復(fù)雜條件下的固井技術(shù)1

復(fù)雜條件下的固井技術(shù)黃河鉆井總公司李延偉liyanwei719.slyt@內(nèi)容一、固井施工復(fù)雜情況與質(zhì)量問(wèn)題概述二、解決固井復(fù)雜問(wèn)題的途徑三、復(fù)雜條件下的固井工藝技術(shù)四、有關(guān)問(wèn)題的探討固井作業(yè)的目的封隔油/氣/水層，防止層間互竄支撐套管，保護(hù)井眼封隔異常壓力地層，以利于安全鉆進(jìn)安裝井口需要進(jìn)行增產(chǎn)措施的需要目標(biāo)：替凈、封嚴(yán)

一、固井施工復(fù)雜情況和質(zhì)量問(wèn)題固井施工過(guò)程：憋泵井漏替空工具異常倒返管串泄漏固井質(zhì)量問(wèn)題：油氣水層漏封層間封隔質(zhì)量差第二界面質(zhì)量差固井質(zhì)量問(wèn)題主要原因：井漏、憋泵等造成低返頂替效率差造成的水泥漿竄槽水泥膠結(jié)強(qiáng)度差造成的環(huán)空竄流水泥漿失重引起的環(huán)空竄流頂替不干凈造成的油氣上竄通過(guò)兩個(gè)膠結(jié)面的油氣上竄在水泥石內(nèi)部的油氣運(yùn)移影響固井質(zhì)量的因素地層壓力特征井身質(zhì)量：井眼軌跡與規(guī)則程度下套管作業(yè)水泥漿體系與環(huán)空漿柱組合鉆井液、水泥漿的流變性地層巖性特點(diǎn)套管居中度施工參數(shù)：密度、壓力、排量、流態(tài)接觸時(shí)間候凝方式與時(shí)間前置液的沖洗、隔離效果活動(dòng)套管壓穩(wěn)與防漏頂替效率水泥漿體系的性能平衡壓力固井在高效頂替和盡量減少對(duì)產(chǎn)層污染的前提下，將水泥漿成功頂替到設(shè)計(jì)的封固井段，且在注入、頂替直至凝固的全過(guò)程不發(fā)生井漏和地層流體（油、氣、水）的侵入，即實(shí)現(xiàn)全過(guò)程壓力平衡。影響注水泥頂替效率的因素井眼規(guī)則程度和井徑擴(kuò)大率套管居中度井身軌跡頂替流態(tài)和接觸時(shí)間鉆井液及水泥漿的流變性井壁穩(wěn)定性和泥餅質(zhì)量前置液的清洗效果水泥泥漿SmSc套管井眼大井眼頂替過(guò)程出現(xiàn)竄槽不同的套管居中度對(duì)頂替效率的影響二、解決固井質(zhì)量問(wèn)題的途徑平衡地層壓力提高頂替效率固井設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的因素井底壓力及溫度（靜止溫度、循環(huán)溫度）地層孔隙壓力、破裂壓力、漏失壓力梯度鉆進(jìn)參數(shù)、完鉆鉆井液性能及鉆進(jìn)過(guò)程鉆井液性能變化情況井身軌跡、井身結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)井眼直徑與規(guī)則程度鉆井過(guò)程井下復(fù)雜情況及處理鄰井復(fù)雜情況勘探、開(kāi)發(fā)技術(shù)要求目的層位置、鉆遇地層巖性、滲透率、地層流體特征及分布、油氣上竄速度等固井工藝鉆井設(shè)備狀況井場(chǎng)布局及水源狀況注水泥設(shè)備能力和計(jì)量方式其它固井設(shè)計(jì)的目的：減少施工復(fù)雜提高固井質(zhì)量固井復(fù)雜問(wèn)題的應(yīng)對(duì)措施預(yù)見(jiàn)分析可能發(fā)生復(fù)雜情況的因素預(yù)防制定防止復(fù)雜情況發(fā)生的措施預(yù)判施工過(guò)程發(fā)生復(fù)雜情況及時(shí)或提前預(yù)判預(yù)案針對(duì)已發(fā)生的復(fù)雜情況要有相應(yīng)的預(yù)案設(shè)計(jì)階段施工階段固井施工過(guò)程的憋泵原因分析：水泥漿閃凝井壁坍塌、掉塊或沉砂引起的環(huán)空憋堵環(huán)空間隙小水泥漿攜砂引起在小井眼處的擁堵水泥漿受井內(nèi)其它流體污染，部分或全部失去流動(dòng)性水泥漿因失水等原因造成稠化時(shí)間縮短水泥漿流變性差，流動(dòng)摩阻大施工壓力偏高影響正常施工施工中斷造成水泥漿膠凝強(qiáng)度增長(zhǎng)泥巖水化膨脹、高滲透地層失水形成的虛泥餅過(guò)厚堵塞環(huán)空套管串下部結(jié)構(gòu)異常套管內(nèi)落物預(yù)見(jiàn)固井施工過(guò)程的憋泵預(yù)防措施：水泥質(zhì)量符