劉強(qiáng)

摘 要：受水平井客觀條件的影響，下套管技術(shù)、固井工藝技術(shù)和固井液技術(shù)都面臨巨大挑戰(zhàn)。隨著川西和川東北地區(qū)勘探開發(fā)的實(shí)際需要，大斜度井及水平井越來(lái)越多，井況也越趨復(fù)雜。本文針對(duì)四川地區(qū)氣井水平井固井中面臨的諸多難題，結(jié)合西南固井公司的實(shí)際情況，細(xì)化水平井固井的常規(guī)技術(shù)，提出下套管，固井工藝和流體技術(shù)方面的幾點(diǎn)看法，并結(jié)合部分成功經(jīng)驗(yàn)加以說(shuō)明。希望對(duì)提高四川地區(qū)水平井固井質(zhì)量有所幫助。

關(guān)鍵詞：水平井固井;水泥漿;提高固井質(zhì)量

0 引言

隨著中石化對(duì)提高采收率的重視，打水平井作為其中的一個(gè)重要手段被廣泛應(yīng)用。雖然水平井的產(chǎn)量高，綜合效益好，但因其井眼軌跡的特殊性，給固井施工帶來(lái)了很大難度，固井質(zhì)量難以保證。其中套管能否順利下入問(wèn)題，水平段的套管扶正問(wèn)題，水平井的水泥漿體系設(shè)計(jì)問(wèn)題，都是水平井固井的難點(diǎn)，也是影響水平井固井關(guān)鍵的因素。國(guó)內(nèi)水平井固井技術(shù)在“八五”研究成果的基礎(chǔ)上，理論研究和施工技術(shù)方面有一些拓展和完善，形成了一套較為成熟的水平井固井綜合配套技術(shù)。西南固井公司對(duì)水平井固井技術(shù)也進(jìn)行過(guò)深入的研究，形成了自己的一套工藝及水泥漿技術(shù)。但是受到水平井固井難點(diǎn)的限制，特別是針對(duì)川西地區(qū)高壓水平氣井固井的實(shí)際難點(diǎn)，經(jīng)過(guò)多家公司進(jìn)行技術(shù)合作，仍然未能較好解決這一難題。

1 對(duì)井眼準(zhǔn)備及下套管技術(shù)的幾點(diǎn)看法

①在使用高于套管剛度的組合鉆具通井后，落實(shí)“三次洗井”。暨在最后一趟通井時(shí)在鉆井液中加入固體潤(rùn)滑劑，此時(shí)不要加入油等液體潤(rùn)滑劑，嚴(yán)格限制摩阻系數(shù)。根據(jù)井況適當(dāng)增加鉆井液動(dòng)塑比和排量，進(jìn)行“一次洗井”。待套管下放到位后，根據(jù)井況進(jìn)一步調(diào)整鉆井液性能，提高其動(dòng)塑比，一般要求大于2.0，較大排量循環(huán)兩周以上清除井底巖屑床，進(jìn)行“二次洗井”。固井前繼續(xù)調(diào)整鉆井液性能，要求入井鉆井液低粘低切，且不含油，進(jìn)行“三次洗井”;

②根據(jù)實(shí)際井況，建議在水平段聚酯旋流剛性扶正器與雙公彈性扶正器間隔使用，確保套管居中，在尾端使用短套管加裝剛性扶正器或扶正短節(jié)確保套管抬頭。室內(nèi)模擬試驗(yàn)表明，旋流扶正器可以在很低的排量下使流體產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，并且隨著排量增長(zhǎng)，有效旋流長(zhǎng)度維持的距離也越長(zhǎng)。流體通過(guò)旋流扶正器之后流態(tài)發(fā)生變化，旋轉(zhuǎn)向上的液體具有一定的離心力對(duì)提高管邊和大肚子井眼滯留泥漿的頂替效率有顯著改善。套管居中度是影響頂替效率的最關(guān)鍵因素[1];

③在井況允許的條件下，建議在水平段注入一段低密度鉆井液甚至是清水，連續(xù)灌漿，這樣能進(jìn)一步減小下套管時(shí)在水平段的摩擦阻力，保證套管順利下放到位。

2 對(duì)水平井固井工藝技術(shù)的幾點(diǎn)看法

①在設(shè)計(jì)漿柱結(jié)構(gòu)時(shí)，根據(jù)井況適當(dāng)增加前置液用量，設(shè)計(jì)具有去油功能的低密度沖洗液，和具有井漿密度的隔離液。施工過(guò)程中當(dāng)前置液出套管鞋時(shí)適當(dāng)降低排量，水泥漿出套管鞋時(shí)提高排量，使前置液保持足夠的接觸時(shí)間有效去油，且提高水泥漿的頂替效率;

