加劑的加量，使水泥凝固后達到更高的 強度，通過不同配方的實驗，以達到良好的水泥漿性能。2、合理選取前置液和引導(dǎo)漿：前置液和引導(dǎo)漿必須具有能清洗油性鉆井液的 特性，保證與水泥漿有很好的相容性。通過研究，i古i井過程中加入兩種類型的隔 離液，一種隔離液有清洗井壁和隔離效果，另一種隔離液與水泥漿和鉆井液有良 好的配伍性，因此，通過使用增加隔離液的使用數(shù)量，提高了對井壁和套管壁的 沖洗效果和頂替效率，改善一、二界面水泥環(huán)膠結(jié)質(zhì)量。3、由于馬都拉區(qū)塊地層活躍，氣測值高達70%-80%,因此鉆井液密度也高， 通過

6、在水泥漿中加入良好的降失水劑、同時應(yīng)用防氣竄劑bzl-101,并合理調(diào)配 其他外加劑的加量，延遲水泥漿膠凝形成，延長液態(tài)膠凝時間，嚴格控制api 失水量和析水，從而減少水泥石體積收縮。通過改善了水泥石的微觀結(jié)構(gòu)，使z 致密、不滲透、氣密性好，提高了水泥漿在候凝過程中的防氣竄能力。4、選擇合理頂替排量，防止井漏的發(fā)牛。如dungok#1井e2445mni的頂替 排量達到2. 3-2. 5m7min,其相應(yīng)環(huán)空返速0. 9-lm/s, 4）177. 8mm尾管頂替排量 達到1. 1-1. 3m7min,相應(yīng)環(huán)空返速環(huán)空返速11. 2m/s,基本上達到紊流頂替， 針對馬都拉區(qū)塊地層存在漏失特點，在合

7、理選擇頂替排量的前提下，采用雙凝水 泥漿體系固井，即緩凝水泥漿+速凝水泥漿，這樣不僅能保證固井質(zhì)量，而且又 能夠使速凝水泥漿快速封固下部易漏地層。5、強化井眼清潔，提高固井質(zhì)量。在壓力允許的范圍內(nèi)采用紊流洗井，調(diào) 整泥漿性能，有效清洗虛泥餅，保證井眼干凈、穩(wěn)定。6、科學(xué)設(shè)計固井施工方案，提前模擬施工過程。尾管固井吋，采用紊流頂 替技術(shù)和不留水泥塞固井技術(shù)，縮短完井周期。三、水泥漿體系的優(yōu)選1、優(yōu)選水泥漿密度水泥漿密度要高于鉆井液密度至少0. 12g/cm30.24 g/cm3,以保證水泥漿 頂替效率。與鉆井液有較為合理的密度差，緩解由于''u型管效應(yīng)過大引發(fā)井 漏和環(huán)空蹩堵，為

8、井下安全提供了技術(shù)保障。同時對水泥漿的領(lǐng)漿、尾漿的密度 組合提出設(shè)計要求，使水泥漿上下密度差小于0. 025g/cm:1o如dolang-dolangttl 177.8mm油層完井鉆井液密度1. 91g/cm3,選用的隔離液密度1.94 g/cm3,水 泥漿密度2. 10 g/cm3的高密度水泥漿。通過調(diào)節(jié)鐵礦粉和外加劑的加量，使水 泥凝固后達到更高的強度。2、控制水泥漿失水和析水從施工工藝角度看，在通過滲透層時，水泥漿在環(huán)空動液柱與地層壓差的作 用下，將產(chǎn)生滲透性漏失。水泥漿失水還會使水泥漿流變性變差，降低水泥漿的 頂替效率。因此在平衡壓力固井的防氣竄以及水泥漿“失重”控制方面，水泥漿 失水

9、量、析水量是兩個重要指標。馬都拉區(qū)塊井失水都控制在40-43s之間，析 水為零。3、水泥漿稠化時間的設(shè)計水泥漿的稠化時間要考慮水泥漿在井底和水泥返高處的的溫度差的影響，稠 化時間要滿足整個固井注替時間的要求。稠化時間短，可能發(fā)牛蹩高壓“灌香腸”。 稠化時間長，則影響水泥石早期強度，加劇高壓油氣上竄。因此，馬都拉區(qū)塊井 一般根據(jù)地層情況，是否有異常高溫高壓情況設(shè)計稠化時間，稠化時間一般為安 全施工時間上附加60-120mino4、水泥石抗壓強度的設(shè)計：水泥石抗壓強度決定了一口井壽命的長短，印尼roda-g級水泥石抗壓強度 設(shè)計能夠滿足封固要求、高密度水泥漿抗壓強度一般大于16mpa/90