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求優(yōu)化通井措施，減少井底沉砂良好的井身軌跡，降低下套管摩阻和循環(huán)壓耗防止井下落物良好的泥餅質(zhì)量，保持井壁穩(wěn)定改善鉆井液流變性，降低循環(huán)壓耗大排量循環(huán)洗井，減少井底沉砂，循環(huán)壓力穩(wěn)定固井前降低鉆井液粘切，提高循環(huán)效率和頂替效率控制水泥漿失水，改善水泥漿、前置液流變性，避免觸變?cè)O(shè)計(jì)合理的水泥漿稠化時(shí)間提高水泥漿的抗污染能力，避免接觸污染降低套管內(nèi)外靜壓差，降低施工壓力控制注替排量，防止壓力激動(dòng)和砂橋憋泵連續(xù)施工，縮短停泵時(shí)間模擬計(jì)算施工正常壓力變化曲線預(yù)防固井施工過(guò)程的憋泵憋泵現(xiàn)象：固井前循環(huán)壓力不穩(wěn)定停泵時(shí)有回壓固井施工泵壓突然變化或不穩(wěn)定替漿最初起壓力提前井口返出量減小注水泥后期排量偏大施工中斷采取的措施：適當(dāng)降低注替排量出現(xiàn)憋泵時(shí)不宜停泵應(yīng)急替漿準(zhǔn)備：設(shè)備、管線、工具等。預(yù)判預(yù)案固井過(guò)程的井漏原因環(huán)空動(dòng)、靜液柱壓力超過(guò)地層破裂壓力地層承壓能力偏低地層裂縫、斷層發(fā)育水泥漿密度過(guò)高封固井段長(zhǎng)、水泥量大環(huán)空摩阻大施工排量過(guò)大施工過(guò)程的環(huán)空憋泵鉆進(jìn)過(guò)程發(fā)生漏失鄰井發(fā)生的漏失鉆進(jìn)液密度較低預(yù)見(jiàn)固井過(guò)程的井漏防止井漏的措施分級(jí)固井正注反擠下套管前進(jìn)行地層承壓試驗(yàn)，提高地層承壓能力小井眼擴(kuò)孔，增大環(huán)空間隙，減少流動(dòng)阻力采用低密度水泥漿體系，降低環(huán)空靜液柱壓力減少水泥封固段長(zhǎng)度改善鉆井液、前置液、水泥漿的流變性，降低循環(huán)摩阻防止憋泵的措施先期堵漏采用防漏水泥漿體系（纖維等）控制開(kāi)泵壓力，減少壓力激動(dòng)，避免誘發(fā)性井漏預(yù)防固井過(guò)程的井漏發(fā)生井漏的現(xiàn)象：施工壓力突然降低注替壓力不穩(wěn)定井口返出排量減小采取的措施：適當(dāng)降低施工排量減少水泥漿注入量控制注替壓力及時(shí)儲(chǔ)備泥漿，保證替量預(yù)判預(yù)案三、復(fù)雜條件下的固井技術(shù)高溫深井固井長(zhǎng)封固段固井低壓易漏井固井小間隙固井大肚子井眼固井高壓井固井鹽巖層固井水平井固井調(diào)整井固井高溫深井固井應(yīng)考慮的問(wèn)題：井底溫度高對(duì)水泥添加劑的特殊要求水泥添加劑系列的高溫適應(yīng)性大溫差對(duì)封固井段頂部強(qiáng)度的影響水泥漿的高溫流變性、穩(wěn)定性高溫條件下水泥石整體強(qiáng)度發(fā)展可靠的地溫梯度及井底溫度依據(jù)關(guān)于大溫差深井高溫條件下，由于封固井段底部與頂部的溫度差異，造成底部水泥石強(qiáng)度滿足施工要求時(shí)，頂部強(qiáng)度較低或發(fā)展緩慢的現(xiàn)象。長(zhǎng)尾管固井、長(zhǎng)封固段固井相關(guān)因素：封固段長(zhǎng)度水泥外加劑的溫度適用范圍封固段頂部與底部的溫度差異對(duì)循環(huán)溫度的估計(jì)井底溫度160℃頂部溫度90℃領(lǐng)漿尾漿高溫深井固井對(duì)策：水泥漿添加劑應(yīng)有較大的溫度適用范圍模擬水泥漿流經(jīng)溫度變化過(guò)程進(jìn)行領(lǐng)漿稠化時(shí)間實(shí)驗(yàn)采用多凝水泥漿體系避免失重現(xiàn)象大排量充分循環(huán)適當(dāng)降低循環(huán)溫度長(zhǎng)封固段固井應(yīng)考慮的因素：平衡地層壓力設(shè)計(jì)候凝期間的失重現(xiàn)象環(huán)空漿柱組合套管內(nèi)外壓差引起的施工壓力過(guò)高深井高溫大溫差產(chǎn)生的頂部強(qiáng)度發(fā)展緩慢頂替效率與竄槽預(yù)防憋泵和井漏關(guān)于失重水泥在凝固過(guò)程中，環(huán)空水泥漿柱壓力逐漸降低，即水泥的失重。當(dāng)由此引起的環(huán)空液柱壓力低于地層孔隙壓力時(shí)就會(huì)引起油氣上竄。