吳宏杰

(中石化江漢石油工程公司，湖北 潛江 433121)

朱克華

(中石化華北油田分公司第二采油廠，河北 廊坊 065700)

王軍

(中石化華北油田分公司儲(chǔ)氣管理處，河北 廊坊 065700)

古亮，趙筱艷

(中石油長(zhǎng)慶油田分公司長(zhǎng)慶實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司，甘肅 慶城 745100)

大位移井是川東頁巖氣田開發(fā)采用的主要井型，也是確保單井產(chǎn)量的重要技術(shù)。在固井作業(yè)中，大位移井的高水平位移與垂深比(≥2)極易引發(fā)套管下入遇阻、井壁清洗困難、壓漏地層等各類井下復(fù)雜問題及事故，導(dǎo)致井眼安全性下降以及作業(yè)費(fèi)用升高。因此，固井作業(yè)是大位移井建井工作的難點(diǎn)之一[1～3]。結(jié)合川東頁巖氣田特點(diǎn)，分析了該區(qū)域的固井基本措施，并優(yōu)化了水泥漿性能，研究結(jié)果不僅滿足了該區(qū)域的固井工藝技術(shù)要求，也為后續(xù)作業(yè)提供了重要技術(shù)支撐。

1 大位移井固井技術(shù)難點(diǎn)

大位移井固井技術(shù)在面臨大井斜、長(zhǎng)穩(wěn)斜段時(shí)，主要難點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：①大斜度段套管下入難。大位移井的特點(diǎn)是斜度大、裸眼段長(zhǎng)、穩(wěn)斜井段很長(zhǎng)，在井斜角較高的情況下，套管負(fù)重“躺”在水平段井壁上，增加了下行阻力，甚至不能靠自重下到井底，多口井出現(xiàn)套管下入遇阻的情況。②水泥漿頂替效率低。大位移井套管居中較為困難，要獲得較好的固井質(zhì)量，套管居中度應(yīng)大于67%，否則會(huì)導(dǎo)致寬窄間隙處流速分布極不均勻，頂替效率不高直接影響固井質(zhì)量。③油基鉆井液清洗困難。大位移井通常使用油基鉆井液提高潤(rùn)滑性，但是在固井作業(yè)時(shí)使用油基泥漿，則存在井眼清洗困難的問題，泥漿不能有效清除勢(shì)必會(huì)影響到水泥與Ⅰ、Ⅱ界面的膠結(jié)質(zhì)量[4]。④大斜度段固井難。大位移井尾管固井對(duì)水泥漿高溫沉降穩(wěn)定性要求高；由于大位移井固井長(zhǎng)度長(zhǎng)，固井壓耗大，固井過程中易引起漏失，需優(yōu)化水泥漿防漏堵漏性能，提高封隔質(zhì)量。⑤前置液的性能和材料用量對(duì)固井過程漏失控制和固井質(zhì)量有著一定的影響，需進(jìn)行優(yōu)化前置液的防漏堵漏性能評(píng)價(jià)研究，提高井壁油膜及濾餅的沖洗效果。

2 易漏失大位移井固井技術(shù)措施

2.1 井眼準(zhǔn)備及通井措施

2.1.1井眼準(zhǔn)備

①找到漏失或易漏失井段的位置，配制堵漏漿頂替到漏失層位，進(jìn)行憋壓堵漏作業(yè)，提高地層的承壓能力(應(yīng)根據(jù)固井循環(huán)當(dāng)量密度ECD模擬結(jié)果確定地層應(yīng)具有的承壓能力)；②下套管前通過倒劃眼起鉆，將井眼處理暢通；③下套管前清潔井眼，可以在油基泥漿中混入一定量的纖維(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%)提高泥漿攜帶巖屑的作用，纖維可以由振動(dòng)篩排除；④下套管進(jìn)行模擬通井以及劃眼工作，建議進(jìn)行分段循環(huán)，每打通500m循環(huán)一次，每1000m循環(huán)一周，盡量將井眼中殘留的巖屑循環(huán)出井口；⑤下套管前提高油基泥漿油水比，將油基泥漿的漏斗黏度降至60～70s，同時(shí)增強(qiáng)鉆井液潤(rùn)滑性能；⑥下套管前在鉆井液中添加適量的固體潤(rùn)滑材料，以降低套管下入過程中的阻力。

