提高靖边气田固井质量的工艺措施(刘建).doc

提高靖边气田固井质量的工艺措施刘健摘要： 2003年是长庆靖边气田快速发展的一年。固井作为整个钻井工作中十分重要的一环，其固井质量的好坏，直接关系着气井能否长期顺利地进行气层开采。本文针对靖边气田各区块的地质特征和气层特点对固井所造成的影响，着重从井眼准备、下套管工艺、水泥浆体系、现场施工质量等四个方面浅析了提高靖边气田固井质量的各项主要工艺措施。不妥之处，敬请指正。主题词：分级固井、正注反挤、静压力平衡一、 序言 靖边气田的分布区域较广，横跨陕甘宁蒙四省。其地质特点差异较大，主要区块可划分为：1、 南部区块井该区块天然气井完钻井深一般在4000米左右，钻进中延长组中下部和刘家沟组地层的岩质疏松，承压能力较低，地层漏失严重，少数井通过堵漏、分段循环、平稳起下钻等工艺措施后仍能保持正常循环，只存在固井时可能漏失问题，但大部分井通过各种工艺措施后仍不能建立正常循环（此时漏层主要在延长组中下部），井底大量沉砂不能被有效携带出地面，固井时岩屑在漏层部位易形成砂桥，从而导致固井时可能出现蹩泵，这正是南部固井的难点。2、 中北部区块该区块完钻井深一般在3500左右，储层埋藏中等，刘家沟组和延长组承压能力都相对较高，钻井和固井作业中一般不易发生漏失问题，但存在完井固井时的气窜问题。3、 东部区块东部气田区块完钻井深在2900米左右，储层在2600米，主要开采上古生界石盒子的气层，该区块部分井二级固井时存在严重漏失情况，固井技术的难点就是解决漏失和气窜问题。 二、靖边气田气层特点1、 气层分布段长。从上古生界石盒子、山西、太原组到下古生界奥陶系均有含气层，总含气井段长达600米。2、 气层类型多。在长庆天然气井中存在砂岩气层、煤层气、裂缝含气等含气类型。3、 天然气井开采带来的影响。由于长期开采，中部区块存在气层压力失稳的情况（特别在中部气田），这会对固井质量造成一定影响。 以下着重从井眼准备、下套管工艺、水泥浆体系、施工质量等四方面来分析提高固井质量的工艺措施。三、井眼准备1、 井眼质量切实以工艺堵漏为手段，提高刘家沟和延长组地层承压能力，堵漏时机要选在转换泥浆后，进入石盒子气层以前；要注意钻进过程中的泥浆维护工作，泥浆性能不可大幅调整，起下钻要平稳，灌好泥浆，保证堵漏效果的长久性。2、 通井划眼钻井中由于压差作用和钻井液失水，在井壁上形成了一层泥饼，当地层渗透性好，钻井液固相含量较高时，会在井壁上形成很厚的疏松泥饼，它的存在将在水泥石与井壁之间形成微环隙，从而严重影响第二界面的胶结质量。而用原钻具通井并对气层段划眼并大排量循环（南部漏失井除外），可以达到有效破除井壁疏松泥饼的作用。须注意，必须使用原钻具通井，否则不仅泥饼破除不理想，影响水泥胶结质量，而且由于环空间隙小，在顶替作业中容易出现蹩漏情况。3、 调整钻井液性能完钻前不能盲目提高粘切，保证钻井液密度在1.10g/cm3左右，以利于压稳气层，固井前应对钻井液加以稀释，把钻井液粘度控制在60秒左右，失水8Pa，初切2Pa，含沙0.5%，PH=9-10，并充分循环两周以上（南部漏失井除外）， 使钻井液具有良好的流动性，为钻井液与水泥浆的紊流顶替创造条件。4、 南部及其它易漏失井应注意问题南部及其它易漏失井在通过正常的堵漏作业、分段循环、平稳起下钻等各种工艺措施后，无论完钻后能否建立正常循环，下套管前一定要用振动筛把钻井液中大颗粒堵漏材料筛掉，否则下套管灌浆或循环时浮箍、浮鞋处会被堵漏材料堵塞，不能开泵循环，从而被迫起套管。四、 下套管工艺1、 套管质量钻井队钻井工程师必须在井场对各类套管进行钢级、内径及丝扣检查，以防止在搬运过程中损坏的套管入井。2、 套管串质量下套管前应换相应尺寸封井器闸板，套管串结构要按固井设计执行；分级箍、浮箍、浮鞋在场地上要严格检查；上下胶塞、重力塞要妥善保管；下套管必须使用对扣器套管液压钳及扭矩仪，上扣扭矩，上扣扭矩按API标准执行；用双吊卡下套管，严禁使用卡瓦；要即时灌浆，以防止因灌浆不及时导致压缩空气太多，出现井口溢泥浆甚至井涌现象。3、 扶正器的使用 扶正器应按设计数量和间距加放，气层段每根套管加扶正器一只，气层段上部每2根加一只，连续加15-20只，分级箍上下各加10只双弧扶正器，井口加一只，全井不少于80只，以保证套管的有效居中，防止固井时泥浆串槽。五、 水泥浆体系1、 各类水泥浆体系的应用在水泥浆设计时，以静压力平衡理论为基础，根据不同的固井工艺，采用相应的水泥浆体系。