川東北地區(qū)長封固段窄間隙技術(shù)套管固井應(yīng)用情況分析

1、川東北地區(qū)長封固段窄間隙技術(shù)套管川東北地區(qū)長封固段窄間隙技術(shù)套管 固井應(yīng)用情況分析固井應(yīng)用情況分析勝利黃河固井公司勝利黃河固井公司2007年年7月月前言前言 川東北地區(qū)是中石化油氣勘探開發(fā)的重要接替陣地川東北地區(qū)是中石化油氣勘探開發(fā)的重要接替陣地, 2002年底第年底第一口完成井毛壩一口完成井毛壩1井在飛仙關(guān)三段發(fā)現(xiàn)了高產(chǎn)天然氣層后，川東北勘井在飛仙關(guān)三段發(fā)現(xiàn)了高產(chǎn)天然氣層后，川東北勘探開發(fā)相繼取得了重大突破。川東北地區(qū)是以含天然氣為主的碳酸探開發(fā)相繼取得了重大突破。川東北地區(qū)是以含天然氣為主的碳酸鹽巖裂縫性油氣藏，由于四川盆地的壓扭性特點，呈現(xiàn)出諸多復(fù)雜鹽巖裂縫性油氣藏，由于四川盆地的壓扭性

2、特點，呈現(xiàn)出諸多復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造特征，為完井、固井工程帶來了許多難題的地質(zhì)構(gòu)造特征，為完井、固井工程帶來了許多難題, “兩多三大三兩多三大三高一深長高一深長”高度概括了川東地區(qū)的固井技術(shù)特點。勝利黃河固井公高度概括了川東地區(qū)的固井技術(shù)特點。勝利黃河固井公司自司自2001年進入川東北以來，累計完成各類固井施工年進入川東北以來，累計完成各類固井施工120余井次，現(xiàn)余井次，現(xiàn)場首次應(yīng)用場首次應(yīng)用2.45g/cm3的高密度水泥漿體系解決了河壩的高密度水泥漿體系解決了河壩1井異常高壓地井異常高壓地層固井等技術(shù)難題層固井等技術(shù)難題,積累了一些較為成功的經(jīng)驗。積累了一些較為成功的經(jīng)驗。 川東北海相氣井井身結(jié)構(gòu)

3、川東北海相氣井井身結(jié)構(gòu)660.4 mm鉆頭 508.0 mm套管 (50-200m)444.5/406.4mm鉆頭339.7mm套管(800-2000m)311.1/314.1mm鉆頭273.1mm套管(2800-4300m) 241.3mm鉆頭 193.7mm套管 (或215.9mm鉆頭 193.7mm套管)165.1mm鉆頭 146.1mm套管主要內(nèi)容主要內(nèi)容一、固井技術(shù)難點一、固井技術(shù)難點 二、技術(shù)對策二、技術(shù)對策 三、現(xiàn)場應(yīng)用三、現(xiàn)場應(yīng)用 四、存在問題及下步工作重點四、存在問題及下步工作重點 一、技術(shù)難點一、技術(shù)難點 1、長封固段固井(封隔段長達2800-4300m)，水泥量大。 （1

4、）易發(fā)生鉆井液連續(xù)竄槽； （2）易砂堵蹩泵； （3）水泥漿易脫水稠化； （4）易壓漏地層； （5）候凝時水泥漿失重； （6）大水泥量固井施工對裝備要求高。 一、技術(shù)難點一、技術(shù)難點2、地層承壓能力低。（1）裸眼井段長，各種原因引發(fā)漏失情況增多；（2）低承壓能力不支持常規(guī)的固井方式，經(jīng)常導(dǎo)致水泥低返；（3）要面臨高壓井控，兩級注水泥暫不能成為解決地層承壓能力低和水泥低返問題的技術(shù)支撐。 一、技術(shù)難點一、技術(shù)難點3、裸眼壓力窗口窄。 （1）平衡壓力固井設(shè)計，施工難度大；（2）控制流變參數(shù)影響頂替效率，影響固井質(zhì)量。 一、技術(shù)難點一、技術(shù)難點4、窄環(huán)空間隙固井(套管本體與環(huán)空間隙19mm或20.5m