2.1.2通井措施

1)通井鉆具結(jié)構(gòu)主要是增大下部鉆柱剛性，鉆頭之上增加大尺寸鉆鋌并加入相應(yīng)外徑較大的擴(kuò)大器，以大幅增大鉆柱剛性，并提供與井壁多個(gè)切點(diǎn)。

2)為更好地消除井壁微臺(tái)階及盡可能減小大斜度段井眼摩阻，建議在造斜點(diǎn)附近300m、井底500m處無論是否遇阻均應(yīng)采取全部劃眼方式通過，并對(duì)劃眼井段采取短起下鉆驗(yàn)證，以確保套管下至設(shè)計(jì)井深。

3)遇阻井段進(jìn)行短起、反復(fù)拉劃通井。特別是在井眼沉砂多、掉塊多井段，根據(jù)通井情況分段采取重漿舉砂。通井到底后要求在不低于1.50m3/min的排量下洗井，循環(huán)洗井至少2周以上。

2.2 下套管輔助工具的選擇

下套管輔助工具的選擇如下：①使用劃眼浮鞋。該浮鞋主要由殼體、偏頭引鞋和滾子組成。使用時(shí)將該浮鞋接于套管柱下端進(jìn)行下套管作業(yè)，保證套管能夠順利通過較大狗腿度井段；②使用旋流樹脂或者半剛性扶正器。優(yōu)化扶正器安放設(shè)計(jì)，減小套管下入過程中的摩擦阻力；③針對(duì)摩阻較大井段可以選擇旋轉(zhuǎn)下套管技術(shù)。

2.3 優(yōu)選扶正器及扶正器安放設(shè)計(jì)

大位移井套管居中度直接關(guān)系到固井質(zhì)量。在下套管前，應(yīng)根據(jù)實(shí)際井眼井況進(jìn)行扶正器安放設(shè)計(jì)與套管居中度模擬。要獲得較好的固井質(zhì)量，需保證套管居中度應(yīng)大于67%[5,6]。大位移井應(yīng)根據(jù)摩阻以及套管居中度模擬結(jié)果來選擇扶正器，針對(duì)大位移井建議選擇半鋼扶正器或樹脂扶正器，減小套管下入摩阻。

2.4 套管下入方案

2.5 優(yōu)選防漏堵漏水泥漿體系

“堵漏”主要依靠超細(xì)水泥等細(xì)顆粒材料進(jìn)入裂縫內(nèi)部來實(shí)現(xiàn)[7]。纖維材料在裂縫周圍交織成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，而大顆粒石英砂作為骨架材料起到良好支撐作用，超細(xì)材料進(jìn)入縫隙內(nèi)部快速脫水，迅速堆積實(shí)現(xiàn)封堵裂縫。

2.6 優(yōu)選防漏堵漏前置液體系

在壓差存在下前置液快速失水形成濾餅是前置液防漏堵漏的關(guān)鍵。通過優(yōu)選前置液加重劑的粒徑，結(jié)合短韌性纖維的架橋能力進(jìn)而實(shí)現(xiàn)前置液防漏堵漏能力。所以顆粒集配的前置液加重劑是實(shí)現(xiàn)防漏堵漏的關(guān)鍵。

3 防漏堵漏水泥漿體系性能評(píng)價(jià)

3.1 堵漏水泥漿配方

密度為1.50g/cm3的水泥漿配方：100%G級(jí)水泥+38%超細(xì)水泥+0.45%DESIL消泡劑+0.7%RET-M緩凝劑+114%淡水+5%STR增強(qiáng)劑+3%FLO-S降失水劑+0.4%DISP分散劑+1.6%Bond膨脹劑+19%SSA-1石英砂+0.25%FIB-1纖維+15%T60減輕劑。(配方中百分?jǐn)?shù)為質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)。

密度為1.90g/cm3的水泥漿配方：100%G級(jí)水泥+0.6%DESIL消泡劑+0.4%RET-M緩凝劑+50%淡水+1.6%FLO-S降失水劑+0.6%DISP分散劑+0.9%Bond膨脹劑+0.05%FIB-1纖維。

3.2 防漏堵漏水泥漿性能評(píng)價(jià)

