和建勇 黨冬紅 劉艷軍 陳 光 張玉平 朱澤鑫

（渤海鉆探第一固井公司，河北任丘 062552）

南堡36-P3001井高溫小間隙尾管固井技術(shù)

和建勇 黨冬紅 劉艷軍 陳 光 張玉平 朱澤鑫

（渤海鉆探第一固井公司，河北任丘 062552）

冀東油田南堡36-P3001井在四開鉆進(jìn)過程中發(fā)生溢流、井漏，后效比較嚴(yán)重，且井底循環(huán)溫度150 ℃，下完尾管后環(huán)空間隙小，加之井斜較大，環(huán)空液柱流動(dòng)阻力大。為了給五開欠平衡鉆井提供優(yōu)質(zhì)的井筒環(huán)境，針對(duì)該井固井難點(diǎn)，優(yōu)選了性能良好的高溫水泥漿體系和相匹配的沖洗液，通過軟件模擬優(yōu)化扶正器的安放方法，完善配套固井技術(shù)措施，最終實(shí)現(xiàn)了安全固井施工，固井質(zhì)量得到有效提高，為冀東油田該區(qū)塊水平井小間隙尾管固井提供了技術(shù)支撐。

深井；高溫；尾管固井；南堡油田

南堡3號(hào)構(gòu)造堡古2斷塊是冀東油田新開發(fā)的區(qū)塊，地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，前期鉆井開發(fā)資料較少。前期鉆井實(shí)踐表明，該區(qū)塊地溫梯度達(dá)到3.7 ℃/100 m，油氣層比較活躍，易發(fā)生溢流、井漏等鉆井復(fù)雜事故。南堡36-P3001井是該區(qū)塊一口采氣井，對(duì)各層套管的固井質(zhì)量相對(duì)于普通開發(fā)井要高，且產(chǎn)層段鉆進(jìn)使用?215.9 mm鉆頭，下入?177.8 mm尾管，因而尾管固井具有抗高溫、防漏、防氣竄、小間隙固井等難點(diǎn)。針對(duì)該井固井難點(diǎn)，通過室內(nèi)水泥漿配方的研究和現(xiàn)場固井工藝技術(shù)相結(jié)合，形成了一套抗高溫防漏防氣竄小間隙尾管固井技術(shù)，給冀東油田該區(qū)塊同類井固井提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

1 工程概況

南堡36-P3001井位于曹妃甸工業(yè)園區(qū)內(nèi)。一開?508 mm表層套管下深326.45 m，二開?339.7 mm技術(shù)套管下深1 999.70 m，三開?244.5 mm技術(shù)套管下深4 112.45 m，四開?215.9 mm井眼中完井深5 212 m，垂深4 860.83 m，尾管懸掛器位置3 795.5 m，封固段長1 415.5 m。四開使用KCl抗高溫鉆井液（200 ℃），中完鉆井液密度1.43 g/cm3。鉆進(jìn)至4 860 m井下發(fā)生漏失，計(jì)算油氣上竄速度最高為1 200 m/h。該井套管尺寸大，環(huán)空間隙小，無法下入管外封隔器封隔油氣活躍層，要求?177.8 mm套管下至5 211 m，保證封固段固井質(zhì)量，為五開欠平衡鉆井提供優(yōu)質(zhì)的井筒環(huán)境。

2 固井技術(shù)難點(diǎn)

（1）井底溫度高，對(duì)水泥漿高溫穩(wěn)定性要求高。井底靜止溫度160 ℃，循環(huán)溫度150 ℃［1］，水泥漿在高溫條件下穩(wěn)定性差，失水及稠化時(shí)間不易調(diào)節(jié)，尾管懸掛器位置計(jì)算溫度92 ℃，要求封固段上下溫差58 ℃。高溫水泥漿敏感性較強(qiáng)，在低溫條件下易出現(xiàn)超緩凝現(xiàn)象［2-4］，將嚴(yán)重影響后期鉆井施工。

（2）水平段長，頂替效率不高。水平位移702 m，打鉆排量小，鉆井巖屑容易在井眼低邊形成沉積，不利于清替；由于套管自身重量的影響，在造斜段和水平段套管容易貼邊，頂替效率不易提高。