理想的水泥凝固方式：水泥漿自井底而上逐漸凝固，因而不斷有作用于地層的足夠的液柱壓力，從而避免油氣上竄。實(shí)際情況是，由于可能的失重現(xiàn)象的存在，成為竄槽的潛在因素。失重產(chǎn)生的方式：1、水泥凝固過(guò)程，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不斷形成，膠凝強(qiáng)度增加，從而部分阻隔了環(huán)空液柱壓力向地層的有效傳遞，而使高壓的油氣竄入水泥基體內(nèi)。2、環(huán)空橋堵引起失重。3、水泥凝過(guò)程體積收縮引起失重?？朔е氐拇胧┰O(shè)計(jì)合理的水泥封固段長(zhǎng)度。根據(jù)氣竄潛力系數(shù)GFP分析法，對(duì)于單一水泥漿體系，當(dāng)水泥漿柱長(zhǎng)度超過(guò)一定值（最佳封固長(zhǎng)度）后，氣竄的可能性逐步增大。應(yīng)根據(jù)不同的井深、井眼狀況和水泥漿密度，設(shè)計(jì)一種水泥漿體系合理的封固長(zhǎng)度。采用兩凝或多凝水泥漿體系。為避免封固段過(guò)長(zhǎng)引起的膠凝失重，從下而上，各水泥漿體系的稠化時(shí)間逐步延長(zhǎng)?？刂扑酀{的失水量。水泥漿向地層失水形成泥餅是引起橋堵的重要原因，在易滲透地層尤為明顯?？刂旗o膠凝“過(guò)渡時(shí)間”。水泥漿進(jìn)入環(huán)空初期，其靜膠凝強(qiáng)度小于48Pa，仍保持液態(tài)性質(zhì)，能夠順利傳遞液柱壓力，進(jìn)而壓穩(wěn)油氣層；當(dāng)靜膠凝強(qiáng)度大于240Pa，已可以阻止環(huán)空油氣水竄的發(fā)生；而在靜膠凝強(qiáng)度為48～240Pa之間，水泥漿屬于由液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)化期，水泥漿逐步失去傳遞液柱壓力的能力，也是油氣水竄易發(fā)生時(shí)期。長(zhǎng)封固段固井設(shè)計(jì)對(duì)策：實(shí)現(xiàn)平衡壓力固井降低施工難度施工順利、安全合理的流變性、密度梯度，提高頂替效率多凝水泥漿體系合理的膠凝強(qiáng)度發(fā)展梯度，避免環(huán)空水泥漿失重延長(zhǎng)紊流接觸時(shí)間，確保固井質(zhì)量鉆井液沖洗液隔離液領(lǐng)漿中間漿尾漿漏失井固井技術(shù)難點(diǎn)：有時(shí)漏失層位置難以把握低密度水泥漿的穩(wěn)定性和強(qiáng)度發(fā)展?jié)撛诘穆┦эL(fēng)險(xiǎn)阻礙了頂替效率提高水泥返高受到根本影響漏失井固井主要措施：低密度水泥漿體系降低環(huán)空靜液柱壓力改善環(huán)空漿體流變性，降低摩阻先導(dǎo)漿加入防漏增韌材料先前堵漏減少封固段長(zhǎng)度正注反擠分級(jí)注水泥防漏固井工藝漏失井固井分級(jí)箍封隔器盲引鞋分級(jí)箍浮箍盲引鞋水泥傘旋流短節(jié)封隔器—分級(jí)箍注水泥防漏工藝水泥傘—分級(jí)箍注水泥防漏工藝小間隙固井技術(shù)難點(diǎn)：環(huán)空間隙小，套管下入摩阻大常規(guī)扶正器難以下入，套管居中困難環(huán)空流體流動(dòng)摩阻大，施工泵壓高（套管接箍、工具等環(huán)空間隙小，流道面積受限）施工排量受限，影響頂替效率水泥漿在高壓差下的失水易造成憋泵水泥量小，接觸時(shí)間短水泥環(huán)薄與滿足射孔需要的矛盾側(cè)鉆井小尾管固井，懸重、泵壓變化不明顯小間隙固井采取的措施：采用無(wú)接箍套管水泥漿加入增韌材料，提高水泥石抗沖擊性能加大水泥漿量，延長(zhǎng)接觸時(shí)間，提高頂替效率改善鉆井液、前置液、水泥漿的流變性，降低流動(dòng)摩阻條件允許時(shí)下套管前擴(kuò)眼，保證套管順利下入大肚子井眼固井技術(shù)難點(diǎn)：環(huán)空間隙大，套管居中困難，不利于提高頂替效率大井眼易出現(xiàn)泥漿滯留區(qū)，不易被頂替水泥用量大，施工難度高水泥漿易竄槽，與鉆井液接觸污染的幾率高；過(guò)早返出的水泥漿易污染地面鉆井液井壁掉塊、垮塌的風(fēng)險(xiǎn)大大多伴隨較小井眼，易蹩泵滿足充分頂替需要有更長(zhǎng)的接觸時(shí)間大肚子井眼固井對(duì)策：縮小扶正器間距，盡可能提高套管居中度下套管及固井前，充分循環(huán)洗井，盡量清除沉砂、掉塊等調(diào)整鉆井液性能，維護(hù)井壁穩(wěn)定采用旋流發(fā)生器，改善環(huán)空流態(tài)加大水泥漿量，延長(zhǎng)與井壁的接觸時(shí)間控制水泥漿失水，避免井壁吸水膨脹坍塌采用粘性有效層流隔離液，提高驅(qū)替效果活動(dòng)套管高壓井固井主要特點(diǎn)：高密度水泥漿頂替高密度鉆井液的難度大多壓力層系并存導(dǎo)致安全壓力窗口窄，全過(guò)程壓穩(wěn)與防漏、保護(hù)儲(chǔ)層之間的矛盾地層流體易竄入井眼，有井控風(fēng)險(xiǎn)，且影響頂替效率井壁油膜不易清除，影響界面膠結(jié)質(zhì)量必須解決高密度水泥漿的穩(wěn)定性氣體的粘度低，發(fā)生竄流的可能性最大。