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        吊灌快干水泥漿堵漏工藝在鴨西110井的實踐與認識

        2021-12-24 08:48:04呂東華王新風(fēng)趙永杰陶瑞東涂福洪
        西部探礦工程 2021年1期
        關(guān)鍵詞:快干起鉆液面

        呂東華,王新風(fēng),趙永杰,陶瑞東,涂福洪

        (中國石油集團渤海鉆探第三鉆井工程公司,天津300280)

        1 概況

        鴨西110 井是玉門油田鴨西區(qū)塊上的一口二開評價井,鉆探目的是評價鴨兒峽白堊系下溝組K1g1油藏北部的含油氣性,完井方法射孔完井,設(shè)計井深4150m,第四系酒泉組地層巖性為雜色礫石,防漏是本井一開表層施工的重點和難點。該井于2019年3月25日 15:00 至 3 月 27 日 21:10 采用?311.1mm 三牙輪鉆頭+塔式鐘擺鉆具進行一開鉆進作業(yè),鉆至323m,發(fā)現(xiàn)泵壓由11MPa 降至10MPa,坐崗人員發(fā)現(xiàn)出口槽鉆井液流速流量減少,隨即不返鉆井液,發(fā)生惡性漏失,立即起鉆,中途單泵向鉆具水眼灌漿2 次43m3井口未見液面。漏失時鉆具組合:塔式鐘擺。地層巖性為雜色礫石。鉆井參數(shù):鉆壓20~40kN,轉(zhuǎn)速70~75r/min,排量 60L/s;鉆井液性能:密度 1.09g/cm3,粘度 142s。地質(zhì)分層及巖性見圖1。

        圖1 地質(zhì)分層及巖性

        針對玉門油田鴨西地區(qū)第四系地層膠結(jié)疏松存在縫隙,承壓能力低,應(yīng)用常規(guī)堵漏技術(shù)效果不好,嚴重制約了鉆井提速。經(jīng)現(xiàn)場實踐,在鴨西110井前期常規(guī)堵漏未成功的情況下,首次應(yīng)用吊灌快干水泥漿堵漏工藝。試驗結(jié)果表明,針對膠結(jié)疏松的礫石地層有著較好的效果。

        2 吊灌快干水泥漿堵漏工藝原理及技術(shù)簡介

        2.1 工藝原理

        井口吊灌快干水泥漿堵漏,首先要記錄單位時間內(nèi)井筒灌鉆井液的量(體積),然后測量井筒鉆井液液面下降高度,從而計算靜漏速度和承壓能力,進而確定打水泥漿的密度、初凝時間以及用量,從井口吊灌水泥漿,利用壓差作用替換掉井筒內(nèi)鉆井液,讓一部分快干水泥漿自由漏入地層,待壓力平衡后水泥漿不再漏失,迅速凝固達到堵漏的目的和效果。

        如圖2中③所示水泥漿灌入井筒,在重力作用下鉆井液全部漏入地層,水泥漿柱替換鉆井液液柱,當(dāng)液柱壓力達到地層承壓壓力水泥漿液柱高度不在增加,繼續(xù)注入的水泥漿將下部水泥漿壓入地層,達到封堵縫隙的目的。

        2.2 技術(shù)簡介

        圖2 鴨西110井堵漏工藝流程應(yīng)用示意圖

        加入早強劑(TW600S)的快干水泥漿具有靜止后快速凝固,保持體積不變的性能,較常規(guī)水泥漿水化速度快、稠化時間短、水泥石早期強度高,從而實現(xiàn)快速封堵漏層礫石縫隙,縮短復(fù)雜損失時間。使用快干水泥封固的井段水泥石整體質(zhì)量,包括強度,尤其是對后期強度提高很是明顯,封堵井段在鉆具振動和起下鉆剮蹭下不易造成二次井漏。

        快干水泥漿配方:嘉華G 級油井水泥+早強劑(TW600S)×3%。

        性能:水灰比44.9%,密度1.89g/cm3,造漿率0.767m3/t。

        試驗結(jié)果:使用DFC-0712B 型稠化儀在溫度18.8℃進行常壓試驗,測定水泥漿初始稠度28Bc 到終止稠度40Bc稠化時間為46min。

        3 吊灌快干水泥漿堵漏工藝在鴨西110井使用情況

        3.1 水泥漿用量

        (1)測漏失壓力,為下步井口吊灌水泥漿做好理論支撐,靜止2h探井筒液面高度100m;灌漿12m3未觀察到液面,探液面高度86m,靜漏速約0.08m3/h。

        (2)計算漏層漏失壓力約為2.48~2.63MPa,液柱壓力大于該壓力發(fā)生瞬時失返性漏失。

        (3)用漏失壓力2.63MPa 計算密度1.89g/cm3水泥漿液柱高度約為141.94m,水泥用量按擴大率20%計算水泥漿體積15.53m3,另附加9.47m3進入地層封堵礫石縫隙,預(yù)計注入水泥漿25m3,塞面深度190.06m。

        3.2 施工過程

        (1)光鉆桿下鉆檢驗井況,探至321.7m,井況良好,鉆井液液面高度86m。

        (2)使用固井管線插入井口吊灌,水泥車注入速干嘉華G 級水泥漿25m3,平均密度1.91g/cm3,按地層承壓能力預(yù)計封堵井段332~191.55m。

        (3)注完水泥漿立即下光鉆桿探水泥液面至200m,起鉆依據(jù)水泥漿在鉆桿留痕位置判斷高度在135m左右。

        (4)候凝12h,井筒灌漿14.5m3灌滿,液面不下降。

        (5)使用?215.9mm三牙輪鉆頭+塔式鐘擺鉆具下鉆探塞,水泥塞面135m,鉆水泥塞至163m后為加快鉆井速度更換螺桿鉆具,鉆水泥塞至井底332m進入新地層均無漏失,恢復(fù)正常鉆進。堵漏成功。