（3）地層承壓能力低且油氣層活躍。地層壓力系數(shù)僅1.2，在下套管及注替水泥漿過程中由于激動(dòng)壓力或液柱壓力增高易造成井漏。該井四開鉆進(jìn)過程中，4 856～4 860 m曾發(fā)生過溢流和井漏，替漿到位起出中心管后由于水泥漿的膠凝失重，液柱壓力無法壓穩(wěn)地層，發(fā)生氣竄，嚴(yán)重影響固井質(zhì)量。

（4）裸眼段環(huán)空間隙較小，懸掛器坐掛后，重合段懸掛器位置環(huán)空間隙更小，通井過程中受到壓力限制，無法提升通井排量，造成裸眼段井眼大肚子井段可能清洗不干凈，沉砂無法驅(qū)替。固井過程中水泥漿黏度較高，攜帶沉砂上返，容易在重合段懸掛器位置發(fā)生環(huán)空憋堵，造成水泥漿低返達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。

（5）尾管固井施工時(shí)間長，壓力高，安全風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別高，對(duì)固井施工設(shè)備性能的要求比較高［5-6］。

3 固井技術(shù)措施

3.1 先導(dǎo)漿技術(shù)

KCl抗高溫鉆井液與水泥漿是不相容的。在固井施工中，KCl抗高溫鉆井液與水泥漿直接接觸，水泥漿受到鉆井液污染而產(chǎn)生增稠的團(tuán)塊狀絮凝物質(zhì)。由于現(xiàn)場施工條件受到限制，不能配置性能良好的隔離液，為了有效隔離鉆井液和水泥漿，防止其相互接觸污染，采用先導(dǎo)漿技術(shù)。先導(dǎo)漿成分主要由膨潤土和重晶石粉組成，密度1.43 g/cm3，黏度40 s，提前水化，具有良好的流動(dòng)性能。固井施工中，加大先導(dǎo)漿的用量，采用紊流頂替技術(shù)，延長紊流接觸時(shí)間。

3.2 水泥漿設(shè)計(jì)

3.2.1 水泥漿體系的選擇 根據(jù)鉆進(jìn)過程中發(fā)生的溢流、井漏實(shí)鉆資料，選用高密度（1.90 g/cm3）雙凝水泥漿液柱設(shè)計(jì)。依據(jù)不同粒徑固體顆粒緊密堆積設(shè)計(jì)原理，使用水泥、微硅、硅粉3種不同粒徑的固體進(jìn)行顆粒級(jí)配。一定量硅粉的加入保證了油井水泥在高溫條件下的長期強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，微硅的加入提高了水泥漿的穩(wěn)定性與水泥石的致密性。通過比較，選用了BXF-200L耐高溫液體降失水劑與BCR-300L高溫液體緩凝劑配伍，液體外加劑更易于混拌均勻，降失水劑也可以在水泥漿中很好地分散，達(dá)到水泥漿的最佳性能［7-8］。

3.2.2 水泥漿配方與性能 現(xiàn)場固井使用水泥漿配方為：嘉華G級(jí)水泥+30%硅粉+5%微硅+5%降失水劑BXF-200L（AF）+2.0%～2.5%緩凝劑BCR-300L+0.2%消泡劑G603+51%現(xiàn)場水。水泥漿性能見表1，稠化曲線見圖1。

表1 水泥漿綜合性能

圖1 水泥漿稠化曲線

從表1和圖1可以看出，選用的高溫水泥漿體系抗溫性能好，具有較強(qiáng)的防氣竄性能，流動(dòng)性好，24 h抗壓強(qiáng)度高，完全滿足此次尾管固井的要求。