高壓井固井針對(duì)措施：平衡壓力固井設(shè)計(jì)，全過(guò)程壓穩(wěn)提高水泥漿的防竄性能合理設(shè)計(jì)水泥漿的流變參數(shù)雙凝水泥漿體系紊流沖洗液和驅(qū)油型隔離液體系加重隔離液或前導(dǎo)重漿，防止初期氣竄封隔器應(yīng)用技術(shù)憋壓候凝措施高壓井固井管外封隔器應(yīng)用封隔氣頂，防止干擾產(chǎn)層封堵水層非均質(zhì)油層的分段封隔封堵漏失層對(duì)高壓油氣層的有效封隔射孔完井作業(yè)中的應(yīng)用水泥漿的防竄能力環(huán)空氣竄與水泥漿性能的關(guān)系水泥漿性能質(zhì)量過(guò)低的自由水界面竄槽頂替效率低劣水泥水化作用膠凝強(qiáng)度增大高失水量水泥體積收縮水泥質(zhì)的收縮水泥體內(nèi)竄槽環(huán)空竄流高失水量水泥漿的防竄能力水泥石的體積收縮性硅酸鹽水泥與水反應(yīng)后，其水化反應(yīng)生成物的總體積減少，即水泥石的體積收縮。水泥石的體積收縮造成水泥環(huán)與套管及水泥環(huán)與地層之間的膠結(jié)變差，也可使水泥石內(nèi)部產(chǎn)生裂紋，從而影響固井質(zhì)量。提高水泥漿的防竄能力的途徑：合理設(shè)計(jì)封固段長(zhǎng)度，減少失重影響（根據(jù)氣竄潛力系數(shù)）采用多凝水泥漿體系環(huán)空憋壓候凝可壓縮水泥（發(fā)氣類防氣竄劑）不滲透水泥（膠乳水泥等）直角稠化水泥觸變性水泥延遲膠凝水泥鹽巖層固井以石膏、膏泥巖為主的復(fù)合鹽層以鹽膏、泥巖為主的復(fù)合鹽層含有大段結(jié)晶狀無(wú)機(jī)鹽的純鹽膏層以粘土礦物為主，含有少量鹽和石膏的軟泥巖地層鹽巖層給鉆井工程帶來(lái)的危害：鹽巖塑性流動(dòng)導(dǎo)致井徑縮小，起下鉆阻卡嚴(yán)重，甚至擠毀套管構(gòu)造應(yīng)力加速?gòu)?fù)合鹽層的蠕變和井壁失穩(wěn)鹽溶的結(jié)果井壁掉塊、坍塌在純膏鹽層，鹽溶會(huì)造成井眼局部擴(kuò)大，影響鉆井液性能石膏吸水膨脹導(dǎo)致井眼縮徑充填在泥頁(yè)巖裂縫中的硬石膏吸水膨脹后，則導(dǎo)致井壁剝落、掉塊或垮塌在鹽間和鹽下地層普遍發(fā)育裂縫、孔洞型碳酸鹽巖和滲透性砂巖，易發(fā)生井漏石膏或含石膏的泥巖在井內(nèi)的運(yùn)移垮塌鹽巖層固井對(duì)固井施工和質(zhì)量的影響：高密度水泥漿要滿足常規(guī)要求及沉降穩(wěn)定性高密度鉆井液和水泥漿的流動(dòng)性差，施工壓力高，頂替效率差抗鹽水泥漿體系的穩(wěn)定性差，強(qiáng)度發(fā)展緩慢水泥漿易受鉆井液和地層流體污染井眼條件復(fù)雜，頂替效率難以保證套管下入困難，對(duì)套管強(qiáng)度要求高深井固井的難點(diǎn)高低壓并存，易發(fā)生井涌和井漏鹽巖層固井工藝技術(shù)措施：1.合理的井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在鹽膏層井段采用具有高抗擠強(qiáng)度的套管考慮拉伸、外擠、內(nèi)壓的三軸應(yīng)力套管強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法上層技術(shù)套管應(yīng)盡可能下在復(fù)合鹽層頂部，封隔鹽頂以上的低壓地層。2.進(jìn)行鹽膏層蠕變速率的檢測(cè)和控制以確定安全的下套管作業(yè)時(shí)間，保證套管順利下入確定水泥環(huán)完全形成支撐強(qiáng)度而不致被破壞的時(shí)間，為水泥漿體系的設(shè)計(jì)提供合理依據(jù)調(diào)整鉆井液性能，使之具有一定的抑制蠕變的能力鹽巖層固井3.高密度、抗鹽水泥漿體系高密度水泥漿加重材料和懸浮材料的選型抗鹽水泥漿體系不含鹽的水泥漿

