川东北地区长封固段窄间隙技术套管固井应用情况分析

1、川东北地区长封固段窄间隙技术套管川东北地区长封固段窄间隙技术套管 固井应用情况分析固井应用情况分析胜利黄河固井公司胜利黄河固井公司2007年年7月月前言前言 川东北地区是中石化油气勘探开发的重要接替阵地川东北地区是中石化油气勘探开发的重要接替阵地, 2002年底第年底第一口完成井毛坝一口完成井毛坝1井在飞仙关三段发现了高产天然气层后，川东北勘井在飞仙关三段发现了高产天然气层后，川东北勘探开发相继取得了重大突破。川东北地区是以含天然气为主的碳酸探开发相继取得了重大突破。川东北地区是以含天然气为主的碳酸盐岩裂缝性油气藏，由于四川盆地的压扭性特点，呈现出诸多复杂盐岩裂缝性油气藏，由于四川盆地的压扭性

2、特点，呈现出诸多复杂的地质构造特征，为完井、固井工程带来了许多难题的地质构造特征，为完井、固井工程带来了许多难题, “两多三大三两多三大三高一深长高一深长”高度概括了川东地区的固井技术特点。胜利黄河固井公高度概括了川东地区的固井技术特点。胜利黄河固井公司自司自2001年进入川东北以来，累计完成各类固井施工年进入川东北以来，累计完成各类固井施工120余井次，现余井次，现场首次应用场首次应用2.45g/cm3的高密度水泥浆体系解决了河坝的高密度水泥浆体系解决了河坝1井异常高压地井异常高压地层固井等技术难题层固井等技术难题,积累了一些较为成功的经验。积累了一些较为成功的经验。 川东北海相气井井身结构

3、川东北海相气井井身结构660.4 mm钻头 508.0 mm套管 (50-200m)444.5/406.4mm钻头339.7mm套管(800-2000m)311.1/314.1mm钻头273.1mm套管(2800-4300m) 241.3mm钻头 193.7mm套管 (或215.9mm钻头 193.7mm套管)165.1mm钻头 146.1mm套管主要内容主要内容一、固井技术难点一、固井技术难点 二、技术对策二、技术对策 三、现场应用三、现场应用 四、存在问题及下步工作重点四、存在问题及下步工作重点 一、技术难点一、技术难点 1、长封固段固井(封隔段长达2800-4300m)，水泥量大。 （1

4、）易发生钻井液连续窜槽； （2）易砂堵蹩泵； （3）水泥浆易脱水稠化； （4）易压漏地层； （5）候凝时水泥浆失重； （6）大水泥量固井施工对装备要求高。 一、技术难点一、技术难点2、地层承压能力低。（1）裸眼井段长，各种原因引发漏失情况增多；（2）低承压能力不支持常规的固井方式，经常导致水泥低返；（3）要面临高压井控，两级注水泥暂不能成为解决地层承压能力低和水泥低返问题的技术支撑。 一、技术难点一、技术难点3、裸眼压力窗口窄。 （1）平衡压力固井设计，施工难度大；（2）控制流变参数影响顶替效率，影响固井质量。 一、技术难点一、技术难点4、窄环空间隙固井(套管本体与环空间隙19mm或20.5m

5、m，接箍与环空间隙9.05mm或10.55mm)。 （1）非常规尺寸工具配套难度大； （2）下套管难度大，易引起粘卡和漏失；（3）套管不易居中；（4）循环压耗大，顶替效率低；（5）水泥环强度低。 二、技术对策二、技术对策1、长封固段低压漏失井固井工艺技术 （1）长封固段固井工艺 a.推广多级注水泥技术 双级或多级注水泥是解决长封固段井的成熟办法。 b.反注水泥 在一些长封固段漏失井中可采用双级注水泥加反注 水泥技术，可有效解决长封固段井施工问题。 c. 平衡压力固井设计二、技术对策二、技术对策（2）低密度水泥浆体系 低密度水泥浆体系配合多级注水泥工艺能更好地解决长封固段井特别是渗透性漏失的长封

6、固段固井问题。 领浆低密度水泥领浆低密度水泥封固段封固段 尾浆高密度水泥尾浆高密度水泥封固段封固段二、技术对策二、技术对策增强增塑低密度水泥浆体系增强增塑低密度水泥浆体系 1.漂珠颗粒 2.水泥颗粒 3.自制的颗粒级配增强外掺料 4.微硅颗粒四级颗粒级配增强体系四级颗粒级配增强体系二、技术对策二、技术对策水泥浆性能试验：水泥浆性能试验：配方失水量ml流变性游离水%初始稠度Bc稠化时间， minSPNpoNK50 Bc100Bc常压，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：养护温度皆为75二、技术对策二、技术对策 强度实验数据：强度实验数据：配方浆体密度g/cm3抗压强度，MPa抗折强度，MPa胶结强度，MPa常压增压常压常压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：养护时间皆为36h。二、技术对策二、技术对策实验条件：9060MPa0:001:002:003:004:005:00Time (HH:MM)0306090120150180210240270300Temperature (C)0306090120150

