王德坤

中國石油川慶鉆探工程有限公司井下作業(yè)公司固井公司

0 引言

近年來隨著川西地區(qū)勘探開發(fā)力度加大，鉆井復雜情況越來越多，特別是進入深部地層發(fā)生壓差性井漏，損失大量鉆井液，甚至花數(shù)十天都依然無法處理。后期通過實踐發(fā)現(xiàn)注水泥塞作業(yè)能夠有效解決井漏、垮塌等井下復雜，并取得良好效果。但由于注水泥塞作業(yè)具有偶發(fā)性，在固井施工中常被劃入“零星作業(yè)”，不被重視，若措施不當，往往在作業(yè)后不能形成有效的水泥塞，嚴重者還可能造成“高塞”或“插旗桿”事故，讓本身復雜的井筒變得更加復雜化。尤其是超深井注水泥塞作業(yè)更須高度重視，并根據(jù)井下情況、注塞目的來確定注塞作業(yè)方案、水泥漿漿體、地面施工方案，實現(xiàn)安全有效作業(yè)。而川西地區(qū)近幾年在雙魚石、雙探、九龍山及平落壩等構造的超深井井段擠注水泥塞作業(yè)不斷增多，僅2019年至今，超過6 000 m的深部注水泥塞作業(yè)就達30余井次，具有很高的風險和挑戰(zhàn)性,高溫高壓超深井中的小井眼復雜井段的注水泥技術就顯得尤為重要。

1 超深井注水泥塞關鍵配套技術

川西區(qū)域超深井注水泥塞中鉆井液污染、沖洗、升溫快、流阻大、壓差大及失水等一系列問題非常突出?，F(xiàn)場作業(yè)時，下列措施成為目前現(xiàn)場應用的關鍵配套技術。

1.1 基礎資料收集

充分了解注水泥塞的目的、封固井段、鉆井液體系及性能、油氣水顯示、上竄速度、漏層及漏失情況、復雜地層、井身結構、注水泥塞鉆具組合、鉆井隊設備、循環(huán)參數(shù)等情況，為方案設計提供準確依據(jù)[1]。

1.2 注水泥方式優(yōu)選

根據(jù)注水泥塞目的并結合井下情況，選擇合理的注水泥塞方式，目前平衡注塞法在川西地區(qū)運用較多。

1.3 注水泥塞設計

(1)水泥漿量設計。在保證安全的情況下適量增大水泥漿用量，以彌補計量不準確和混漿對水泥石強度的影響。

(2)認真進行壓力平衡計算。對平衡水泥塞而言，原則上要保證替漿結束后鉆具(或油管)內液柱壓力略高于環(huán)空液柱壓力，井內液柱壓力略高于施工前液柱壓力。

(3)HSE要求。針對健康、安全、環(huán)保等要求，提出具體措施。

(4)井控措施設計。分別給出注水泥塞前、注水泥塞過程中、候凝期間的井控要求及措施。

1.4 水泥漿體系優(yōu)化

目前川西地區(qū)以抗高溫防竄水泥漿體系為主，對超深井小鉆具水泥塞而言，水泥漿不僅具有低失水、析水等優(yōu)點外，還需具有良好流動性、沉降穩(wěn)定性，防止起鉆時水泥漿在小鉆具內不下滑，同時還要防止出現(xiàn)只考慮施工安全而忽視注塞效果的情況，擅自加大高溫緩凝劑的用量，導致水泥漿超緩凝[4]。川西區(qū)域深井水泥塞典型井水泥漿配方見表1所示。

表1 川西區(qū)域深井水泥塞典型井水泥漿配方選擇

1.5 相容性

根據(jù)水泥漿與鉆井液的相容性設計隔離液，隔離液在滿足“三壓穩(wěn)”原則下，能有效相容，滿足施工安全要求，即在水泥漿∶鉆井液∶隔離液=7∶2∶1情況下稠化時間≥注替到位時間+鉆具起鉆至安全面的時間[2]。

1.6 井眼準備

循環(huán)必須充分有效，確保排除后效且由專人監(jiān)測進出口鉆井液密度，差值小于0.02 g/cm3，觀察停泵后壓力情況，若不能回零，要繼續(xù)關注回吐量；施工前核對并記錄鉆具上提下放懸重、扭矩等參數(shù)。

1.7 設備準備

根據(jù)設計計算的施工預計最高壓力，選擇滿足與作業(yè)要求相匹配水馬力的施工裝備；如ST6井因計算施工壓力預計高達42 MPa，井隊泥漿泵無法滿足頂替要求，改用壓裂車輔助作業(yè)[2]。

1.8 施工準備

采用批混的方式配注;計量方式采用儀表+人工計量+壓力變化+泵沖四種方式相結合對比計量，以人工計量為基礎，施工前排除影響人工計量的干擾因素;特殊要求的注水泥塞現(xiàn)場管匯鏈接采用“Y”字型連接并上雙流管計量;施工前按設計流程模擬流體在注替過程壓力變化趨勢[3-4]。

