王福昌 宋元洪 蔣龍 鐘福海 劉書(shū)冬 秦國(guó)宏 張興才

（1.中國(guó)石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司第一固井分公司，河北 任丘 062550；2.中國(guó)石油西南油氣田公司天然氣經(jīng)濟(jì)研究所，四川 成都 610051；3.成都?xì)W美克石油科技有限公司，四川 成都 610207）

束探1H固井技術(shù)研究與應(yīng)用

王福昌1宋元洪1蔣龍2鐘福海1劉書(shū)冬1秦國(guó)宏1張興才3

（1.中國(guó)石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司第一固井分公司，河北 任丘 062550；2.中國(guó)石油西南油氣田公司天然氣經(jīng)濟(jì)研究所，四川 成都 610051；3.成都?xì)W美克石油科技有限公司，四川 成都 610207）

渤海灣盆地束鹿凹陷中洼槽沙三下泥灰?guī)r油氣藏埋藏深度深，水泥封固段長(zhǎng)，固井工作量大，井下情況異常復(fù)雜，高壓層與漏失層共存，油氣活躍且地層承壓能力差，下入的管串復(fù)雜，給固井工程帶來(lái)極大困難，固井施工難度大、風(fēng)險(xiǎn)高，固井質(zhì)量不易保證。根據(jù)該區(qū)塊的實(shí)際情況，研究分析固井質(zhì)量影響因素，固井技術(shù)難點(diǎn)以及固井施工過(guò)程中存在的各種風(fēng)險(xiǎn)，采用平衡壓力固井技術(shù)及膠乳水泥漿體系較好地解決了固井施工過(guò)程中井下漏失及油氣水侵之難題，固井質(zhì)量得到了有效保證。

膠乳 水泥漿 平衡壓力 溢流 固井質(zhì)量

0 引言

渤海灣盆地束鹿凹陷中洼槽沙三下泥灰?guī)r油氣資源豐富［1］，井下情況復(fù)雜，該區(qū)塊已成功鉆探束探1井和束探1H（P）井。束探1H（P）井是中國(guó)石油天然氣股份有限公司2011-2012年全國(guó)4口重點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)探井之一，也是華北油田2012年在渤海灣盆地束鹿凹陷中洼槽沙三下泥灰?guī)r的重點(diǎn)一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)探井。設(shè)計(jì)井深5 272 m，由于井下情況復(fù)雜，實(shí)際完鉆井深4 973 m。

該區(qū)塊地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、鄰井參考資料少，鉆井液安全密度窗戶口窄，高于1.485 g/cm3井下即發(fā)生漏失，低于1.485 g/cm3井下即發(fā)生溢流，鉆井及完井過(guò)程中多次堵漏及節(jié)流點(diǎn)火。該區(qū)塊地層壓力系統(tǒng)復(fù)雜，即存在高壓低滲地層又存在低壓漏失層，高壓層與漏失層并存，給鉆井和固井工程帶來(lái)極大難度。同時(shí)由于井下情況復(fù)雜，固井施工難度大、風(fēng)險(xiǎn)高，固井質(zhì)量不易保證，還存在著很大井控風(fēng)險(xiǎn)［2］。如何確保施工安全并獲得好的固井質(zhì)量是擺在技術(shù)人員面前的一道難題。

1 固井技術(shù)難點(diǎn)

1）地層壓力系統(tǒng)復(fù)雜。該井裸眼井段長(zhǎng)，地層壓力系統(tǒng)復(fù)雜，高壓層與漏失層共存，給固井工程帶來(lái)極大困難［3］。

2）安全窗口窄。鉆井液安全密度窗口窄，密度低于1.485 g/cm3，井下油氣侵嚴(yán)重，溢流明顯，密度高于1.485 g/cm3，井下漏失嚴(yán)重。

3）井身質(zhì)量差，水泥漿頂替效率低。該井鉆井周期長(zhǎng)，井下情況復(fù)雜，井身質(zhì)量差，井徑擴(kuò)大率大，典型的“糖葫蘆”井眼，不利于提高水泥漿頂替效率，固井質(zhì)量不易保證。

4）水泥封固段長(zhǎng)，對(duì)水泥漿綜合性能要求高。采用單級(jí)固井，水泥封固段長(zhǎng)達(dá)2 792.45 m，上下溫差大，對(duì)水泥漿綜合性能要求高。

5）管串結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)工具的性能要求嚴(yán)格。下部管串為120 m篩管，篩管上部下兩個(gè)管外封隔器和一個(gè)分級(jí)箍，對(duì)工具的性能、壓力級(jí)配提出了嚴(yán)格要求，工具一旦出現(xiàn)問(wèn)題，固井質(zhì)量將無(wú)法保證。

6）存在井控風(fēng)險(xiǎn)。地層壓力系統(tǒng)復(fù)雜，油氣活躍且地層承壓能力差，固井施工過(guò)程中一旦發(fā)生嚴(yán)重漏失，油氣上竄速度快，可能導(dǎo)致溢流甚至井噴事故發(fā)生，存在較大井控風(fēng)險(xiǎn)。