9、180210240270300Pressure (MPa)0102030405060708090100Consistency (Bc)稠化曲线稠化曲线1 实验条件实验条件9060MPa 二、技术对策二、技术对策0:000:301:001:302:002:30Time (HH:MM)020406080100120140160180200220240260280300Temperature ()020406080100120140160180200220240260280300Pressure (MPa)0102030405060708090100Consistency (Bc)稠化曲线稠化曲线2

10、 实验条件实验条件8040MPa 二、技术对策二、技术对策0:000:301:001:302:002:303:003:304:00Time (HH:MM)020406080100120140160180200Temperature ()020406080100120140160180200Pressure (MPa)0102030405060708090100Consistency (Bc)稠化曲线稠化曲线3 实验条件实验条件11070MPa 二、技术对策二、技术对策水泥浆密度1.921.191.221.261.29渗透率MD0.0580000水泥石渗透率实验数据：水泥石渗透率实验数据：水泥浆

11、失水、自由水试验：水泥浆失水、自由水试验： 密度,g/cm31.201.251.301.401.50失水量，ml10.29.08.52418游离水，%微0000二、技术对策二、技术对策 增强增塑低密度水泥浆体系特点：增强增塑低密度水泥浆体系特点：（1）浆体均匀，稳定，无沉降；（2）失水低，析水接近于零；（3）稠化初始稠度较低，稠化过渡时间较短；（4）水泥石强度高，早期强度上升快；（5）水泥石具有良好的密实性和抗渗性能。二、技术对策二、技术对策 2、长封固段低压漏失井配套技术措施、长封固段低压漏失井配套技术措施（1）采取先期堵漏措施，提高地层承压能力；（2）下套管操作及固井施工控制好设计参数；（

12、3）采用油井水泥外掺料自动干混工艺技术。二、技术对策二、技术对策3、窄间隙固井工艺理论研究、窄间隙固井工艺理论研究 （1） 水泥浆失水 水泥浆30min最大失水量公式： 水泥浆的实际30min失水量大于30min最大失水量，则固井时理论上就会发生水泥浆脱水而桥堵环形空间。 cchchclDDQDfQ)(548212230二、技术对策二、技术对策 （2）窄间隙井顶替效率窄间隙井顶替效率水泥浆流速大于钻井液流速时的牵引力 阻力 推动力 活动套管产生的牵引力 水泥浆流动的压力降 水泥浆 水泥浆密度大于钻井液密度时的浮力泥浆 套管靠近井壁 钻井液的粘度和静切力图2 “窜槽”钻井液受力情况示意图二、技术

13、对策二、技术对策提高顶替效率采用以下措施： a、活动套管； b、调整钻井液性能； c、套管居中度在67%以上； d、合理设计施工排量； e、套管带刮泥器。二、技术对策二、技术对策 4、窄间隙固井配套技术措施、窄间隙固井配套技术措施（1）电测后通井，对缩径、阻、卡井段划眼；（2）通井循环时采用10m3携砂液清洗井眼；（3）下套管及固井施工参数严格执行设计要求。二、技术对策二、技术对策 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质、新型密封材料，能够抗CO2和H2S腐蚀；（2）套管附件扣型保持为气密封扣；（3）采用多胶塞系统，降低顶替水泥浆污染；（4）悬挂器要悬挂能力和

14、过水面积最大化，分级箍保证外径的最小化；（5）套管附件及回压凡尔的螺纹要严格按标准使用丝扣胶。 三、现场应用三、现场应用 P4-2井井273.1mm双级技套固井双级技套固井 1、井身结构：开钻次序钻头尺寸mm井深m套管尺寸mm下深 m封固井段m备注导管660.432508320-32二开裸眼段二开裸眼段与技套环空与技套环空间隙间隙26.4mm一开406.4602339.7601.50-601.5二开314.14235273.142300-4230三、现场应用三、现场应用 P4-2井井273.1mm双级技套固井双级技套固井2、钻进复杂情况： 钻进至井深3231.70m，气测值上升，循环加重钻井液

15、至密度1.50 g/cm3；钻进至井深3240.32m，钻井液密度加至1.62g/cm3，后进行短起下钻作业中发生井漏，期间累计注入堵漏钻井液860多方。三、现场应用三、现场应用 P4-2井井273.1mm双级技套固井双级技套固井 3、技术难点： a. 273.1mm套管下深4230m，是普光气田最深的一口井，套管下入风险大； b. 封固段长，防漏难度大； c. 套管与井眼环空间隙小（环空间隙26.4mm）； d. 3230-3260m气层比较活跃，防止气窜； e. 地层压力窗口窄，压稳与防窜兼顾。三、现场应用三、现场应用 P4-2井井273.1mm双级技套固井双级技套固井 4、固井方案及工艺措施：（1）分级固井，采用两凝水泥浆体系；（2）采取试下套管摸清井眼状况；（3）选用高性能冲洗液、加重隔离液；（4）采用携砂液洗井；（5）合理设计施工排量，采用塞流、紊流及复合顶替技术，提高顶替效率，保证井下施工安全。 该井固井质量优质。该井固井质量优质。四、存在问题及下步工作重点四、存在问题及下步工作重点 1、部分长封固段技术套管建议使用双级固井；2、采用新技术、新材料加强地层承压堵漏工作；3、解决长封固段顶部水泥石强度发展慢的问题；4、解决低密度水泥浆的防气窜问题；5、对窄间隙固井工艺技术还要持续深入研究并