杜　江，劉　謙，田群山，祁文明

（西部鉆探國(guó)際鉆井公司，甘肅酒泉735009）

玉門(mén)油田欠平衡井固井技術(shù)研究與應(yīng)用

杜江*，劉謙，田群山，祁文明

（西部鉆探國(guó)際鉆井公司，甘肅酒泉735009）

為了提高玉門(mén)油田欠平衡井的固井質(zhì)量，對(duì)欠平衡井的固井難點(diǎn)進(jìn)行了系統(tǒng)分析，從水泥漿體系和固井工藝方面開(kāi)展了研究，制定了針對(duì)性的技術(shù)對(duì)策，體系上對(duì)水泥漿的性能進(jìn)行了優(yōu)化，工藝上改進(jìn)了前置液、優(yōu)化了環(huán)空漿柱結(jié)構(gòu)和注替參數(shù)，同時(shí)結(jié)合配套技術(shù)措施，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用取得了良好的效果。

欠平衡井；固井；尾管懸掛

1　概述

玉門(mén)油田青西、鴨兒峽區(qū)塊隨著多年的開(kāi)采，地層壓力逐漸降低，為了發(fā)現(xiàn)油氣層和保護(hù)油層，玉門(mén)油田部署了欠平衡井，井身結(jié)構(gòu)主要為“三層”結(jié)構(gòu)，井型為定向井，完鉆井深在3600～4900m之間，統(tǒng)計(jì)前期平均井徑擴(kuò)大率為25.14%，完井采用尾管懸掛工藝固井，由于沒(méi)有一套成熟的欠平衡井固井工藝和水泥漿體系，整體固井質(zhì)量不理想。

2　固井難點(diǎn)分析及技術(shù)對(duì)策

2.1固井難點(diǎn)

（1）欠平衡鉆井，受地應(yīng)力影響，井眼不規(guī)則，不利于水泥漿的頂替，影響水泥漿與地層的膠結(jié)質(zhì)量。

（2）井徑擴(kuò)大率大，甚至超過(guò)彈性扶正器的外徑，導(dǎo)致套管居中度低，固井質(zhì)量難以保證。

（3）欠平衡完井大多采用尾管懸掛固井，“大肚子，小出口”，施工壓力高，裸眼井段頂替排量相對(duì)較低。

（4）由于欠平衡井大多為定向井，水泥漿性能需滿足定向井固井的要求，同時(shí)為了滿足有效頂替和保護(hù)油層的需要，需控制較短的過(guò)渡時(shí)間和較低的環(huán)空靜壓差，因此對(duì)水泥漿的要求高。

2.2技術(shù)對(duì)策

2.2.1水泥漿體系調(diào)試與優(yōu)選

（1）針對(duì)欠平衡井的固井提出對(duì)水泥漿性能的要求；

（2）對(duì)低密、常規(guī)和常規(guī)加砂水泥漿體系進(jìn)行室內(nèi)評(píng)價(jià)和優(yōu)選，提高水泥漿壁面剪切力，并不斷完善水泥漿性能，滿足玉門(mén)油田欠平衡固井的要求；

（3）根據(jù)實(shí)鉆情況優(yōu)選水泥漿體系。

2.2.2優(yōu)化固井工藝

（1）采用沖洗前置液，加大前置液用量，有利于井壁清洗和水泥漿頂替；

（2）優(yōu)化漿柱結(jié)構(gòu)：通過(guò)漿柱結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，減小替漿壓力，有利于提高頂替排量；

（3）優(yōu)化注替參數(shù)：在條件允許的情況下合理設(shè)計(jì)替漿頂替排量，盡量提高環(huán)空返速，滿足最佳層流頂替。

2.2.3其它技術(shù)要求

（1）完鉆后循環(huán)充分鉆井液，在確保巖屑攜帶干凈的前提下，促使裸眼井壁段形成泥餅。

（2）對(duì)雙弓和單弓彈性扶正器進(jìn)行評(píng)價(jià)，并合理配套使用這2種扶正器，提高套管居中度。

（3）固井前調(diào)整鉆井液性能滿足有效頂替的要求。

3　技術(shù)對(duì)策研究

3.1水泥漿體系

3.1.1水泥漿性能要求

水泥漿對(duì)油氣層的傷害主要有：濾液進(jìn)入儲(chǔ)層，粘土礦物發(fā)生膨脹，縮小油流孔道；水泥漿濾液與地層水和鉆井液濾液發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，堵塞孔隙；水泥漿顆粒進(jìn)入孔隙，堵塞孔道，降低滲透率；水泥漿在初凝失重期間，水泥漿濾液及固相顆粒有充分的機(jī)會(huì)進(jìn)入儲(chǔ)層，傷害油氣層，降低滲透率。因此重點(diǎn)要控制水泥漿的游離液小于0.2mL、失水小于50mL、穩(wěn)定性（上下密度差）小于0.02g/cm3、水泥漿的過(guò)渡時(shí)間小于30min。