②在設(shè)計(jì)水泥漿密度時(shí)盡量拉大入井流體的密度差，如果承壓允許可以考慮使用較高密度的水泥漿。且可以在前設(shè)計(jì)沖洗水泥漿以達(dá)到改善膠結(jié)界面的作用;

③壓縮水泥漿的稠化時(shí)間，根據(jù)井況在施工時(shí)間上延長(zhǎng)60min，不再附加，這就要求我們?cè)谑┕r(shí)選擇性能優(yōu)良的設(shè)備和富有經(jīng)驗(yàn)的操作人員，確保施工安全;

④設(shè)計(jì)使用先導(dǎo)漿，在固井前使用低粘低切的冷漿作為先導(dǎo)漿，有效降低井溫，提高頂替效率保證固井施工安全和質(zhì)量;

⑤針對(duì)川西和川東北高壓氣井固井，水泥漿防氣竄能力要求十分嚴(yán)格，建議設(shè)計(jì)使用防氣竄控失水效果好的膠乳水泥漿。

3 對(duì)水平井固井液技術(shù)的幾點(diǎn)看法

①水泥漿設(shè)計(jì)時(shí)既要滿足減小動(dòng)切、提高頂替效率又要滿足水平井固井所要求的零析水的高穩(wěn)定性要求，這就要求使水泥漿具有一定的觸變性。合理選擇水泥及外加劑，使水泥漿具有觸變性能，根據(jù)西南固井公司實(shí)際情況在西南地區(qū)水泥供應(yīng)商主要有樂(lè)山嘉華和夾江規(guī)矩G級(jí)水泥，由表1可以看出嘉華水泥的觸變性能強(qiáng)于夾江水泥。所以建議選擇嘉華水泥用于水平井固井。觸變性還與外摻料、降失水劑和分散劑之間的配合有關(guān)，中深井水平井建議使用觸變性強(qiáng)的降失水劑JJS-1，深井水平井建議加入微硅和具有觸變功能的穩(wěn)定劑;

②追蹤鉆井液性能，對(duì)“三次洗井”后的鉆井液取樣，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行性能測(cè)試，根據(jù)鉆井液性能有針對(duì)性的調(diào)整固井液性能，合理控制粘度差，減小施工過(guò)程中“指進(jìn)”現(xiàn)象，提高頂替效率;

③嚴(yán)格控制水泥漿的過(guò)渡時(shí)間和稠化時(shí)間，使水泥漿的稠化時(shí)間隨井溫線性變化。建議水平井固井緩凝劑全部使用水混材料，做細(xì)現(xiàn)場(chǎng)配水環(huán)節(jié)，做到較為精確的控制稠化時(shí)間的要求;

④嚴(yán)格確保水泥漿的低失水和零析水，建議做析水實(shí)驗(yàn)時(shí)，將200mL養(yǎng)護(hù)后的水泥漿倒入500mL礦泉水瓶中，平放測(cè)試析水量;

⑤水平井鉆井液中通常含有10%以上的油性潤(rùn)滑劑，前置液的去油效果直接影響固井質(zhì)量。在室內(nèi)可以模擬去油實(shí)驗(yàn)，評(píng)價(jià)其乳化效果，選擇性能好的沖洗劑。

4 成功應(yīng)用

4.1 井況介紹

元壩5-側(cè)1井是在元壩5井3997m處開窗側(cè)鉆出的一口大斜度預(yù)探井。設(shè)計(jì)井深5110m，垂深4945m，使用?165.1mm鉆頭鉆進(jìn)至5310m完井，下入?146.1mm無(wú)接箍套管至5308m，尾管需要封固井段為3997m-5308m。造斜段為3997-4985m，扭方位段為3997-4401m。最大井斜73.5°，井底最大位移640m。本開鉆遇地層上部存在多個(gè)泥巖段，極易發(fā)生漏失，當(dāng)鉆進(jìn)至井深4422m時(shí)發(fā)生漏失，使用20m3堵漏鉆井液后堵漏成功。進(jìn)入須4段（4450m）后發(fā)現(xiàn)多個(gè)連續(xù)裂縫性氣層，鉆井液密度提高到1.95g/cm3，所以固井時(shí)必須兼顧防漏與防竄[2]。

4.2 工藝技術(shù)措施

通井。下套管前加三扶正器進(jìn)行認(rèn)真通井，對(duì)狗腿度大的井段進(jìn)行反復(fù)劃眼，確保井眼軌跡平整光滑。在此過(guò)程中需要保證通井鉆具剛性大于入井套管柱剛性。