3.3 前置液選擇

前置液配方：現(xiàn)場水+沖洗液BCS-010L+緩凝劑BCR-300L。沖洗液在固井中主要用于沖洗井壁和套管壁，提高對(duì)鉆井液的頂替效率和水泥環(huán)第一、二界面膠結(jié)質(zhì)量。該井選用BCS-010L沖洗液，加量控制在7%，此類沖洗液密度低，黏度低，基漿流型接近于牛頓型，即使在較小的排量下也能達(dá)到紊流頂替的效果，有效提高沖洗液的沖洗效率［9-10］。室內(nèi)進(jìn)行了前置液、鉆井液和水泥漿在不同條件下的相容性實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表2。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，混漿流變性良好，無明顯絮凝現(xiàn)象。

表2 不同條件下的相容性實(shí)驗(yàn)

3.4 現(xiàn)場固井施工技術(shù)措施

（1）模擬套管剛性合理選配鉆具組合，采用雙扶正器，通井循環(huán)排量保證環(huán)空返速達(dá)到1.2 m/s，通井過程中注入30 m3黏度120 s的稠漿，大排量循環(huán)，有效攜帶沉積在不規(guī)則井段的沉砂，通井起鉆之前注入的封閉漿禁止加入塑料小球潤滑，以免影響尾管懸掛器坐掛。

（2）為了保證套管順利下入，在浮鞋與浮箍連接的單根套管上加入1只進(jìn)口剛性滾輪扶正器（外徑211 mm、內(nèi)徑183 mm），裸眼段下部500 m每3根加1只國產(chǎn)螺旋剛性扶正器（外徑208 mm、內(nèi)徑182 mm），重合段均勻安放3～5個(gè)剛性扶正器，懸掛器下部連續(xù)2單根各加入1只剛性扶正器，確保套管順利下入和保證下部井段固井質(zhì)量。

（3）現(xiàn)場水配置過程中，為防止液體降失水劑沉入罐底，水泥車以1.1～1.3 m3/min排量循環(huán)，確保液體降失水劑和緩凝劑分散均勻，以及對(duì)送井干混水泥進(jìn)行二次混拌；對(duì)現(xiàn)場水樣和灰樣進(jìn)行室內(nèi)復(fù)合化驗(yàn)，合理調(diào)整稠化時(shí)間，保證固井施工安全。

（4）合理設(shè)計(jì)固井管外液柱分布，固井整體過程執(zhí)行“三壓穩(wěn)”，實(shí)現(xiàn)平衡壓力固井，利用縮短速凝稠化時(shí)間，封固曾經(jīng)發(fā)生溢流井段。

（5）套管內(nèi)使用密度1.70 g/cm3鉆井液頂替，降低頂替施工壓力3 MPa左右，預(yù)防候凝期間浮箍浮鞋失效、水泥漿倒返造成管外漏封。

（6）精確計(jì)算設(shè)計(jì)鉆桿和套管內(nèi)間隔液的使用量，確保起出中心管后，管外液柱壓力高于管內(nèi)液柱壓力1 MPa，防止因管內(nèi)壓力過高致使鉆井液壓出管外與水泥漿接觸，發(fā)生水泥漿閃凝。

4 現(xiàn)場施工情況

下完套管坐掛之前循環(huán)排量1.8 m3/min，壓力15.4 MPa，坐掛之后排量1.3 m3/min，壓力10 MPa。固井前鉆井液密度1.43 g/cm3，黏度43 s，初終切2 Pa/ 5 Pa，塑性黏度23 mPa·s，動(dòng)切力6 Pa。固井施工注入先導(dǎo)漿20 m3，BCS-010L前置液8 m3，低密度緩凝水泥漿6 m3（平均1.72 g/cm3），高密度緩凝水泥漿密度19 m3（平均密度1.84 g/cm3），速凝水泥漿10 m3（平均密度1.89 g/cm3），壓膠塞2.5 m3，頂替重漿22 m3，注入間隔液6 m3。泥漿泵注入密度1.43g/ cm3鉆井液35 m3，頂替排量1.0～1.4 m3/min，最高施工壓力9 MPa。水泥車頂替清水2.2 m3，壓力碰至12 MPa，開回水放壓正常，拆卸井口固井裝置，起鉆20柱，使用2.3～2.4 m3/min排量循環(huán)。整個(gè)固井施工過程中未發(fā)生漏失、憋堵等復(fù)雜事故，6 d后測聲幅固井質(zhì)量合格。