3.1.2水泥漿室內(nèi)調(diào)配

為了滿足不同井深和不同封固段的要求，室內(nèi)對(duì)低密早強(qiáng)、低密高強(qiáng)、常規(guī)和常規(guī)加砂4種水泥漿體系進(jìn)行了調(diào)試，根據(jù)玉門(mén)油田的實(shí)際鉆井情況，優(yōu)選了配方4，其配方和性能如表1所示。

表1　室內(nèi)調(diào)試的配方

3.2固井工藝

3.2.1優(yōu)化前置液體系

BCS沖洗液具有較強(qiáng)的滲透作用，能夠快速地滲入鉆井過(guò)程中在井壁上形成的泥餅，將泥餅分散和剝蝕掉，從而提高水泥漿與接觸界面的膠結(jié)能力；還具有較強(qiáng)的洗油特性，在較寬溫度范圍內(nèi)對(duì)水基和油基泥漿具有優(yōu)良的沖洗作用。能夠有效地清除和驅(qū)替井中油相物質(zhì)，將井中親油界面改變?yōu)橛H水界面，提高水泥漿與界面的膠結(jié)性能；與油基和水基鉆井液具有良好的相容性。因此室內(nèi)采用BCS為主劑調(diào)試了沖洗前置液配方，配方為清水+10%沖洗劑+10%降失水劑+1%緩凝劑+0.1%消泡劑，沖洗效率能夠達(dá)到90%以上，沖洗時(shí)間小于3min。

3.2.2漿柱結(jié)構(gòu)研究

水泥漿柱結(jié)構(gòu)依據(jù)地層壓力、地層破裂壓力、設(shè)備的額定壓力和最高靜壓差來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，既能保障注替過(guò)程中能壓穩(wěn)地層、不壓漏地層，又能保護(hù)油層和保障施工安全。所以要確定施工過(guò)程中的環(huán)空當(dāng)量密度范圍（以青2-69井為例，井深4820m）。

①環(huán)空當(dāng)量密度下限。青2-69井地層孔隙壓力梯度最大為：1.18MPa/100m，因此環(huán)空當(dāng)量密度下限為1.2g/cm3。

②環(huán)空當(dāng)量密度上限。青西區(qū)塊循環(huán)壓耗一般在18MPa，高壓管線的最額定壓力為35MPa，考慮安全因素，施工壓力按80%計(jì)算為28MPa，施工過(guò)程產(chǎn)生的靜壓差不超過(guò)4MPa，計(jì)算出最大環(huán)空當(dāng)量密度為1.29g/cm3。該壓力小于地層破裂壓力的當(dāng)量密度1.95g/cm3，且能夠保障施工安全，因此允許的環(huán)控當(dāng)量密度上限為1.45g/cm3。

③環(huán)空漿柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過(guò)環(huán)空當(dāng)量密度范圍，結(jié)合盡量減小靜壓差的原則，漿柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為：預(yù)處理泥漿（500m井段）+沖洗前置液（300m井段)+水泥漿（封固段），通過(guò)青2-69井環(huán)空當(dāng)量密度計(jì)算為1.23g/cm3，靜壓差為3.3MPa，該漿柱結(jié)構(gòu)滿足固井要求。

3.2.3優(yōu)化注替參數(shù)

在現(xiàn)場(chǎng)條件一定的情況下，優(yōu)化注替參數(shù)能夠有效提高頂替效率和保障固井施工安全，其中替漿排量是參數(shù)優(yōu)化的核心。摩阻壓力梯度與頂替速度的平方成正比，頂替排量的提高可最大程度地提高水泥漿的摩阻壓力梯度，從而提高頂替效率。結(jié)合青2-69井實(shí)際情況，通過(guò)對(duì)不同排量下環(huán)空壓力的計(jì)算，排量在15L/s時(shí)，環(huán)空返速能夠達(dá)到1m/s，替漿壓力能夠在25MPa以內(nèi)，因此設(shè)計(jì)注替排量15L/s，碰壓時(shí)降低排量至12L/s左右，控制壓力在25MPa以內(nèi)。

3.3其它技術(shù)措施

為了確保施工安全，保障固井質(zhì)量，在完善固井工藝，優(yōu)化水泥漿性能的前提下，制訂了如下技術(shù)技術(shù)措施。

（1）下套管前必須認(rèn)真通井，遇阻井段要認(rèn)真劃眼，同時(shí)循環(huán)充分鉆井液，確保巖屑攜帶干凈，促使裸眼井壁段形成泥餅，確保井眼暢通無(wú)阻。