10、6;c 24h,中 高密度水泥石抗壓強度大于15mpa 24h. 90°co5、水泥漿流變性設(shè)計：水泥漿頂替效率的高低、膠結(jié)結(jié)構(gòu)的形成基本取決于水泥漿各項流變參數(shù)。 固井吋要求水泥漿屈服值要大于鉆井液屈服值。水泥漿塑性粘度控制在 20mpa. s,屈服值15pa左右為宜。適當減小鉆井液的流性指數(shù)至0.4-5,可提 高水泥漿的頂替效率。適當增加水泥漿的稠度系數(shù)至0. 2-0. 4 pa. sn,降低鉆井 液稠度系數(shù)，提高水泥漿頂替效率。所采用的水泥漿體系增加了液降，膠乳等加 量，使體系具有：a、水泥漿漿體穩(wěn)定性與流變性好，具有良好的防漏、防氣竄 能力；b、失水量、析水量小(失水量w50

11、ml)、析水量趨于零)；c、水泥漿稠化 曲線好、稠化過渡時間、短抗竄能力強；d、水泥石早期強度發(fā)展快和抗壓強度 高以及水泥石致密性高，大大提高了水泥石膠結(jié)質(zhì)量。具體性能指標見下表1、 表2。表1、dung0k#!井4> 127mm尾管水泥漿體系及性能干水泥類型roda-g 級密度(g/cm3)1. 78配方roda-g 級+硅粉+bzl-101+bxf-101+bxr-101+bzp102+bzp101試驗條件循環(huán)溫度(“0127養(yǎng)護溫度(”c)113試驗壓力(mpa)48養(yǎng)護壓力(mpa)21實測性能api失水量(ml)48可泵時間(min)24924hr抗壓強度(mpa)18稠化時間

12、(min)26148hr抗壓強度(mpa)19.5表2、dolang-dolangttl 4)177. 8mm套管水泥漿體系及性能干水泥類型owc-g密度(g/cm3)2. 1配方roda-g 級+鐵礦粉+bzd201+bzf101+bzr101+bzl101+bzp102+bzp101試驗條件循環(huán)溫度(°c)77養(yǎng)護溫度(°c)77試驗壓力(mpa)25養(yǎng)護壓力(mpa)常壓實測性能apt失水量(ml)42可泵時間(min)31948hr抗壓強度(mpa)14.8稠化時間(min)336四、隔離液的優(yōu)選五、在固井施工中，無論是水基、油基或其它類型的鉆井液與水泥漿都是不相

13、容的。如果水泥漿與鉆井液直接接觸，鉆井液將發(fā)生水泥侵，水泥漿會受到鉆井 液的污染而產(chǎn)生粘稠團塊狀絮凝物質(zhì)，影響頂替效率，造成水泥漿竄槽，影響封 固質(zhì)量。嚴重時還會造成蹩堵而壓漏地層或灌香腸等固井事故。我們選擇的隔離 液具有沖洗和隔離泥漿、水泥漿的雙重作用，通過各口井各層套管固井的摸索， 我們逐步改善隔離液的配方，增加隔離液的用量，提高了對井壁和套管壁的沖洗 效果和頂替效率，改善一、二界面水泥環(huán)膠結(jié)強度和膠結(jié)質(zhì)量。如dungok#1井 5寸尾管鉆井液密度1. 65 g/cm3,采用兩種密度的隔離液，隔離液之間有壓差。保 證良好的清洗，隔離和壓穩(wěn)效果。見表3：前置液類型前置液密度(g/cn?)實際

14、用量(m3)領(lǐng)隔離液1. 713.2尾隔離液1. 773.2配方barite+bzs201+bzs102+bzf101+bzpl02+h20失水(ml)5857與鉆井液，水泥漿污染實驗無污染無污染見表3 dungok#!井4)177. 8mm尾管隔離液使用情況eh井實例:madederop#!井4)177. 8mm尾管固井1、基本情況madederopl井是位于印度尼西亞馬都拉區(qū)塊的一口深探井，設(shè)計井深 2584.7m, <1)127mm尾管完鉆井深2686. 8m0該井具有地層壓力系數(shù)高、地溫梯度 高、地層情況復(fù)雜等特點。2、井身結(jié)構(gòu)井身結(jié)構(gòu)：660. dnini 鉆頭 x 306m+