        3.3 注意事項

        (1)使用快干水泥漿前要現(xiàn)場取水進行小型試驗,取得關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

        (2)注快干水泥漿時要分工明確、統(tǒng)一指揮。

        (3)施工完畢及時清洗殘余在設(shè)備和工具內(nèi)的水泥漿,防止固結(jié)。

        (4)光鉆桿探水泥漿液面要迅速,防止復(fù)雜事故化(有條件使用探測儀測量液面)。

        4 全井堵漏施工對比分析

        4.1 第一次堵漏漿堵漏

        (1)配方:基漿30m3(密度1.09g/cm3,粘度142s)+3.7%堵漏材料(單向壓力封堵劑+復(fù)合堵漏劑)。

        (2)井筒灌入堵漏漿10m3未返漿;采取環(huán)空連續(xù)灌堵漏漿起鉆措施,灌入堵漏漿15m3井口觀察不到液面;起鉆完靜止堵漏,靜堵期間每隔1h灌入堵漏漿5m3,灌入堵漏漿15m3井口仍觀察不到液面。

        (3)靜止堵漏2h井口觀察不到液面,配光鉆桿鉆具下鉆每100m分段頂通,排量12~30L/s測漏速,下至井底323m 返漿正常無漏失,起鉆;配常規(guī)鉆具下鉆正常無漏失,小排量12L/s 頂通循環(huán),返漿5min 后井口失返,漏失18m3,采取強穿措施鉆至井深325m 漏失20m3,漏速80m3/h,漏失嚴重起鉆靜止堵漏。

        (4)靜止堵漏 12h 期間每隔1h 灌入堵漏漿5m3,灌入12m3后出口返漿。

        (5)配光鉆桿下鉆頂通排量12~60L/s 測漏速,返漿正常無漏失起鉆。配常規(guī)鉆具下鉆正常無漏失,循環(huán)排量12~35L/s,鉆進至332m 活動鉆具發(fā)生惡性漏失漏失19.5m3,立即起鉆。使用堵漏漿堵漏階段共計漏失152.5m3鉆井液,堵漏未成功。

        4.2 第二次光鉆桿打常規(guī)水泥漿堵漏

        (1)下光鉆桿至井深331m 打水泥漿堵漏,期間未返漿,水泥車注前置液清水2m3,常規(guī)嘉華G 級水泥漿10m3,平均密度 1.87g/cm3,替清水 1.2m3,預(yù)封堵井段332~200m。

        (2)起鉆完候凝期間為保證水泥漿網(wǎng)架結(jié)構(gòu)未灌漿,候凝24h后開始井筒灌漿,灌漿2次累計25m3,第1次灌漿13.5m3井口見液面后瞬時下降,第2 次灌漿11.5m3未觀察到液面。

        (3)下光鉆桿探塞,在321.7m 遇阻;探井筒內(nèi)泥漿液面高度95m,灌漿11m3未見液面,繼續(xù)探液面高度95m。

        (4)起鉆,分析鉆桿上部存在鉆井液液柱,打入的常規(guī)水泥漿(稠化時間140min左右)從鉆桿最下端全部漏入地層,堵漏未成功,該階段共計漏失61.2m3鉆井液。

        4.3 堵漏施工對比分析

        (1)漏層位置地層存在縫隙[9],連通性好。使用常規(guī)材料配置堵漏漿進行堵漏工作,材料本身的強度不夠,且很難形成較好的封門效果,在開泵循環(huán)或者鉆進過程易發(fā)生二次漏失。

        (2)光鉆桿下入漏層打常規(guī)水泥漿堵漏未成功,主要原因是上部鉆井液液柱壓力+水泥漿液柱壓力大于地層漏失壓力,在水泥漿未初凝前漏入地層。

        (3)井口吊灌快干水泥漿堵漏,水泥漿液柱壓力與地層漏失壓力自由找平衡,使部分水泥漿進入地層縫隙,加之其速干性能,短時間內(nèi)稠化凝結(jié),有效封堵礫石縫隙,達到堵漏目的和效果。雖然損失時間方面略大于前兩次堵漏工藝,但封堵漏層效果顯著。施工對比見表1。

        5 結(jié)論與建議

        表1 鴨西110井三次堵漏施工對比分析

        (1)鴨西區(qū)塊第四系酒泉組地層巖性雜色砂礫巖膠結(jié)疏松存在縫隙、承壓能力低、堵漏材料強度不夠是本井初期應(yīng)用常規(guī)堵漏技術(shù)未能奏效的主要原因。

        (2)使用速干水泥漿體系必須試驗,根據(jù)需要的稠化時間確定最合理的水泥漿配方。

        (3)表層發(fā)生漏失時,應(yīng)充分認識漏層的特性,根據(jù)漏失情況采取合理的堵漏方法,爭取快速達到堵漏目的,井口吊灌快干水泥漿堵漏針對膠結(jié)疏松的礫石地層有著較好的效果。建議類似鴨西地區(qū)淺層井漏可推廣使用吊灌快干水泥漿堵漏技術(shù)。

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