2 固井工藝技術(shù)措施

1）認(rèn)真做好下套管前的準(zhǔn)備工作。認(rèn)真做好通井工作，先用1個(gè)扶正器通井，然后用雙扶正器通井，再用3個(gè)扶正器通井。對(duì)入井工具和附件認(rèn)真進(jìn)

行檢查，確保工具入井后性能靈活可靠，工作正常。

2）調(diào)整好鉆井液性能［4］。固井施工前，調(diào)整好鉆井液性能，在滿足井下安全的前提下，盡量使鉆井液黏度、切力低，降低固井施工過(guò)程中鉆井液的摩阻［5］，降低井漏之風(fēng)險(xiǎn)［6］。

3）采用平衡壓力固井。采用平衡壓力固井技術(shù)［7］，有效避免固井施工過(guò)程中井漏的發(fā)生，確保固井質(zhì)量。

4）使用性能優(yōu)良的水泥漿體系。針對(duì)該井實(shí)際情況，常規(guī)水泥漿體系顯然不能滿足固井要求，因此該井采用三凝雙密膠乳水泥漿體系［8］。

5）合理使用套管扶正器，提高套管居中度。合理加放套管扶正器可有效提高套管居中度，管外封隔器及分級(jí)箍上下各加一個(gè)剛性滾輪扶正器，以防止封隔器膠筒磨破以及分級(jí)箍貼壁，影響正常工作。

6）做好井控預(yù)案，避免井噴事故發(fā)生。針對(duì)固井施工過(guò)程中存在較大的井控風(fēng)險(xiǎn)，認(rèn)真做好井控預(yù)案，固井施工過(guò)程中一旦出現(xiàn)井噴險(xiǎn)情，立即啟動(dòng)井控應(yīng)急預(yù)案，在井下允許的情況下，通過(guò)節(jié)流完成固井施工。

7）使用性能優(yōu)良的隔離液及沖洗液，提高界面膠結(jié)強(qiáng)度。使用性能優(yōu)良的隔離液及沖洗液，有效將“大肚子”中的鉆井液驅(qū)替出來(lái)以及有效沖洗掉井壁和套管表面的虛假泥餅，確保第一、第二界面膠結(jié)強(qiáng)度，有效提高固井質(zhì)量。

8）嚴(yán)格把關(guān)，加強(qiáng)過(guò)程控制。嚴(yán)格按照固井施工設(shè)計(jì)施工，平穩(wěn)操作，嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)技術(shù)措施，確保施工安全有序、連續(xù)、高效。

9）關(guān)井侯凝。由于隔離液及沖洗液密度均低于鉆井液密度，在進(jìn)入環(huán)空的過(guò)程中會(huì)造成油氣侵，碰壓后環(huán)空液柱壓力會(huì)小于地層壓力，為防止水泥漿侯凝過(guò)程中油氣上竄及出現(xiàn)井控風(fēng)險(xiǎn)，碰壓后關(guān)閉封井器，關(guān)井侯凝。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

3.1 束探1H（P）井身結(jié)構(gòu)

束探1H（P）井身結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3.2 管串結(jié)構(gòu)

D139.7 mm引鞋＋D139.7 mm洗井回壓閥＋D139.7 mm篩管串＋盲板短節(jié)＋壓漲式封隔器＋短套管1根（有效長(zhǎng)度4.0 m）＋液壓式封隔器＋D139.7 mm長(zhǎng)套管1根＋壓差式分級(jí)箍＋D139.7 mm套管串（壁厚9.17 mm）＋D139.7 mm套管串（壁厚10.54 mm）＋D139.7 mm聯(lián)頂節(jié)。

圖1 井身結(jié)構(gòu)示意圖

3.3 井徑情況

該井井徑變化率大（表1），最大井徑45 cm，最小井徑21.6 cm，平均為27.6 cm，井徑擴(kuò)大率為27.8%，水泥封固段2 792.45 m。

表1 束探1H（P）井實(shí)測(cè)井徑數(shù)據(jù)表

3.4 水泥漿體系

束探1H（P）井使用三凝雙密膠乳水泥漿體系，在大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中選擇強(qiáng)度較高，流動(dòng)性較好，稠化時(shí)間滿足施工要求的水泥漿配方。注水泥漿排量1.5 m3/min，注入領(lǐng)漿76.3 m3，環(huán)空段長(zhǎng)1 760 m，注入領(lǐng)漿20.4 m3，環(huán)空段長(zhǎng)561 m，注入尾漿33.6 m3，環(huán)空段長(zhǎng)471.45 m。

3.4.1 水泥漿配方

領(lǐng)漿：450 g嘉華G級(jí)水泥＋54 g石英砂＋45 g微硅＋40 g玻璃微珠＋3.6 g DRY-S2＋3.6 g DRS-1S＋48 g DRT-100L＋7.2 g DRT-100 g LT＋17 g DRF-120