15、 <t> 508mm 套管x 303m+ 444. 5mm 鉆頭 x 1435. 6m+ <i>339. 7mm 套管 x1432. 2+(1)244. 5mm 鉆頭 x 1985. 5m+ *177. 8nun 套管 x 1979. 8+ *215. 9mm 鉆頭x2686. 8m + 4)177. 8mn)尾管 x 1938. 5-2685. 3m；3、鉆井液性能名稱：聚合物(i古i井前泥漿性能)密度：1.89 g/cm3,粘度 65s,泥餅:0.5mm,濾失 4. 2ml/30min,含砂 0 3%ph 值:9, n 值 0. 65, k 值 0. 18。4、水泥

16、漿用量：水泥漿密度返深注入水泥漿量名稱(g/cm3)(m)(m3)清掃漿1.91709. 54尾漿2.04193& 519. 085、前置液用量及配方:釆用2種類型隔離液,領(lǐng)隔離液密度1. 905 g/cm3,實際用量4. 77m3,占環(huán)空 高度365m,領(lǐng)隔離液密度1.905 g/cm3,實際用量4. 77m3,占環(huán)空高度365m,配 方：barite+bzs201+bzs102+bzf101+bzp102+ h206、水泥漿配方與性能干水泥類型r0da-g 級密度(g/cm3)2. 04配方roda-g級+硅粉+hemat1te+bcw-500s+bxe-200l+bct-800l

17、+d50+g603+bxr-200l試驗條件循環(huán)溫度(°c)110養(yǎng)護溫度(f)110試驗壓力(mpa)55養(yǎng)護壓力(mpa)21實測性能api失水量(ml)55可泵時間(min)25824hr抗壓強度(mpa)17.3稠化時間(min)26948hr抗壓強度(mpa)19.2茴(1) 固井前地面管匯試壓34. 5 mpa,不刺不漏后開始施工。(2) 用水泥車注隔離液9. 54m3,密度1.91 g/cm3,排量為0. 6-0. 7m7mino(3) 用水泥車注入清掃漿9. 54m3,密度1.92 g/cm3,排量0. 6-0. 7m7mino(4) 用水泥車注入水泥漿19. 08m

18、3,密度2.04 g/cm3,排量0. 6-0. 8m7mino(5) 壓膠塞。(6) 替泥漿和碰壓:用水泥車替泥漿31. 3 m3 ,頂替排量為0. 7-1.0 m7mino 碰壓14mpao(7) 放空：碰壓后穩(wěn)壓lomin,釋放壓力至0,并觀察回流情況。(8) 上提屮心管，座封封隔器，起鉆。(9) 正循環(huán)多余水泥，排量0.71.4 m7min,共循環(huán)岀水泥約8卅。(10) 候凝48h后測聲幅。8、固井質(zhì)量及分析i古i井質(zhì)量合格。madcdcropl井是馬都拉區(qū)塊繼成功完成dungokl井尾管固井后的第二口尾 管井，該井油氣顯示良好，是一口甲方高度重視的預(yù)探井。該井屬小間隙尾管固 井，懸掛

19、器座掛后過流面積小，施工壓力較高，固井過程中容易發(fā)牛環(huán)空憋堵和 蹩漏地層。并且該井井溫較高，對水泥漿性能要求高。完井鉆井液密度高達1.89 g/cm3,對新型高密度水泥漿體系是一個考驗，要做好防氣竄、防止強度退化， 保證尾管施工安全等多方面考慮。針對以上固井難點，采取的措施：1. 該井鉆井液密度為1.89 g/cm3,合理選擇水泥漿的密度，采用2. 04 g/cn?的 高密度水泥漿固井。2. 為保證2. 04 g/cm3的高密度水泥漿具有良好的穩(wěn)定性和強度耍求。積極向甲 方建議采用新型加重材料bcw-500so3. 采用兩種相同密度的加重隔離液，在領(lǐng)隔離液加入清洗劑，而尾隔離液則不 力u,同時增大隔離液用量(9. 54m3),既提高了沖洗的效率，又保證了隔離的 效果。4、增加t 9. 54m3密度1. 92 g/cm3的清掃漿,有效的起到了清掃效