易受溶解進(jìn)入的鹽影響而促凝，或者造成水泥與鹽膏層之間形成溶蝕的裂縫，為油氣上竄提供了通道高含鹽或飽和鹽水水泥漿

可以抑制或防止鹽層溶解，保護(hù)地層完整，強(qiáng)度發(fā)展緩慢，失水量大半飽和或欠飽和的鹽水水泥漿

可以使井壁穩(wěn)定，早期強(qiáng)度發(fā)展較快，但是也會(huì)一定程度上造成井眼沖蝕含鹽10%以下的鹽水，隨著含鹽量的降低，對(duì)水泥促凝比較明顯，含鹽3~5%時(shí)更為顯著而含鹽18%以上的鹽水，對(duì)水泥漿有一定的緩凝作用，水泥石的早期強(qiáng)度形成和強(qiáng)度發(fā)展變慢鹽巖層固井4.合理的環(huán)空液柱組合出發(fā)點(diǎn)：避免水泥候凝過(guò)程引起失重雙凝或多凝的水泥漿柱組合考慮井內(nèi)上下溫差對(duì)水泥石強(qiáng)度發(fā)展的影響合理的密度差、流變性能等，以滿足有效接觸時(shí)間要求5.提高套管的居中度和頂替效率施工參數(shù)設(shè)計(jì)保持套管的居中度（旋流發(fā)生器、扶正器）鉆井液、隔離液和沖洗液的性能6.提供穩(wěn)定規(guī)則的井眼鹽巖層固井實(shí)例：豐深2井鹽膏層7

尾管固井該井95/8

技術(shù)套管下深3001.78m，三開(kāi)81/2

鉆頭鉆至井深5672.62m，鉆井液密度1.93g/cm3。3902~5504m井段鉆遇多個(gè)鹽膏層，5646m至井底發(fā)生多次不同程度的井漏，共漏失107m3，在井底難以建立正常循環(huán)，決定下入7

技術(shù)尾管。鹽巖層固井豐深2井鹽膏層7

尾管固井固井技術(shù)難點(diǎn)：井深，井底溫度高達(dá)200℃。水泥添加劑要滿足高溫條件下水泥漿性能要求，尾管工具附件也應(yīng)具有良好的耐高溫特性。鉆遇大段鹽膏層，且井徑擴(kuò)大率異常超標(biāo)。電測(cè)封固井段環(huán)空容積達(dá)165m3，井徑最大24.92in，平均12.8in，平均井徑擴(kuò)大率50.2%。頂替過(guò)程極易竄槽和混漿。尾管段長(zhǎng)（2800~5640m），工作量大，下套管、尾管座掛和注水泥作業(yè)都潛在風(fēng)險(xiǎn)。尾管重量大，懸掛器要有足夠的懸掛能力。封固段長(zhǎng)，水泥候凝過(guò)程易失重對(duì)鹽膏層段水泥環(huán)質(zhì)量有潛在威脅。井底存在低壓易漏地層，下套管和固井施工過(guò)程易發(fā)生井漏，因此應(yīng)盡可能地提高鉆井液和水泥漿的流動(dòng)性，降低施工壓力，提高頂替效率。鹽巖層固井豐深2井鹽膏層7