（2）在井眼條件一定的情況下，每根套管加放一只扶正器，雙弓和單弓彈性扶正器交替加放，通過(guò)軟件計(jì)算，裸眼井段的套管居中度能夠達(dá)到80%，有利于提高了頂替效率。

（3）準(zhǔn)備隔離液15m3左右，密度在鉆井液和水泥漿之間，粘度低于70s，替漿時(shí)在中心管位置替入，防止水泥漿污染，保障施工安全。

（4）套管入境后在保證鉆井液性能穩(wěn)定的前提下，降低鉆井液的塑性粘度和動(dòng)切力，使其低于水泥漿切力，控制粘度在50s左右、屈服值小于15Pa，有利于水泥漿的頂替。

（5）在尾管坐掛前，為了將巖屑攜帶干凈，需充分循環(huán)鉆井液2周以上，要求鉆井液性能穩(wěn)定且滿足固井施工要求。

4　現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

4.1基本情況

該技術(shù)目前在玉門(mén)油田運(yùn)用5口井（鴨西6井、鴨西7井、青2-69井、青2-70井和青2-76井），固井質(zhì)量合格率100%。其中青2-69井是酒泉盆地酒西坳陷青西凹陷窟窿山構(gòu)造的一口開(kāi)發(fā)定向井，該井定向井段為3026～3294m，3294m之后穩(wěn)斜鉆井，中完井深4452.00m，三開(kāi)采用?165mm鉆頭液相欠平衡鉆進(jìn)，泥漿密度1.15g/cm3，完鉆井深4822m，平均井徑225.65mm，最大井斜25.54°/4650m，最大狗腿度3.6°/ 4500m。完井下入?127mm油層套管至井深4820m，采用尾管懸掛方式固井，下套管和固井施工安全、順利。青2-69井的井徑井斜曲線見(jiàn)圖1。

圖1　青2-69井的井徑井斜曲線圖

4.2主要技術(shù)措施

該井在運(yùn)用欠平衡井固井技術(shù)的同時(shí)，采用了如下技術(shù)措施：

（1）為了起到?jīng)_刷、過(guò)渡和隔離的作用，配置了密度為1.15 g/cm3預(yù)處理泥漿，粘度50s。

（2）由于該井封固段不長(zhǎng)，為了有效封固裸眼井段，采用了常規(guī)加砂水泥漿體系，水泥漿性能滿足設(shè)計(jì)要求，稠度系數(shù)為0.93Pa·sn，動(dòng)切力33Pa。

（3）為了防止中心管拔出后水泥漿和鉆井液污染，在懸掛器位置替入隔離液7m3，其密度為1.15g/cm3，漿體流動(dòng)性和沉降穩(wěn)定性良好。

（4）固井前充分循環(huán)了泥漿，調(diào)整了性能，粘度71s，屈服值（9.9Pa）低于水泥漿的屈服值（23Pa）。

4.3固井施工及質(zhì)量評(píng)價(jià)

該井固井準(zhǔn)備工作充分，套管下入和尾管坐掛倒扣順利，注入水泥漿18m3，平均密度為1.9cm3，施工排量在14～16L/s之間，最高施工壓力23MPa，碰壓明顯，套管密封良好，后期測(cè)井固井質(zhì)量合格，優(yōu)質(zhì)井段占60.5%。

5　認(rèn)識(shí)

（1）欠平衡井固井的水泥漿體系能夠滿足固井要求，但有待于進(jìn)一步完善。

（2）預(yù)處理泥漿和沖洗前置液優(yōu)化了漿柱結(jié)構(gòu)，起到了隔離、過(guò)渡和沖洗的作用，且有利于提高頂替效率。

（3）定向井段每根套管加放一只扶正器，有利于套管的順利下入和居中。

（4）在尾管懸掛固井中，采用隔離液的防污染技術(shù)對(duì)固井施工安全尤為重要。

（5）對(duì)于只是發(fā)現(xiàn)油層而采用欠平衡鉆井的井，可以實(shí)施固井，但對(duì)為了保護(hù)油藏實(shí)施的欠平衡鉆井，不建議實(shí)施固井。

[1]樊朝斌，補(bǔ)成中，等.川西深層欠平衡鉆井井壁穩(wěn)定的幾個(gè)問(wèn)題[J].石油地質(zhì)與工程，2007，21（1）.

[2]劉德平，王仕水，等.高壓低滲透氣井欠平衡固井技術(shù)[J].天然氣工藝，2009，29（8）.

TE256

B

1004-5716(2016)11-0081-03

2015-12-08

2016-01-18

杜江（1984-），男（漢族），貴州甕安人，工程師，現(xiàn)從事固井技術(shù)研究與現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)工作。