5 結(jié)論

（1）從現(xiàn)場水泥漿混拌和施工結(jié)果分析，選用的抗高溫水泥漿體系能夠滿足該井的固井施工條件，為今后類似井的施工積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

（2）先導(dǎo)漿和沖洗液的合理設(shè)計(jì)，大幅度提升了對(duì)鉆井液的頂替效率，能夠有效清洗井壁和套管壁，提高水泥環(huán)的膠結(jié)質(zhì)量。

（3）替漿過程中間隔液的使用，可提高施工安全系數(shù)，該技術(shù)已在尾管固井中得到廣泛應(yīng)用。

［1］劉洋，郭小陽，艾正青，等.尾管固井循環(huán)溫度預(yù)測模型研究［J］.石油鉆采工藝，2011，33（5）：38-41.

［2］劉崇建，黃柏宗，徐同臺(tái)，等.油氣井注水泥理論與應(yīng)用［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2001.

［3］蘇如軍，李清忠.高溫緩凝劑GH-9的研究與應(yīng)用［J］.鉆井液與完井液，2005，22（S0）：89-92.

［4］張華，馮宇思，靳建洲，等.大溫差水泥漿體系的研究與應(yīng)用［J］.鉆井液與完井液，2012，29（5）：54-57.

［5］王海平，李立榮，霍明江，等.南堡5-98深探井尾管固井技術(shù)［J］.鉆井液與完井液，2010，27（1）：82-84.

［6］劉永勝.TH12513CH井長裸眼小間隙尾管固井技術(shù)［J］.鉆井液與完井液，2010，27（6）：58-60.

［7］郝宗香，王澤霖，豆亞娟，等.一種抗鹽耐溫降濾失劑的室內(nèi)研究［J］.鉆井液與完井液，2012，29（5）：9-12.

［8］劉玉英，侯萬國，孫德軍，等.降濾失劑作用機(jī)理研究——新型降濾失水劑的研制［J］.鉆井液與完井液，1996，13（4）：12-14.

［9］姜增東，王廣雷，王萬軍，等.DCX固井模擬沖洗效率評(píng)價(jià)裝置的研制［J］.石油鉆探技術(shù)，2013，41（3）：127-129.

［10］王廣雷，吳迪，姜增東，等.固井沖洗液效率評(píng)價(jià)方法討論［J］.石油鉆探技術(shù)，2011，39（2）：77-80.

（修改稿收到日期 2013-12-24）

〔編輯 朱 偉〕

High temperature small annular space liner cementing techniques of Nanpu 36-P3001 well

HE Jianyong,DANG Donghong,LIU Yanjun,CHEN Guang,ZHANG Yuping,ZHU Zexin
（No.1Cementing Company of Bohai Drilling Engineering Co.Ltd.,Renqiu062552,China）

Overflow and lost circulation occurred to Nanpu 36-P3001 well in Jidong Oilfield during the 4th spud-in.The after-effect is very serious and the bottom hole circulating temperature is 150 ℃.The annular space is small after liner running.The well deviation is large and the flow resistance of annulus fluid column is large.To provide high-quality wellbore environment for under-balanced drilling for the 5th spud-in,high-performance high temperature cement slurry system and matching circulation fluid are selected according to the cementing difficulty of this well;the setup method of centralizer is simulated and optimized by software;and the auxiliary cementing technique and measures are improved to perform cementing construction safety,effectively improve the cementing quality and provide technical support for small annular space liner cementing of horizontal well of Jidong Oilfield.

deep well;high temperature;liner cementing;Nanpu Oilfield

和建勇，黨冬紅，劉艷軍，等.南堡36-P3001井高溫小間隙尾管固井技術(shù)［J］.石油鉆采工藝，2014，36（1）：48-50.

TE256

：B

1000-7393（2014）01-0048-03

10.13639/j.odpt.2014.01.013

和建勇，2005年畢業(yè)于西安理工大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，現(xiàn)從事固井技術(shù)研究工作，工程師。電話：0317-2717042。E-mail：hejianyong8246@163.com。