魏浩光桑來(lái)玉楊紅歧尹大偉徐軍浩

（1.中國(guó)石化石油工程技術(shù)研究院，100101 北京；2.勝利油田黃河固井公司，山東東營(yíng) 257064）

雅達(dá)油田高含硫小井眼尾管固井技術(shù)

魏浩光1桑來(lái)玉1楊紅歧1尹大偉2徐軍浩2

（1.中國(guó)石化石油工程技術(shù)研究院，100101 北京；2.勝利油田黃河固井公司，山東東營(yíng) 257064）

針對(duì)伊朗雅達(dá)油田Fahliyan油層尾管固井技術(shù)難點(diǎn)，優(yōu)選出防腐防竄膠乳水泥漿體系。室內(nèi)測(cè)試分析表明：該體系防竄能力強(qiáng)，模擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程中氣竄量為0；在室內(nèi)模擬的H2S強(qiáng)腐蝕條件下，仍能保持致密的微觀結(jié)構(gòu)，水泥石強(qiáng)度下降幅度為11.46%，水泥石滲透率增加程度為18.82%；同常規(guī)水泥漿體系相比，養(yǎng)護(hù)24 h的單位面積抗沖擊功可提高74%，養(yǎng)護(hù)48 h的單位面積抗沖擊功可提高79%。為提高洗井質(zhì)量和水泥漿頂替效率，率先將旋轉(zhuǎn)尾管固井技術(shù)應(yīng)用于?114.3 mm尾管固井中。同時(shí)，采用先導(dǎo)漿工藝和提高套管居中度技術(shù)，達(dá)到提高頂替效率的目的。上述措施的實(shí)施，為解決伊朗雅達(dá)油田高含硫小井眼尾管固井難題做出有益的嘗試，取得了較好的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果。

雅達(dá)油田；高含硫；小井眼；膠乳水泥漿；旋轉(zhuǎn)尾管固井

Fahliyan油層是雅達(dá)油田的主力油層之一，埋深3 950～ 4 600 m，井下靜止溫度可達(dá)130 ℃，地層壓力系數(shù)1.3～1.7，油氣層活躍，產(chǎn)出物中H2S氣體含量高，H2S分壓為0.13～0.29 MPa，為典型的高含硫腐蝕環(huán)境［1］。Fahliyan油層用直井開(kāi)采，懸掛器坐掛位置為3 500～3 900 m，油層尾管下深在4 400～4 600 m，本開(kāi)次理論井眼直徑為149.2 mm，尾管直徑為114.3 mm。

1 Fahliyan油層尾管固井技術(shù)難點(diǎn)

（1）井下靜止溫度可達(dá)130 ℃，對(duì)水泥漿添加劑耐高溫性能要求高。本開(kāi)次固井的理論環(huán)空間隙只有17.45 mm，存在著小井眼、小間隙固井難題，主要包括：循環(huán)摩阻大，不能充分清洗井眼；環(huán)空間隙小，泵壓高，替漿排量低，頂替效率低，水泥漿不能均勻分布；水泥漿的常規(guī)性能和防竄性能要求高；水泥環(huán)薄，抗沖擊力差等問(wèn)題［2-4］。

（2）Fahliyan油層產(chǎn)出流體含H2S、CO2氣體。水泥石H2S腐蝕的門(mén)限分壓為0.345 kPa，CO2腐蝕的門(mén)限分壓0.21 MPa［5］。Fahliyan油層產(chǎn)出物分析表明：H2S摩爾百分?jǐn)?shù)0.5%～0.9%，分壓為0.13～0.29 MPa，為發(fā)生H2S腐蝕門(mén)限分壓的376.8～840.5倍；CO2摩爾百分?jǐn)?shù)3.21%～3.73%，分壓0.85～1.2 MPa，為發(fā)生CO2腐蝕門(mén)限分壓的4.0～5.7倍。H2S與CO2相處于同一個(gè)環(huán)境中，H2S腐蝕程度會(huì)更高，且地層水與H2S共存。因此，固井水泥環(huán)以受H2S腐蝕為主。

2 水泥漿體系

膠乳水泥漿體系具有較好的膠結(jié)能力、韌性、低失水等特點(diǎn)［6］。利用伊朗的原材料，通過(guò)添加配套外加劑，提出防腐防竄膠乳水泥漿體系：德黑蘭G級(jí)水泥+35%硅粉+10%防腐劑DC206+3%降失水劑FSAM+12%膠乳DC200+1.5%膠乳穩(wěn)定劑SD-2+1.5%分散劑DZS+0.8%流型調(diào)節(jié)劑SD-3+0.7%緩凝劑DZH+1.0%消泡劑DZX+61%H2O。

2.1 常規(guī)性能

按API標(biāo)準(zhǔn)要求，進(jìn)行防腐防竄膠乳水泥漿體系測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表1。可以看出，防腐防竄膠乳水泥漿體系具有良好的流變性，且API失水小，稠化過(guò)渡時(shí)間短，24小時(shí)強(qiáng)度高，零游離液。

