塔里木油田深井长裸眼、长封固段固井技术.doc

塔里木油田深井长裸眼、长封 固段固井技术 段采贤秦宏德贾国玉1任贵河2(1中石油塔里木油田公司监督管理中心；2中石油塔指第五勘探公司)摘要塔里未油田经过十几年的勘探开发。随钻井技术的发展，台盆区开发井简化井身 结构，减少套管层次，致使轮南、东河塘、哈德逊及轮古等地区裸眼段长达5000m左右。为满 足台盆区开发井套管防腐要求，满足山前高压超高压气井的二级水泥浆尽可能返至井口的后续 井控要求，必须进行长封固段固井甚至垒井封固。塔里木油田经过实践，优化固井方案，优选 水泥浆配方已经形成了一系列长稞眼、长封固井段固井技术。关键词长裸眼 长封固段固井技术引言塔里木油田油藏埋藏深，多为深井和超深井，长裸眼、长封固段固井普遍存在。台盆区 开发井简化井身结构，受套管层数的限制，揭开产层的裸眼段甚至长达5000m，为保护产层 套管要求加长水泥封固段。此外，山前高压、超高压气井和区域探井为满足后续井控安全 的要求，必须增加封固段长，水泥浆尽可能返至井口。长裸眼、一次封固段长，顶底部温差 大，施工参数难控制，易压漏地层对产层的严重污染，增加了固井设计和施工的难度，对固 井工艺、固井工具、水泥浆性能等方面提出了更高的要求。1塔里木油田长裸眼、长封固段固井现状11台蓝区-Jr-数-Jt-(1)长裸眼、封固段固井的原因 塔里木油田长裸眼、长封固段固井普遍存在，最为典型的是台盆区开发井，台盆区主要包括轮南、塔中、东河塘、哈德、轮古和英买力等地区，开发井从原来最初的复杂井身结构 (45层套管)到后来的井身结构演化(23层)，由于井身结构的简化，减少12层套管， 产层跨距加大，导致揭开油气层的裸眼段加长。初期简化井身结构时的开发井采用单级常规密度固井，封固段一般为800一1000m，留 有近4000m的自由套管，几年后发现哈德、东河塘地区的这批井油层套管套损严重，主要是 断裂、腐蚀穿7L问题。而且发生套损的主要集中在自由段套管。为保护油层套管，减少套 损，降低套管与裸眼地层水的接触长度，减少自由段长，减少支撑套管拉应力，采取长封固 段固井。45(2)长裸眼、封固段固井现状 目前，长裸眼、长封固段固井套管层次通常为：4,3397mm(或#2A45mm)表层500一1000m+1778mm(或1778mm与3971ran复合)油层双级50006000m，裸跟段长达4500m左右常规密度水泥浆无法满足完井工程和开发工程的长封固段要求。为提高固井质 量和保护套管，延长油井寿命，经过综合分析，现主要采用非连续双级注水泥工艺技术，一 级封固段长11300，1500m，二级封固段长30003800m，自由段控制在4001n左右。12山前构造井及区域探井(1)长裸眼、封固段固井的原因 山前构造井多为高压超高压气井，区域探井时常钻遇异常高压气层。与台盆区长裸眼固井不同之处在于，山前构造井及区域探井因套管磨损严重，出于井控安全要求，分级固井的 二级水泥浆要尽可能返至井口。(2)长裸眼、封固段固井现状 却勒构造、克拉地区、迪那地区、柯深地区及秋立塔克构造上的山前井，长裸眼、长封固段固井主要为1778turn(少数井为1937rm)尾管固井，封同段长一般在15003000m。地层压力高，钻井液安全密度窗VI小，多为高密度固井，尾管固井又属深井小间 隙固井。2长裸眼、长封固段固井的主要难点(1)长裸眼下套管围难 塔里木油田地质复杂，常常要在同一裸眼段钻开漏、喷、塌、卡多套复杂地层，时常发生套管不能下至设计井深的情况，因此无法实现固井目的。 (2)井漏是最突出的问题 井漏是最大的难题，表现为：长裸眼段钻进时客观存在漏失情况；下套管过程中易发生井漏；套管下到位后开泵困难，易憋漏地层；循环及注替参数难控制，易在固井作 业期间发生井漏；常规密度水泥浆静液柱压力比钻井液静液柱压力大许多，由此而发生压 漏地层的情况。因此，施工排量受限制，甚至被迫在井漏环境下进行固井作业，造成水泥浆 返高不够，封固质量差，井漏不仅无法封固设计井段，而且极大地造成油层污染。