性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)條件：①稠化實(shí)驗(yàn)，85℃×45MPa；②抗壓與抗折強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)，90℃×4h養(yǎng)護(hù)；③水泥漿上下部密度差△ρ實(shí)驗(yàn)，先在85℃×20min條件下養(yǎng)護(hù)，然后再在常溫下靜置2h。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1?？梢钥闯觯酀{抗壓、抗折強(qiáng)度良好。

表1 防漏堵漏水泥漿性能

注：Nφ300為六速旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)300r/min對(duì)應(yīng)的讀值。

表2 防漏堵漏水泥漿承壓能力

表3 防漏堵漏水泥漿漏失效果

表4 前置液填砂管濾失性能評(píng)價(jià)結(jié)果

注：濾失性能測(cè)試為在常溫×3.5MPa條件下，在200mL清洗液20～40目砂床中的濾失量。

3.3 防漏堵漏水泥漿承壓能力評(píng)價(jià)

在地層裂縫漏失的情況下，地層承壓能力就會(huì)降低。為了解決該問題，在固井過程中，需要較好地控制水泥漿當(dāng)量密度。實(shí)驗(yàn)?zāi)M防漏堵漏水泥漿在注、替過程中的密度變化情況，利用高溫、高壓稠化儀模擬地層溫度、壓力環(huán)境，測(cè)試經(jīng)歷升溫、增壓后水泥漿的密度變化,測(cè)試數(shù)據(jù)見表2。可以看出在經(jīng)歷升溫、增壓后水泥漿的密度沒有變化，說明該防漏堵漏水泥漿的性能比較穩(wěn)定。

3.4 防漏堵漏水泥漿堵漏能力評(píng)價(jià)

JQY-3堵漏實(shí)驗(yàn)儀是一種裂縫模擬堵漏試驗(yàn)機(jī)。試驗(yàn)機(jī)可以模擬1、2、3、4、5mm的裂縫。室內(nèi)選擇1、2、3mm的裂縫針對(duì)防漏堵漏水泥漿的封堵能力進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)，結(jié)果見表3。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見，防漏堵漏低密度水泥漿針對(duì)1～2mm的裂縫能夠有效封堵。當(dāng)裂縫的寬度在3mm時(shí)，水泥漿的堵漏失敗，說明該防漏堵漏體系針對(duì)2mm以下的裂縫能夠保證堵漏成功率，實(shí)現(xiàn)封堵效果。

4 前置液堵漏性能評(píng)價(jià)

針對(duì)持續(xù)井漏的復(fù)雜井，一方面需要前置液具有良好的沖洗壁面的效果，另一方面需要在前置液中加入一定量的堵漏纖維材料提高前置液在滲漏地層封堵漏層的效果。通過使用緊密堆積理論優(yōu)化了前置液加重劑顆粒材料的粒徑分布，配合適當(dāng)?shù)睦w維材料有效提高了前置液的封堵滲漏地層的效果。

前置液配方為淡水360g+HI-CLEANER堵漏劑40g+FIB-6纖維0.3g+復(fù)合粒徑加重劑(密度4.85g/cm3)。由表4可見，在3.5MPa壓差下，密度為1.30、1.40、1.50g/cm3的前置液均能形成濾餅，并對(duì)高滲漏地層形成有效封堵。

5 結(jié)論與建議

1)大位移井易漏失地層固井技術(shù)措施包含以下5個(gè)方面：①凈化井眼，分段循環(huán)、稠塞攜帶巖屑，確保井眼干凈；②通井劃眼確保井徑規(guī)則；③優(yōu)選扶正器和套管下入措施，保障居中度的同時(shí)改善了漏失情況；④采用防漏堵漏水泥漿體系；⑤防漏堵漏前置液體系。

2)室內(nèi)對(duì)防漏堵漏水泥漿體系的性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果顯示該水泥漿體系具有良好的穩(wěn)定性和堵漏能力，能夠滿足易漏失地層固井作業(yè)的要求。

3)室內(nèi)對(duì)前置液填砂管濾失性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)，結(jié)果顯示復(fù)合加重劑所配制的密度為1.3～1.5g/cm3的前置液均能對(duì)20～40目高滲透砂床形成有效封堵，說明前置液體系具有明顯的封堵效果。

4)針對(duì)易漏失井進(jìn)行固井作業(yè)，建議在固井前采取必要措施提高地層承壓能力，若地層條件異常復(fù)雜，承壓能力無法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，采用防漏堵漏水泥漿以及前置液體系，能夠降低固井漏失風(fēng)險(xiǎn)。