表1 防腐防竄膠乳水泥漿體系常規(guī)性能

2.2 防竄性能

DC200膠乳粒徑為0.05～0.5 μm，比水泥顆粒粒徑（一般約在20～50 μm）小得多，膠粒具有彈性，水泥漿形成濾餅時(shí)一部分膠粒擠塞、填充于水泥顆粒間的空隙中使濾餅的滲透率降低；另一方面，膠粒在壓差的作用下在水泥顆粒間聚集成膜，這層覆蓋在濾餅表面的膜阻止氣竄的發(fā)生。依據(jù)水泥漿的失水性能與稠化性能可以計(jì)算出膠乳水泥漿的SPN值為1.8，具有較強(qiáng)的防竄能力

利用氣竄模擬分析儀進(jìn)行膠乳水泥漿防氣竄性能室內(nèi)實(shí)驗(yàn)。由氣竄測(cè)試曲線（圖1）可以看出，130℃條件下，水泥漿失重過(guò)程中未見(jiàn)氣竄發(fā)生，說(shuō)明膠乳水泥漿體系具有良好的防竄能力。

圖1 防腐防竄膠乳水泥漿體系在130 ℃防氣竄曲線

2.3 防腐能力

水泥石的滲透性是腐蝕發(fā)生的關(guān)鍵因素。由于膠乳柔性填充于水泥石中的孔隙，水泥石滲透性小，有利于防止H2S向水泥石內(nèi)部擴(kuò)散［4］?；鹕交屹|(zhì)材料DC206可以有效地吸收水泥中水化產(chǎn)物CH，抑制了C2SH生成，在硬化水泥漿體中，C2SH是影響滲透率的重要因素，C2SH含量高，腐蝕試樣滲透率增加。因此，DC206與膠乳的加入可以有效地提高水泥石的防腐能力。

為加快腐蝕速度，實(shí)驗(yàn)用純H2S氣體在130 ℃下對(duì)水泥石進(jìn)行腐蝕實(shí)驗(yàn)，腐蝕時(shí)間10 d，結(jié)果見(jiàn)表2?？梢钥闯?，防腐防竄膠乳水泥漿體系在實(shí)驗(yàn)室腐蝕條件下強(qiáng)度僅下降了14.55%，滲透率增加18.82%，而常規(guī)水泥漿體系（不含膠乳與防腐劑）同等條件下強(qiáng)度下降了36.11%，滲透率增加了289.30%。

表2 130 ℃下H2S腐蝕水泥石10 d前后強(qiáng)度、滲透率的變化

利用電鏡掃描儀觀察水泥石被腐蝕后的微觀結(jié)構(gòu)。從圖2可看出，防腐防竄膠乳水泥漿體系轉(zhuǎn)化形成的水泥石腐蝕10 d后仍能保持致密的微觀結(jié)構(gòu)，而常規(guī)水泥漿體系轉(zhuǎn)化形成的水泥石在相同的腐蝕條件下腐蝕后具有較多的孔隙。

2.4 抗沖擊能力

將常規(guī)水泥漿體系與防腐防竄膠乳水泥漿體系在模擬井底靜止溫度130 ℃下養(yǎng)護(hù)24 h與48 h，應(yīng)用霍布金森實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)試其抗沖擊能力。由表3可知，膠乳水泥漿體系比常規(guī)水泥漿體系養(yǎng)護(hù)水泥石單位面積抗沖擊功大幅提高。

圖2 水泥石腐蝕后微觀結(jié)構(gòu)

表3 防腐防竄膠乳水泥石的抗沖擊能力

3 固井技術(shù)

3.1 旋轉(zhuǎn)尾管固井技術(shù)

旋轉(zhuǎn)尾管并結(jié)合循環(huán)沖洗，有利于沖洗井壁上的濾餅，提高水泥環(huán)膠結(jié)質(zhì)量。水泥漿在尾管環(huán)空流動(dòng)過(guò)程中，加上尾管的轉(zhuǎn)動(dòng)作用，可以使窄間隙處的鉆井液參與流動(dòng)，提高頂替效率，使水泥漿在套管旋轉(zhuǎn)過(guò)程中能夠均勻分布在套管周圍。

3.2 先導(dǎo)漿技術(shù)

由于鉆井液在鉆進(jìn)過(guò)程中受地層中瀝青、油、氣等介質(zhì)的侵蝕污染，不利于提高界面膠結(jié)質(zhì)量，為此，配制性能良好的低切力鉆井液，典型的先導(dǎo)漿配方為：2%膨潤(rùn)土+0.3%NaOH+0.5%XN-367（KPAM）+5%NaCl+3%磺化酚醛樹(shù)脂NBGS-2+3%褐煤樹(shù)脂SPNH+3%磺化瀝青TCFD+1.5%抗鹽降失水劑SWQW（L）+2%抗鹽抗溫降失水劑SNFST+3%潤(rùn)滑劑RH200 +0.3%流型調(diào)節(jié)劑XCD，一般使用20～30 m3左右，注水泥作業(yè)時(shí)注在沖洗液的前面，很好地驅(qū)替被污染的鉆井液及沖洗濾餅，以提高水泥環(huán)的膠結(jié)質(zhì)量。