（1） 分级固井（主要针对东中北部区块不易漏失井）分级固井的一级水泥浆一般选用二凝水泥浆体系，一级尾浆稠化时间在90-130分钟之间，以保证产层封固质量，一级领浆稠化时间在180分钟左右，这种稠化时间差异将有利于环空静液柱压力的传递和防止水泥浆“失重”所导致产层气窜现象。二级水泥浆体系也遵循与一级同样的原则，但二领的密度较一领为低，这使其可以在保障固井质量的前提下降低注水泥和顶替时环空动液柱压力，防止水泥浆在延长组的漏失，并能保证水泥浆的有效上返高度。（2） 正注反挤（主要针对南部区块严重漏失井和苏里格气田） 南部区块因井漏严重，故固井一般使用正注反挤工艺，其正注井段一般要求从井底返至延长组中下部。根据井深和漏层深度的不同，正注水泥浆一般选用二凝或三凝水泥浆体系，正注尾浆与正注中浆分别类似于分级固井的一级尾浆与一级领浆，而正注领浆的稠化时间则在240分钟左右，其与正注尾浆、正注中浆之间的稠化时间差同样有利于环空静液柱压力的传递和防止水泥浆“失重”所导致产层气窜现象。正注领浆密度也较中浆低，其目的是为了减少顶替时环空动液柱压力，防止水泥浆把刘家沟组地层压漏，以使水泥浆能有效上返至延长组中下部。反挤是关闭封井器后从环空挤入水泥封固从井口至延长组中下部井段，反挤前先配一罐稠泥浆挤入环空堵漏然后再注入水泥浆。正注反挤工艺在理论上是可行的，但实践中它的最大缺陷是挤开的漏层或漏层深度不确定（延长组中下部、刘家沟组或套管脚都有可能被挤开），导致正注段与反挤段衔接不好，从声幅图看个别井正注段与反挤段之间的空井段长达千米。今年正注反挤工艺之所以被严格限制使用原因概在于此。 苏里格气田按开发要求是81/2井眼下51/2套管，根据甲方要求正注段从井底返至气层顶界300米以上，反挤段则是封固井口以下500米。（3） 分级固井加正注反挤工艺（主要针对南部区块漏失井）分级固井加正注反挤工艺实质上是以上两种固井工艺的糅合，其一级是从井底返至纸坊组中下部，以封固刘家沟漏层，二级是从纸坊组中下部返至延长组，以封固延长组中下部漏层，反挤则是封固从井口至延长组中下部井段。从使用效果看，它确实起到了消除或减少空井段的作用，不失为提高南部易漏井固井质量的一种有效固井方式。2、 水泥浆外加剂的使用要保证水泥胶结质量和层间封隔质量，水泥外加剂起着关键作用。（1） 尾浆部分今年在东中北部及苏里格气田主要采用了泡沫水泥浆体系，泡沫水泥浆是利用化学发气剂发生反应生成氮气，在稳泡剂作用下，形成一种体系稳定、气泡均匀分布的防气窜泡沫水泥浆。它有弹性、可压缩、可膨胀，能够使水泥浆在整个凝结硬化过程中保持足够的孔隙压力，从而达到防止“气窜”，提高固井质量的目的。中部区块部分采用了GSJ降失水水泥浆配方体系，南部区块则主要使用了G307降失水水泥浆配方体系。从声幅图看，这三种水泥浆体系完全能够满足各个区块的固井质量要求，今年全年所固气井，其气层段合格率达到100%。（2） 领浆部分一级领浆主要使用了漂珠水泥浆体系，二级领浆主要使用了矿渣漂珠水泥浆体系和白土水泥浆体系，反挤浆主要使用了矿渣水泥浆体系。它们都基本上满足各个区块的固井质量要求，今年全年所固气井，其上部井段固井质量也都取得了较满意的效果。六、 提高施工质量施工质量的好坏直接关系着固井的成败。要以严格的现场施工质量来确保固井质量的稳定性。这就要求：1、 设备运转正常气井注灰车辆均为40-17或50-30水泥车，其混灰均匀稳定，排量较高，设备故障率低，能够满足固气井的技术要求。立式罐、灰罐车应供气量适中、下灰均匀。高压管线要不刺不漏，有较强的承压能力。2、 打好水泥浆密度合适的水泥浆密度是气井固井中最重要、最基本的条件。保持水泥浆密度均匀稳定，密度差不超过平均密度的+0.05g/cm3,要求水泥浆密度先低后高注入，提高尾浆密度，以使水泥浆从上而下依次凝固。3、 保持施工连续性施工中应尽量避免中途停顿，以防止压力激动压漏地层和预防井壁坍塌可能诱发的蹩泵事故。在南部严重漏失井，尤其应注意施工连续性，否则固井时岩屑易在漏层部位形成砂桥，从而导致固井时蹩泵，“栽铁树”现象的发生。4、 紊流驱替坚持以紊流驱替为理论依据，在现场供水条件允许，并能保证施工连续性和井下安全的前提下，确保注隔离液、注水泥、顶替及碰压的注替全过程实现水泥浆的紊流返速，以减少泥浆窜槽几率，提高顶替效率。在分级固井中，为保证一级胶塞顺利通过分级箍，在胶塞快要到达分级箍应采用间歇挂泵，小排量（0.5-1m3/min）顶替