5、m，接箍與環(huán)空間隙9.05mm或10.55mm)。 （1）非常規(guī)尺寸工具配套難度大； （2）下套管難度大，易引起粘卡和漏失；（3）套管不易居中；（4）循環(huán)壓耗大，頂替效率低；（5）水泥環(huán)強度低。 二、技術(shù)對策二、技術(shù)對策1、長封固段低壓漏失井固井工藝技術(shù) （1）長封固段固井工藝 a.推廣多級注水泥技術(shù) 雙級或多級注水泥是解決長封固段井的成熟辦法。 b.反注水泥 在一些長封固段漏失井中可采用雙級注水泥加反注 水泥技術(shù)，可有效解決長封固段井施工問題。 c. 平衡壓力固井設(shè)計二、技術(shù)對策二、技術(shù)對策（2）低密度水泥漿體系 低密度水泥漿體系配合多級注水泥工藝能更好地解決長封固段井特別是滲透性漏失的長封

6、固段固井問題。 領(lǐng)漿低密度水泥領(lǐng)漿低密度水泥封固段封固段 尾漿高密度水泥尾漿高密度水泥封固段封固段二、技術(shù)對策二、技術(shù)對策增強增塑低密度水泥漿體系增強增塑低密度水泥漿體系 1.漂珠顆粒 2.水泥顆粒 3.自制的顆粒級配增強外摻料 4.微硅顆粒四級顆粒級配增強體系四級顆粒級配增強體系二、技術(shù)對策二、技術(shù)對策水泥漿性能試驗：水泥漿性能試驗：配方失水量ml流變性游離水%初始稠度Bc稠化時間， minSPNpoNK50 Bc100Bc常壓，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：養(yǎng)護溫度皆為75二、技術(shù)對策二、技術(shù)對策 強度實驗數(shù)據(jù)：強度實驗數(shù)據(jù)：配方漿體密度g/cm3抗壓強度，MPa抗折強度，MPa膠結(jié)強度，MPa常壓增壓常壓常壓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：養(yǎng)護時間皆為36h。二、技術(shù)對策二、技術(shù)對策實驗條件：9060MPa0:001:002:003:004:005:00Time (HH:MM)0306090120150180210240270300Temperature (C)0306090120150

9、180210240270300Pressure (MPa)0102030405060708090100Consistency (Bc)稠化曲線稠化曲線1 實驗條件實驗條件9060MPa 二、技術(shù)對策二、技術(shù)對策0:000:301:001:302:002:30Time (HH:MM)020406080100120140160180200220240260280300Temperature ()020406080100120140160180200220240260280300Pressure (MPa)0102030405060708090100Consistency (Bc)稠化曲線稠化曲線2

10、 實驗條件實驗條件8040MPa 二、技術(shù)對策二、技術(shù)對策0:000:301:001:302:002:303:003:304:00Time (HH:MM)020406080100120140160180200Temperature ()020406080100120140160180200Pressure (MPa)0102030405060708090100Consistency (Bc)稠化曲線稠化曲線3 實驗條件實驗條件11070MPa 二、技術(shù)對策二、技術(shù)對策水泥漿密度1.921.191.221.261.29滲透率MD0.0580000水泥石滲透率實驗數(shù)據(jù)：水泥石滲透率實驗數(shù)據(jù)：水泥漿

11、失水、自由水試驗：水泥漿失水、自由水試驗： 密度,g/cm31.201.251.301.401.50失水量，ml10.29.08.52418游離水，%微0000二、技術(shù)對策二、技術(shù)對策 增強增塑低密度水泥漿體系特點：增強增塑低密度水泥漿體系特點：（1）漿體均勻，穩(wěn)定，無沉降；（2）失水低，析水接近于零；（3）稠化初始稠度較低，稠化過渡時間較短；（4）水泥石強度高，早期強度上升快；（5）水泥石具有良好的密實性和抗?jié)B性能。二、技術(shù)對策二、技術(shù)對策 2、長封固段低壓漏失井配套技術(shù)措施、長封固段低壓漏失井配套技術(shù)措施（1）采取先期堵漏措施，提高地層承壓能力；（2）下套管操作及固井施工控制好設(shè)計參數(shù)；（