L＋4.5 g DRH-200 L＋0.5%DRX-1L＋270 g水。

首漿：450 g嘉華G級(jí)水泥＋54 g石英砂＋45 g微硅＋40 g玻璃微珠＋3.6 g DRY-S2＋3.6 g DRS-1S＋48 g DRT-100L＋7.2 g DRT-100LT＋17 g DRF-120 L＋2.7 g DRH-200 L＋0.5%DRX-1L＋270 g水。

尾漿：630 g嘉華G級(jí)水泥＋20 g微硅＋210 g硅粉＋3.6 g DRS-1S＋48 g DRT-100L＋7.2 g DRT-100 LT＋0.5%DRX-1L＋17 g DRF-120 L＋270水。

水泥漿性能如表2所示。

3.4.2 外加劑的作用

玻璃微珠主要是降低水泥漿密度；石英砂、微硅和硅粉主要是提高顆粒級(jí)配能力，提高水泥石的強(qiáng)度和抗高溫能力；DRF-120L為高溫降失水劑，控制水泥漿失水；DRS-1S和DRY-S2為高溫穩(wěn)定劑和懸浮劑，主要是確保漿體穩(wěn)定，DRT-100LT為防竄劑，主要提高水泥漿的防竄能力。

3.5 隔離液、沖洗液的使用

由于該井鉆井液密度高，井身質(zhì)量差，為有效驅(qū)替“大肚子”內(nèi)的鉆井液及有效沖洗井壁和套管表面的泥餅，使用了25 m3密度為1.40 g/cm3的加重隔離沖洗液及8 m3密度為1.04 g/cm3的沖洗液，配方分別為：DRY-100L＋DRY-S1＋DRY-S2＋重晶石粉和DRY-100L＋DRY-S1＋DRY-S2，有效提高了第一、第二界面水泥膠結(jié)強(qiáng)度。

3.6 選用性能優(yōu)良的井下工具及附件

為確保封隔器有效漲封，分別采用一個(gè)壓漲式封隔器和一個(gè)液壓式封隔器，壓力級(jí)別設(shè)定為12 MPa，為減小管柱剛度，在兩個(gè)封隔器之間加一根4 m的短套管，壓差式分級(jí)箍壓力級(jí)別設(shè)定為19 MPa，以保證封隔器漲封后分級(jí)箍才能打開(kāi)。

3.7 采用平衡固井

為防止固井施工過(guò)程中壓漏地層，嚴(yán)格按平衡壓力設(shè)計(jì)，嚴(yán)格控制各種固井液數(shù)量和密度，使用密度為1.55 g/cm3的領(lǐng)漿76.3 m3，密度為1.55 g/cm3的緩凝漿20.4 m3，密度為1.89 g/cm3的速凝漿33.6 m3，使環(huán)空液柱壓力等于地層壓力，有效防止了井漏，同時(shí)也壓穩(wěn)了地層（表3）。

表2 水泥漿性能表

表3 環(huán)空流體平衡壓力設(shè)計(jì)表

3.8 關(guān)井侯凝

碰壓后為防止油氣水侵及井控事故，關(guān)封井器關(guān)井侯凝。經(jīng)聲幅及變密度檢測(cè)，2 000～3 300 m固井質(zhì)量良好，3 300 m至井底固井質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì)。

4 結(jié)論

1）對(duì)于鉆井液性能較差、井身質(zhì)量不好的井，合理使用前置沖洗液，可有效驅(qū)替大肚子中鉆井液及沖洗掉井壁和套管表面的泥餅，改善第一、第二界面水泥膠結(jié)強(qiáng)度。

2）膠乳水泥漿體系具有較高的膠結(jié)強(qiáng)度及一定的韌性，能夠滿足深井長(zhǎng)封固段固井及地層壓力系統(tǒng)復(fù)雜井的固井質(zhì)量。

3）對(duì)于高壓層與漏失層共存，地層承壓能力差的井，采用平衡壓力固井技術(shù)可有效避免固井施工過(guò)程中井下漏失之風(fēng)險(xiǎn)，確保固井質(zhì)量。

4）對(duì)于存在高壓層的井，固井結(jié)束后關(guān)好井口防噴器，可降低水泥漿被油氣水侵及避免井控事故發(fā)生。

5）詳細(xì)了解鉆井及臨井資料，制定合理的工藝技術(shù)措施，周密設(shè)計(jì)，精心施工是確保固井質(zhì)量的關(guān)鍵。

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（編輯：李臻）

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2095-1132（2014）06-0041-03

10.3969/j.issn.2095-1132.2014.06.012

修訂回稿日期：2014-11-03

王福昌（1964-），工程師，從事固井工程技術(shù)研究與應(yīng)用工作。E-mail：wfc518000@163.com。