尾管固井固井技術(shù)措施：采用半飽和鹽水（18%）水泥漿。水泥中摻入硅粉，以避免水泥在井底高溫下的強(qiáng)度衰退。封固段水泥漿按雙凝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在下部鹽膏層段，采用加重水泥漿封固，設(shè)計(jì)尾漿密度2.05~2.10g/cm3鹽膏層上部井段，采用常規(guī)水泥漿封固，設(shè)計(jì)領(lǐng)漿密度1.95~2.00g/cm3為防止下套管和固井過(guò)程發(fā)生井漏，在鹽膏層以下漏失井段打凝膠塞。套管下過(guò)鹽膏層底界，為鉆開(kāi)下部低壓層創(chuàng)造條件。尾管與上層技術(shù)套管重疊200米，為確保重疊段封固質(zhì)量，在尾管頂部預(yù)留100米水泥塞。采取測(cè)量循環(huán)周的方法，經(jīng)通井期間和下套管后多次測(cè)量，確定封固段環(huán)容。大斜度井及水平井固井水平井及大斜度井固井的特點(diǎn)和難點(diǎn)：1、井身軌跡與套管居中2、鉆井液性能與替凈3、沖洗液和隔離液的性能4、水泥漿體系的性能大斜度井及水平井固井套管居中是提高頂替效率的基本條件，出現(xiàn)任何套管貼近井壁或偏心度過(guò)大，都會(huì)對(duì)頂替效率造成影響；套管柱一旦與井壁接觸，其接觸面積有逐漸增大的趨勢(shì)，合理的扶正器間距可以降低下套管摩阻；下套管摩阻還受到井身軌跡平滑程度、泥餅?zāi)Σ料禂?shù)和套管剛度等的影響。1、井身軌跡與套管居中大斜度井及水平井固井要達(dá)到將封固井段內(nèi)的鉆井液替凈的目的，首先要求鉆井液具有易于被頂替的性能，即具有合適的流變性；一般情況下，在維護(hù)井壁穩(wěn)定、提高鉆井液的動(dòng)塑比（YP/PV）提高攜砂能力的同時(shí)，要求鉆井液具有較低的粘度和切力。2、鉆井液性能與替凈大斜度井及水平井固井2、鉆井液性能與替凈較高的摩阻系數(shù)會(huì)產(chǎn)生較高的循環(huán)和頂替壓力，不利于采用大排量達(dá)到紊流流態(tài)，從而不利于井眼內(nèi)鉆井液的清除。大斜度井及水平井固井3、沖洗液和隔離液的性能在水平井段穿越地層不均質(zhì)、巖性不一致時(shí)，易出現(xiàn)“糖葫蘆”井眼，實(shí)現(xiàn)紊流頂替較為困難，即使較長(zhǎng)的接觸時(shí)間也難以達(dá)到替凈的目的。因此要在井下安全的前提下，盡可能加大前置液注入量，確保足夠的接觸時(shí)間；還要針對(duì)井徑不規(guī)則的特殊問(wèn)題，設(shè)計(jì)合理的隔離液性能，滿足驅(qū)替效果。沖洗液和隔離液除要具有與鉆井液的相容性，改善親水環(huán)境，提高膠結(jié)質(zhì)量的特性外，重要的是要有足夠的接觸時(shí)間，一般要達(dá)到紊流接觸時(shí)間7~10min。大斜度井及水平井固井4、水泥漿體系的性能水平井固井的水泥漿性能應(yīng)滿足以下要求：API失水：≤50ml24h抗壓強(qiáng)度：≥15MPa稠化時(shí)間：有效施工時(shí)間+60~90min游離液：0ml沉降穩(wěn)定性：≤0.02g/cm3大斜度井及水平井固井4、水泥漿體系的性能水平井固井的水泥漿體系除了滿足以上要求外，還要注意：在進(jìn)行失水和游離液測(cè)定時(shí)要模擬水平井條件，將旋轉(zhuǎn)失水儀或測(cè)試量筒傾斜45°進(jìn)行測(cè)量；在同一地層水平穿越井段長(zhǎng)，井底循環(huán)溫度要比常規(guī)溫度要高，一般取井底靜止溫度的85%；EG&GChandler7200型失水儀大斜度井及水平井固井4、水泥漿體系的性能c.水泥漿的靜切力和動(dòng)切力應(yīng)比鉆井液高。d.環(huán)空漿柱組合，特別是前置液與水泥漿的設(shè)計(jì)要考慮平衡壓力固井的需要，既要降低環(huán)空動(dòng)態(tài)液柱壓力，降低流動(dòng)摩阻，避免井漏；又要防止環(huán)空壓力較低造成地層失穩(wěn)，或候凝過(guò)程失重導(dǎo)致地層流體竄入。e.梯度設(shè)計(jì)。泥漿前置液隔離液低密度高密度高密度環(huán)空漿柱組合非常規(guī)油氣水平井固井關(guān)鍵技術(shù)措施1、下套管前通井技術(shù)措施原鉆具模擬套管剛度通井，確保扶正器數(shù)量和套管順利下入；在下套管前不對(duì)鉆井液進(jìn)行大幅度的性能調(diào)整，確保井壁穩(wěn)定；大排量循環(huán)洗井，徹底清洗巖屑床；通井后期，循環(huán)泵壓及返出鉆井液性能穩(wěn)定后，測(cè)循環(huán)周，估算井筒容積，為確定水泥漿量等提供參考依據(jù)；起鉆前在造斜段及水平段注入潤(rùn)滑鉆井液，提高鉆井液潤(rùn)滑性。非常規(guī)油氣水平井固井關(guān)鍵技術(shù)措施2、下套管操作特別要求a.做好下套管作業(yè)前的準(zhǔn)備工作，縮短下套管過(guò)程的停頓時(shí)間；b.