12、3）采用油井水泥外摻料自動干混工藝技術(shù)。二、技術(shù)對策二、技術(shù)對策3、窄間隙固井工藝?yán)碚撗芯?、窄間隙固井工藝?yán)碚撗芯?（1） 水泥漿失水 水泥漿30min最大失水量公式： 水泥漿的實際30min失水量大于30min最大失水量，則固井時理論上就會發(fā)生水泥漿脫水而橋堵環(huán)形空間。 cchchclDDQDfQ)(548212230二、技術(shù)對策二、技術(shù)對策 （2）窄間隙井頂替效率窄間隙井頂替效率水泥漿流速大于鉆井液流速時的牽引力 阻力 推動力 活動套管產(chǎn)生的牽引力 水泥漿流動的壓力降 水泥漿 水泥漿密度大于鉆井液密度時的浮力泥漿 套管靠近井壁 鉆井液的粘度和靜切力圖2 “竄槽”鉆井液受力情況示意圖二、技術(shù)

13、對策二、技術(shù)對策提高頂替效率采用以下措施： a、活動套管； b、調(diào)整鉆井液性能； c、套管居中度在67%以上； d、合理設(shè)計施工排量； e、套管帶刮泥器。二、技術(shù)對策二、技術(shù)對策 4、窄間隙固井配套技術(shù)措施、窄間隙固井配套技術(shù)措施（1）電測后通井，對縮徑、阻、卡井段劃眼；（2）通井循環(huán)時采用10m3攜砂液清洗井眼；（3）下套管及固井施工參數(shù)嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計要求。二、技術(shù)對策二、技術(shù)對策 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質(zhì)、新型密封材料，能夠抗CO2和H2S腐蝕；（2）套管附件扣型保持為氣密封扣；（3）采用多膠塞系統(tǒng)，降低頂替水泥漿污染；（4）懸掛器要懸掛能力和

14、過水面積最大化，分級箍保證外徑的最小化；（5）套管附件及回壓凡爾的螺紋要嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)使用絲扣膠。 三、現(xiàn)場應(yīng)用三、現(xiàn)場應(yīng)用 P4-2井井273.1mm雙級技套固井雙級技套固井 1、井身結(jié)構(gòu)：開鉆次序鉆頭尺寸mm井深m套管尺寸mm下深 m封固井段m備注導(dǎo)管660.432508320-32二開裸眼段二開裸眼段與技套環(huán)空與技套環(huán)空間隙間隙26.4mm一開406.4602339.7601.50-601.5二開314.14235273.142300-4230三、現(xiàn)場應(yīng)用三、現(xiàn)場應(yīng)用 P4-2井井273.1mm雙級技套固井雙級技套固井2、鉆進復(fù)雜情況： 鉆進至井深3231.70m，氣測值上升，循環(huán)加重鉆井液

15、至密度1.50 g/cm3；鉆進至井深3240.32m，鉆井液密度加至1.62g/cm3，后進行短起下鉆作業(yè)中發(fā)生井漏，期間累計注入堵漏鉆井液860多方。三、現(xiàn)場應(yīng)用三、現(xiàn)場應(yīng)用 P4-2井井273.1mm雙級技套固井雙級技套固井 3、技術(shù)難點： a. 273.1mm套管下深4230m，是普光氣田最深的一口井，套管下入風(fēng)險大； b. 封固段長，防漏難度大； c. 套管與井眼環(huán)空間隙小（環(huán)空間隙26.4mm）； d. 3230-3260m氣層比較活躍，防止氣竄； e. 地層壓力窗口窄，壓穩(wěn)與防竄兼顧。三、現(xiàn)場應(yīng)用三、現(xiàn)場應(yīng)用 P4-2井井273.1mm雙級技套固井雙級技套固井 4、固井方案及工藝措施：（1）分級固井，采用兩凝水泥漿體系；（2）采取試下套管摸清井眼狀況；（3）選用高性能沖洗液、加重隔離液；（4）采用攜砂液洗井；（5）合理設(shè)計施工排量，采用塞流、紊流及復(fù)合頂替技術(shù)，提高頂替效率，保證井下施工安全。 該井固井質(zhì)量優(yōu)質(zhì)。該井固井質(zhì)量優(yōu)質(zhì)。四、存在問題及下步工作重點四、存在問題及下步工作重點 1、部分長封固段技術(shù)套管建議使用雙級固井；2、采用新技術(shù)、新材料加強地層承壓堵漏工作；3、解決長封固段頂部水泥石強度發(fā)展慢的問題；4、解決低密度水泥漿的防氣竄問題；5、對窄間隙固井工藝技術(shù)還要持續(xù)深入研究并