合理管串結(jié)構(gòu)。管串底部設(shè)計(jì)為扶正短節(jié)+2m短套管+浮鞋，以便套管“抬頭”，保證套管下入順利。

處理鉆井液，充分洗井。下套管前使用漏斗粘度在100s左右的稠漿進(jìn)行第一次充分洗井，洗井后在入井鉆井液中加入固體潤(rùn)滑劑，減少下套管時(shí)的摩擦阻力，保證泥餅?zāi)Σ料禂?shù)小于0.15。隨后進(jìn)行二次洗井，下套管后合理選擇大排量稠漿洗井，大排量洗井3～4周后，調(diào)整鉆井液性能，降粘降切。下套管前后鉆井液性能如表2。

s、YP≤12Pa、未參與循環(huán)具有一定沖洗功能的冷漿做先導(dǎo)漿，以降低井壁溫度，改善固井界面。

為了提高頂替效率需拉大環(huán)空漿柱的密度和粘度差。在做過(guò)井內(nèi)承壓實(shí)驗(yàn)的前提下，使用密度為2.15 g/cm3，K>1的膠乳防氣竄水泥漿體系。

4.3 水泥漿技術(shù)

根據(jù)井深和鉆井液密度，通過(guò)計(jì)算確定本井試驗(yàn)溫度為105℃，試驗(yàn)壓力為97MPa，水泥漿密度2.15g/cm3。水泥漿試驗(yàn)性能如表3。

嘉華G級(jí)油井水泥+50%加重劑JZ-1+3%BS100L+2%BS500+2%BS600+15%JR+0.5%WD-2+2%BS300+1%BP-1B+ 1.2%BS200液固比=0.34

由表3可以看出，水泥漿密度達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，且具有失水低，流變性能好，稠化時(shí)間充足，可以保證施工安全。此膠乳水泥漿體系無(wú)析水，上下密度差僅為0.02 g/cm3，不會(huì)因侯凝期間水泥漿沉降形成氣竄通道。而且水泥漿過(guò)渡時(shí)間短，SPN值僅為0.44，說(shuō)明該水泥漿本身具有很好的防氣竄效果。水泥石24h的抗壓強(qiáng)度能夠達(dá)到18MPa，通過(guò)計(jì)算，即使在如此小環(huán)隙井中也能保證測(cè)試安全。

4.4 施工結(jié)果

針對(duì)元壩5-側(cè)1井固井的實(shí)際難點(diǎn)，通過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間準(zhǔn)備后，對(duì)該井進(jìn)行了?146.1mm油層尾管固井施工。施工中注前置液、水泥漿及替漿過(guò)程壓力平穩(wěn)，整個(gè)施工順利。注入密度1.05g/cm3沖洗液3m3，密度2.05g/cm3加重隔離液12m3，密度2.15g/cm3膠乳水泥漿17m3。固井液密度與注入量符合設(shè)計(jì)要求。關(guān)井憋壓侯凝48h后下鉆掃塞，測(cè)聲幅。最后經(jīng)聲幅顯示優(yōu)質(zhì)率（聲幅10%以下）達(dá)到70%以上，合格率100%[3]。

5 認(rèn)識(shí)

水平井固井存在諸多難點(diǎn)，僅靠固井公司一己之力提高水平井固井質(zhì)量是不可能的，思想上提升高度，與甲方公司、鉆井公司積極協(xié)調(diào)，各方落實(shí)技術(shù)措施，密切溝通，共同完成固井任務(wù)。

井眼狀況和鉆井液性能是影響水平井固井質(zhì)量的關(guān)鍵因素，要求井隊(duì)按規(guī)范做好通井，洗井工作對(duì)提高固井質(zhì)量至關(guān)重要。

在井況允許的條件下，提高先導(dǎo)漿、前置液的用量，增加接觸時(shí)間對(duì)去除油污，改善水泥漿膠結(jié)環(huán)境很有幫助。

嚴(yán)格要求水泥漿各項(xiàng)性能，使水泥漿具有觸變性，高度穩(wěn)定性，使用水混緩凝劑，做細(xì)配水環(huán)節(jié)精確控制稠化時(shí)間。

水平目的層段建議使用膠乳水泥漿體系。

參考文獻(xiàn)：

[1]畢明哲.水平井固井質(zhì)量影響因素及措施分析[J].化工管理，2019，519（12）：48.

[2]劉紅祥，張?jiān)?非常規(guī)油氣水平井固井關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用[J].石化技術(shù)，2017，024（008）：194.

[3]袁進(jìn)平，于永金，劉碩瓊，等.威遠(yuǎn)區(qū)塊頁(yè)巖氣水平井固井技術(shù)難點(diǎn)及其對(duì)策[J].天然氣工業(yè)，2016，v.36; No.269 （03）：62-69.