逐根灌漿，并縮短鉆井液灌滿的周期，減少中途灌漿的時(shí)間；下入斜井段之前灌滿鉆井液，盡可能保持斜井段及水平段下入的連續(xù)性；c.控制套管下放速度，直井段下放速度保證環(huán)空上返速度小于0.8m/s；進(jìn)入造斜段和水平井段，上返速度小于0.5m/s。下套管主要應(yīng)做到連續(xù)下入，縮短鉆井液靜止時(shí)間，避免過(guò)高的結(jié)構(gòu)力形成，為后期循環(huán)和充分調(diào)整鉆井液性能奠定基礎(chǔ)。非常規(guī)油氣水平井固井關(guān)鍵技術(shù)措施3、扶正器設(shè)計(jì)原則及方法水平段全部采用剛性扶正器，在每?jī)蓚€(gè)壓裂段之間加密扶正器的安放密度；扶正器的位置宜放在井眼較規(guī)則、井壁穩(wěn)定的井段；在井斜、方位變化較大的井段適當(dāng)加扶正器；造斜段采用剛性扶正器與彈性扶正器交替安放的方法。非常規(guī)油氣水平井固井關(guān)鍵技術(shù)措施4、前置液設(shè)計(jì)前置液采用沖洗液+隔離液組合；沖洗液和隔離液的具體數(shù)量分配比例，根據(jù)井壁穩(wěn)定性和泥漿性能合理設(shè)計(jì)；保持鉆井液、隔離液與水泥漿的合理的密度梯度，提高頂替效率。5、水泥漿體系采用多凝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常規(guī)油氣水平井固井關(guān)鍵技術(shù)措施6、循環(huán)洗井及鉆井液性能調(diào)整下完套管后小排量開(kāi)泵頂通，防止壓力激動(dòng)憋漏地層或憋泵；開(kāi)始循環(huán)時(shí)維持下套管前的鉆井液性能，逐步提高循環(huán)排量，待泵壓及鉆井液性能穩(wěn)定后，大排量循環(huán)2周以上；正常循環(huán)時(shí)測(cè)量循環(huán)周，估算井筒容積，與通井時(shí)測(cè)得的井筒容積進(jìn)行對(duì)比，最終確定水泥漿量；在注水泥前的1~2個(gè)循環(huán)周內(nèi)，適當(dāng)降低泥漿的粘度和切力；在井下條件允許的情況下，可在注水泥前注入無(wú)固相或低固相的“新漿”，提高對(duì)原井漿的頂替效率。非常規(guī)油氣水平井固井關(guān)鍵技術(shù)措施7、固井施工過(guò)程控制固井施工參數(shù)的設(shè)計(jì)上要以安全施工和提高頂替效率為出發(fā)點(diǎn)，合理設(shè)計(jì)施工排量。出現(xiàn)“U型管效應(yīng)”時(shí)，環(huán)空返速降低的過(guò)程則存在頂替不充分甚至竄槽的風(fēng)險(xiǎn)，一旦竄槽形成，很難在后期頂替中得以彌補(bǔ)。固井施工過(guò)程在滿足設(shè)計(jì)要求的施工參數(shù)的基礎(chǔ)上，主要應(yīng)保持連續(xù)施工，目的同樣是為減少鉆井液靜止時(shí)間，避免結(jié)構(gòu)力形成，實(shí)現(xiàn)連續(xù)頂替，保證頂替效率。調(diào)整井固井調(diào)整井固井主要難點(diǎn)：長(zhǎng)期注水開(kāi)發(fā)，原有的地層壓力系統(tǒng)破壞，造成層間、層內(nèi)壓力異常，形成多壓力層系共存的狀況。由于注水、開(kāi)發(fā)，地層流體由靜態(tài)變?yōu)閯?dòng)態(tài)，固井后易發(fā)生水竄。高、低壓并存使壓穩(wěn)和防漏的矛盾突出。隔層薄，固井質(zhì)量要求高。調(diào)整井固井應(yīng)對(duì)措施大慶油田的經(jīng)驗(yàn)：“壓穩(wěn)、居中、替凈、密封”重點(diǎn)圍繞“提高水泥的防竄能力，提高頂替效率”膨脹水泥膠乳水泥漿體系高早強(qiáng)水泥固井前至候凝期間注水井停注注水泥塞目的：壓井、封井、堵漏、側(cè)鉆注水泥塞的風(fēng)險(xiǎn)：水泥塞打不住水泥塞強(qiáng)度低，影響側(cè)鉆“插旗桿”蹩泵水泥漿灌鉆桿措施：平衡塞設(shè)計(jì)原則，合理設(shè)計(jì)前、后隔離液合理設(shè)計(jì)水泥漿性能，使其與地層相適應(yīng)水泥塞下面墊稠泥漿足夠的候凝時(shí)間使用分流器，使水泥從側(cè)面流出，減少混漿稠化時(shí)間=預(yù)計(jì)的施工時(shí)間（含循環(huán)、起鉆時(shí)間）+30min隔離液密度比泥漿大0.12~0.24g/cm3準(zhǔn)確把握替量注水泥塞其它應(yīng)注意的問(wèn)題：防止替空或水泥回灌盡量使用同尺寸鉆具頂替量一般在鉆桿內(nèi)預(yù)留一定的高度，防止替過(guò)起鉆至水泥面以上的安全高度，但不能保證鉆桿內(nèi)外完全沒(méi)有水泥循環(huán)時(shí)活動(dòng)鉆具控制起鉆速度，保持連續(xù)正循環(huán)要求水泥漿足夠的稠化時(shí)間反循環(huán)防止水泥漿與泥漿接觸污染鉆井液后置液前置液水泥漿注水泥塞實(shí)例：勝和1井打水泥塞作業(yè)勝和1井57/8