(3)水泥柱底部与顶部温度差值大 长封固段固井，其水泥柱底部与顶部的温度差通常都较大，顶部静止温度远小于底部循环温度。如柯深地区1778mm尾管固井，水泥柱顶部与底部温差达40，顶底温度分属中 温和高温。易出现顶部水泥浆超缓凝的情况。(4)深井小间隙尾管固井 山前高陡构造高压超高压气井，小间隙固井高泵压时间跃，水泥封固段长，防气窜更为困难。高密度水泥浆的流变性限制了顶替效率高密度水泥浆的稳定性和防油气水窜特性 直接影响水泥胶结质量，超高压井固井难度更大、风险更高。(5)水平井固井 塔里木油田水平井所占比例榭当高，超深水平井、双台阶水平井固井难度更大。46(6)顶替效率低固井质量无法保证 长裸眼井段，井壁不稳定，不同井段出现垮塌、掉块、缩径，“糖葫芦”现象严重，井深、间隙小，注替排量低，顶替效率差，固井质量无法保证。3固井工艺技术措施31双级固井工艺塔里木油田普遍采用常规非连续式双级注水泥工艺，用于一次注水泥量过大、封固井段 过长、有过大静液柱压差或地层不能承受长水泥浆柱压力等情况的固井，也可避免过长水泥 段失重造成不能平衡下部气层压力的情况发生。一级固井碰压后，卸压检查浮箍、浮鞋无回 流后方可投重力弹，预计重力弹到达分级箍位置后缓慢开泵，打开循环孔，小排量顶通建立 循环，检查分级箍以上环空是否畅通，逐渐将排量提至设计施工排量，按设计施工排量循环 至第二级注水泥开始，循环应不少于两周；需要憋压候凝时，应在打开分级孔证实环空以上 通畅后关井并按设计回压值憋压候凝。塔里木油田水泥封固段的要求：封固至油、气、水层顶部以上至少200m；封固至 盐膏层顶界以上至少50 m；预探井、高压气井各层套管固井的二级水泥浆应返至井I=1， 水泥封固段尽可能覆盖上层套管的未封固段。32尾管固-Jt-工艺塔里木油田深井超深井多，井下情况复杂，山前井或区域探井普遍选用1778mm尾管 和127mm尾管固井，解决全井封固套管过长、成本较高的问题，既能避免下次开钻小钻具 长、钻进压力过高的情况，也能防止封固段长、固井作业易漏失的复杂。塔里木油田引进使 用坐挂及丢手可靠的nW、Baker、Cadium等进口悬挂器，根据作业经验，深井超深井、高 密度钻井液情况下液压坐挂、机械释放式悬挂器性能可靠。塔里木油田尾管悬挂在无磨损或磨较轻的外层套管本体上，套管重叠段长度一般控制在100200m之间。33低密度固井技术随着轮古、哈得等台盆区油田的持续开发，对低密度水泥浆提出了更高要求，长封固 段、低压油层固井需要的水泥浆密度更低。针对这些油田深井长裸眼段固井的特点和难点， 为提高固井质量，开发出一套稳定性好、强度高、其他性能满足施工要求的低密度水泥浆体 系。选用以漂珠、微硅为减轻剂的低密度水泥浆。密度可控制在120一1509cm3之间，有 效降低作业压力与静液柱压力。低密度固井明显提高了塔里木油田低压漏失层、低压油气层 及超长封固段固井的一次成功率，提高固井质量。延长油气井寿命，给原油稳产增产提供了 有力的保障。以微硅、漂珠做为减轻剂的LANDY一806L系列低密度水泥，水泥浆和水泥石的性能完全满 足塔里木油田固井水泥浆的使用指标。对水泥和水质适应性较强，稠化时间和API滤失量均能有 效控制，滤失量可控制在30mL以内，z18h顶部强度能达到18MPa以上。试验数据见表1。47表1 LANIDY一806L系列低密度水泥浆常规性能水泥浆密度 抗压强度 抗折强度 稠化时间rain 滤失量 流变参数(gc一)MPam 30B(：100BC mL 流变模式流性指数 稠度系数Pa5146 254 199 392 45I18幂律 0 52 2 351 46 28l 93 46651822 幂律 0 58 2 034平衡压力固井技术塔里木台盆区长封固段固井，选用常规密度水泥浆时，与钻井液密度差较大，长封固段 液柱压差增加太多。或因施工压力较高，固井中常发生漏失，平衡压力固井可解决由此引起 水泥浆返高不够及封固质量差的问题。