3.3 提高套管居中度

應(yīng)用固井計(jì)算軟件進(jìn)行套管扶正器安放位置優(yōu)化設(shè)計(jì)，裸眼段每3根套管加1只聚酯螺旋減阻剛性套管扶正器，能保證套管居中度大于80%。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

上述技術(shù)被應(yīng)用于雅達(dá)油田的F4、F19、F23、F31等井的?149.2 mm 井眼固井作業(yè)中，測(cè)井解釋固井合格率100%，固井優(yōu)質(zhì)率達(dá)到了50%。以F31井為例：F31井深4 590 m，套深4 589.15 m，裸眼段長(zhǎng)597 m，封固段長(zhǎng)719 m，鉆井液密度1.68 g/cm3。首先注入密度1.68 g/cm3的低黏低切先導(dǎo)漿19.8 m3，其次注入1.8 m3密度為1.75 g/cm3的加重沖洗型隔離液，之后注入11.3 m3防腐防竄膠乳水泥漿，平均密度為1.86 g/cm3，替漿29.3 m3，替漿排量0.76 m3/ min，尾管懸掛器轉(zhuǎn)速為15 r/min，替漿結(jié)束后加壓坐封封隔器。候凝48 h后測(cè)井，固井聲幅合格率為100%，該井被評(píng)定為優(yōu)質(zhì)井。

5 結(jié)論

（1）優(yōu)選的防腐防竄膠乳水泥漿體系具有過(guò)渡時(shí)間短、零游離液、流變性好、強(qiáng)度高的特點(diǎn)。

（2）防腐防竄膠乳水泥漿體系在失重過(guò)程中未見(jiàn)氣竄的發(fā)生，具有很好的防竄能力；形成的水泥石抗沖擊能力強(qiáng)，強(qiáng)腐蝕條件下水泥石強(qiáng)度下降幅度低，滲透率增加程度小，能保持致密的微觀孔隙結(jié)構(gòu)。

（3）綜合應(yīng)用防腐防竄膠乳水泥漿體系、旋轉(zhuǎn)尾管固井、先導(dǎo)漿以及提高套管居中度技術(shù)，為解決該區(qū)塊高含硫小井眼尾管固井技術(shù)難題做出了有益的嘗試，但尚需進(jìn)一步完善，以形成配套技術(shù)。

［1］何漢平，吳俊霞，黃健林，等.伊朗雅達(dá)油田完井工藝［J］.石油鉆采工藝，2012，34（4）：26-60.

［2］黃柏宗，呂光明，劉平.小井眼固井技術(shù)（Ⅰ）［J］.鉆井液與完井液，1999，16（2）：28-34.

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［5］丁士東，周仕明，陳雷.川東北地區(qū)高溫高壓含硫氣井配套固井技術(shù)［J］.天然氣工業(yè)，2009，29（2）：58-60，75.

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（修改稿收到日期 2014-06-11）

〔編輯 朱 偉〕

Liner cementing technology for slim hole well with high sulfur content in Yadavaran Oilfield

WEI Haoguang1,SANG Laiyu1,YANG Hongqi1,YIN Dawei2,XU Junhao2
（1.SINOPEC Research Institute of Petroleum Engineering,Beijing100101,China;2.Huanghe Cementing Company of Shengli Oilfield Company,Dongying257064,China）

In view of the difficulties in liner cementing technology for Fahliyan Reservoir of Yadavaran Oilfield of Iran,the anticorrosion,anti-channeling latex cement slurry system was selected.Indoor test and analysis showed that this system was capable of preventing channeling,and the gas channeling amount was 0 in simulation test;under strong H2S corrosion conditions in lab simulation,it could still maintain tight micro-structure;the strength of set cement decreased by 11.46%,and the permeability of set cement increased by 18.82%.Compared with common cement systems,the resistance to impact energy in unit area can be increased by 74% after curing for 24 hrs and 79% for 48 hrs.In order to improve flushing quality and cement displacement efficiency,rotary liner cementing technology was firstly applied to ?114.3 mm liner cementing.Preflush technology and casing centralizing technique were aslo adopted to improve displacement efficiency.The implementation of above measures is a helpful attempt in addressing the difficulties in liner cementing in slim hole well with high sulfur content in Yadavaran Oilfield of Iran ,and achieved favorable field application effect.

Yadavaran Oilfield;high sulfur content;slimhole;latex cement slurry;rotary liner cementing

魏浩光，桑來(lái)玉，楊紅歧，等.雅達(dá)油田高含硫小井眼尾管固井技術(shù)［J］.石油鉆采工藝，2014，36（4）：47-49.

TE256

：B

1000–7393（2014）04–0047–03

10.13639/j.odpt.2014.04.012

國(guó)家科技重大專項(xiàng)“中東富油氣區(qū)復(fù)雜地層井筒關(guān)鍵技術(shù)”（編號(hào)：2011ZX05031-004）。

魏浩光，1982年生。2011年于中國(guó)石油大學(xué)（北京）獲博士學(xué)位，現(xiàn)主要從事固井工藝與水泥漿體系研究，高級(jí)工程師。E-mail：weihaoguang@163.com。