鉆頭鉆至5854.5m完鉆，泥漿密度1.93g/cm3，準(zhǔn)備在5783~5854.5m、5660~5690m、5434~5443m、5287~5298m進(jìn)行分層測(cè)試。第一次測(cè)試時(shí)管串遇卡，魚(yú)頂位置5713m。為進(jìn)行下一步測(cè)試，需注水泥回填魚(yú)頂以上（5713~5690m）井段。水泥塞長(zhǎng)度要準(zhǔn)確控制水泥量較少，易造成混漿，水泥塞質(zhì)量不易保證應(yīng)避免對(duì)其它產(chǎn)層的污染防止水泥漿的污染，確保井眼填充效率小鉆具（31/2

鉆桿）和小井眼（57/8

井眼）施工難度相對(duì)較高注水泥塞施工方案：設(shè)計(jì)水泥塞位置：5713~5690m施工程序：1、注替水泥漿至目的井段2、上提鉆具20~30m，3、繼續(xù)頂替多余水泥漿到第二、第三測(cè)試段之間，即5650~5450m4、起鉆至5450m，循環(huán)IIIIIIIV57/8〞×5854.5m5287m5298m5443m5434m5660m5690m5854.5m5783m3?”鉆桿特殊固井工藝篩管頂部注水泥短回接尾管固井活動(dòng)/旋轉(zhuǎn)套管固井膨脹套管固井篩管頂部注水泥分級(jí)箍封隔器盲板（管）篩管引鞋用于篩管完成井封隔器應(yīng)下至井眼規(guī)則井段，防止水泥下沉一般采用液壓打開(kāi)式分級(jí)箍工藝流程：頂壓，脹開(kāi)封隔器繼續(xù)頂壓，打開(kāi)分級(jí)箍循環(huán)孔固井施工（相當(dāng)于二級(jí)固井）碰壓，關(guān)閉循環(huán)孔候凝尾管篩管頂部注水泥實(shí)例：利678井施工情況懸掛器采用機(jī)械式懸掛方式座掛丟手后下壓8t投球憋壓5,10,12MPa，脹開(kāi)管外封隔器繼續(xù)頂壓21MPa打開(kāi)分級(jí)箍固井施工……碰壓28MPa關(guān)閉分級(jí)箍懸掛器分級(jí)箍封隔器球座浮箍篩管引鞋短回接固井實(shí)例1S84井95/8

套管擠毀情況及補(bǔ)救固井工藝S84井7

尾管下深4450~6415.50m，固井后用57/8

鉆頭掃下塞起鉆至?xí)r多次遇阻。經(jīng)兩次下鉛模檢查核實(shí)，95/8

技術(shù)套管在井深3245.46m和4324.81m處已擠毀變形、斷裂。由于存在被擠毀的95/8

技術(shù)套管，對(duì)下部鉆進(jìn)造成不利因素。若采用全井段回接7

套管，在井深達(dá)6600m以深的情況下進(jìn)行五開(kāi)鉆進(jìn)，安全無(wú)法保證。因此采用7

短回接尾管技術(shù)進(jìn)行補(bǔ)救，達(dá)到既封固擠毀段套管，節(jié)約大量7

套管，又滿足了五開(kāi)鉆進(jìn)要求。短回接固井套管磨銑循環(huán)加重鉆井液，密度由1.18g/cm3調(diào)至1.45g/cm3用

214mm磨鞋磨銑3425.46~3427.05m井段95/8

套管變形處探到7

回接筒后，起鉆換

200mm的新磨鞋磨銑3425.46~3427.35m和4324.81~4327.05m井段（起鉆新磨鞋外徑磨損后為

190mm）下特制專用全鋼銑鞋刮銑清除回接簡(jiǎn)內(nèi)壁殘留水泥，為回接尾管固井做好準(zhǔn)備。短回接尾管管串結(jié)構(gòu)7

套管回接井段為3289.68~4450.52m，套管鋼級(jí)為P110，壁厚11.51mm，總長(zhǎng)1160.84m。管串結(jié)構(gòu)：回接插頭+旋流短節(jié)+浮箍+套管2根+浮箍+套管2根+碰壓球座+套管串+懸掛器總成（液壓式）+5

送入鉆具+水泥頭短回接固井固井施工短回接尾管到位后，循環(huán)試通，回接插頭緩慢插入懸掛器回接簡(jiǎn)，下放尾管100~150kN（即注水泥漿、替漿碰壓后尾管所受到的浮力）；投球憋壓坐掛，倒扣丟手，進(jìn)行固井。注隔離液3.5m3，水泥漿25m3，平均密度1.91g/cm3，替漿48.5m3碰壓。掃塞后，測(cè)聲幅合格。套管試壓20MPa，穩(wěn)壓30min，無(wú)壓降。順利進(jìn)入五開(kāi)鉆進(jìn)，鉆至井深6626.88m完鉆。短回接固井實(shí)例2：S88井短回接尾管固井7〞回接套管頂部7〞分級(jí)箍7〞回接封隔器總成95/8〞×7〞尾管懸掛器95/8〞×5474.66m漏層位置5623~5633m7〞浮箍7〞×6097.92m活動(dòng)/旋轉(zhuǎn)套管固井注替過(guò)程中活動(dòng)套管（上下活動(dòng)或旋轉(zhuǎn)）可以改變環(huán)空液體的流速分布，提高環(huán)空鉆井液的“活性”，減少近壁層效應(yīng)，對(duì)于清除偏心環(huán)空窄間隙及滯留在井壁的泥餅和虛泥餅非常有利。活動(dòng)/旋轉(zhuǎn)套管固井活動(dòng)套管固井應(yīng)注意的主要問(wèn)題：1、受井眼條件的限制，套管在活動(dòng)中要受到周向和縱向的阻力，套管應(yīng)具有一定的抗拉強(qiáng)度和承載扭矩的能力。2、井眼清潔，井壁穩(wěn)定，降低活動(dòng)摩阻。2、上下活動(dòng)套管的距離一般為5~10m，時(shí)間間隔1~5min