山前高陡构造井，地层压力高，安全压力窗口窄，固井中存在漏失或溢流的复杂情况，普遍在高压气层、复合盐层及盐水层固井中采用平衡压力固井工艺，这一工艺技术在迪那地 区、却勒地区广泛应用，隔离液、钻井液、水泥浆三者同一密度，既可防止压漏地层，也会 有效防止油气水窜。35其它配套工艺技术在采用以上工艺技术措施的同时，我们加大了技术措施的制定与现场执行力度。 (I)强化井眼准备，调整钻井液性能 保证井眼直径，对电测井径小于钻头名义尺寸的井段，必须用标准钻头划眼处理，通井起钻前应灌好钻井液，保持井眼液柱压力，防止井漏、井涌、垮塌。 (2)强化下套管措施 严格控制套管下放速度，以防井漏。要求：单根套管，下放速度不大于35mrain；通过高渗透及易漏失地层，下放速度控制在1215mnin；灌泥浆采取每根套管一灌的 方法。减少套管集中灌泥浆静止时间；下套管过程中根据固井工具情况，可进行分段循 环，为套管顺利下至设计位置，顺利开通泵创造条件，以防井漏。塔里木油田的经验是，为 保证套管下至设计位置，一次开泵成功，下套管过程中分别在3000m、4000m、5000m，小排 量顶通一次，最大程度地破坏钻井液的静切力。(3)循环及注替施工参数控制措施 套管下至设计位置后，必须坚持低泵冲小排量顶通，持续30rain后，根据井下条件，逐渐提高循环排量，一个循环周后升至固井施工排量，油层套管固井必须循环洗井两_f割以上， 方可进行固井作业。固井注替过程中，施工参数要根据环空流体上返速度与作业时排量、压 力进行实时调整。(4)候凝措施 根据地层特点及承压能力，采用不同的憋压方式，达到防止油气水窜，而不憋漏(破)地层。4现场应用41柯深103-3t-I诽wR 4，1778mm尾管I舌Ior-采用尾管悬挂固井，首次选用Sehlumberge公司GASBLOK D700高温防气窜水泥浆体系482159ram裸眼段长2478m。封固段长266585m。井身结构：3397mm x4132m+2445mmx4098m+2159ram6576m钻井液密度：207 gem3套管：1778mNK 140 HC126511131，3SB螺纹气密封性套管固井工具：塔里木油田首次引进j11778mm2445ram Baker HR液压坐挂、液压释 放型尾管悬挂器(备用机械释放)。管串结构数据：浮鞋下深657600m，喇叭13位置391015mo水泥浆体系：Schlumberge公司GASBLOCK D700高温防气窜水泥浆体系。混合灰： 嘉华G水泥+铁矿粉+硅粉=100+50+35；配方：D700 x13+1370l x09+D17504+D150x 135+D121045+D14903；试验条件：密度2089cm3，温 度110，压力60MPa；性能：流动度23cm，滤失量30mL稠化时间416min。固井施工：注2089cm3的前置液6O矗，配注2079cm3的水泥浆620n13，替密度2，069era3的钻井液795m3，碰压5oMPa一150MPa。42HD448H水平井长裸眼机778mm双级固井该井是一1：3水平开发井，井深540700m，j52159mm裸眼段长488924m，采用非连续双 级注水泥工艺，一级封固井段5403374400111，二级封固段349917m一地面。井身结构：11778mm51776m+1778mmx 540337m至A点钻井液密度：1249cm3固井工具：进口TOPco1778ramxl036rnm分级箍水泥浆试验： 一级固井：混合灰：嘉华G级水泥+35硅粉；外加剂配方：LANDY一806L5+【ANDY一906L12+LANDY一19Lx02+MC一403+OSB1；试验条 件：1909cIn3，温度90，压力60MPa；性能：流动度23cm，滤失量44mL，稠化时问269roin。二级固井：混合灰：嘉华G级水泥+漂珠+微硅=100+40+20；配方：IANDY一806Lx 3+LANDY一906L x 1+LANDY一19L02；试验条件：1379cm3，温度65。C，压力40MPa；性能：流动度22crn，游离液O，滤失量48mL，稠化时间190min。固井施工： 一级固井注水泥浆4