1.9 現(xiàn)場應急處理

超深井施工人員要提高現(xiàn)場應急處理能力，施工前做好施工中出現(xiàn)異常情況的應急預案，并做好應急技術交底，施工時根據(jù)情況靈活、果斷處理[1]。

1.10 候凝監(jiān)控

替漿結束到位后，迅速則將管柱起到安全位置并循環(huán)洗井一周以上，洗井結束后再上提一柱(30 m左右)候凝。候凝過程，確保壓穩(wěn)以及候凝時間達到實驗要求方可探鉆水泥塞[5]。

2 ST6井水泥塞施工實踐

本井為四川盆地雙魚石～河灣場構造布置的一口滾動評價井，完鉆井深8 305 m(層位:棲霞組)。井筒內為?127 mm尾管×(5 468.90～8 305.00 m)+(?177.80 mm～193.68 mm)油層套管×(0～5 468.90 m),鉆井液性能:密度2.00 g/cm3，黏度67 s。為上部井段試油創(chuàng)造條件，在7 863～8 224 m井段有11段射孔井段進行封堵。準備在井段7 784～7 600 m注水泥塞。

2.1 施工難點

2.1.1 施工泵壓高

典型的超深井、小鉆具，加之鉆井液和水泥漿密度高、粘切力高，循環(huán)摩阻大，施工前：7 L/s，泵壓28 MPa，且漿體觸變性強，停泵后仍有5 MPa，施工風險大，主要表現(xiàn)：本井?127 mm套管段長，前置液及后置液入井后注替泵壓高，井隊的泥漿泵工作能力不能滿足替漿42 MPa的高泵壓要求；鉆井液結構力大，導致替漿到位后起鉆速度慢，增加鉆具在高溫井段的風險。再次開泵頂通建立循環(huán)困難，在鉆具起鉆到水泥塞面，因鉆具內殘留的水泥漿和鉆井液因靜止時間長，導致開泵循環(huán)需要較高的推動力。

2.1.2 起鉆困難

鉆井液和水泥漿的粘切力高，循環(huán)摩阻大，水泥漿漿體觸變性強，注入的水泥漿在套管內的高度長，拔出鉆桿的摩阻和抽汲力大，拔出鉆桿困難。

2.1.3 水泥漿量少

理論水泥塞量1.63 m3，與鉆井液混竄后難以形成有效水泥塞，為確保水泥漿一次性有效成塞，綜合考慮，計劃注入4 m3水泥漿，水泥漿在高溫下良好性能極為重要[5]。

2.2 注塞前期準備

鉆具組合：?95 mm銑齒×0.52 m+2A11×DS26轉換接頭0.36+?73 mm鉆桿2 388.29 m+DS26×310轉換接頭0.83 m+?88.9 mm鉆桿5 394 m=7 784 m。

隔離液配方：50%井漿+40%清水+重晶石+SD80+SD210，密度：2.00 g/cm3。

水泥漿性能及試驗情況見表2和表3所示。

表2 ST6井水泥漿試驗條件

表3 ST6井試驗性能參數(shù)

2.3 施工技術措施

(1)光鉆具下到油管切割點循環(huán)后，采用平衡法方式進行注塞。

(2)施工前循環(huán)2周，充分破除鉆井液結構力，確保進出口鉆井液密度差小于0.02 g/cm3。

(3)記錄注塞鉆具在上提、靜止、下放、循環(huán)四種工況下懸重。

(4)水泥漿為加砂加重高溫防竄水泥漿體系，設計密度2.05 g/cm3。

(5)施工時間320 min,設計水泥漿稠化時間360～390 min，實際水泥漿稠化時間388 min。

(6)鉆井液與水泥漿直接接觸稠化時間僅僅57 min/40Bc，為滿足施工安全作業(yè)要求，采用隔離液加沖洗液解決鉆井液與水泥漿相容性問題。設計隔離液密度與鉆井液密度一致，數(shù)量：前10 m3，后5 m3，沖洗液(前1.0 m3，后0.5 m3)，并按中石油川慶鉆探固井技術規(guī)范中尾管固井作業(yè)的要求完成全套相容性試驗。

(7)總有效水泥漿量4.0 m3，多余水泥漿采用反循環(huán)返出井口。

(8)頂替到位水泥漿管內比管外高50 m。

(9)采用批混方式配注水泥漿，確保水泥漿性能與設計一致。

(10)采用壓裂車執(zhí)行頂替隔離液及鉆井液，同時在起鉆至安全井段后壓裂車完成反循環(huán)洗出多余水泥漿。

2.4 探塞情況

水泥塞頂界7 573.5 m，探塞鉆壓3 t，滿足設計要求，注塞成功。

3 結束語

(1)超深井注水泥塞施工作業(yè)的難度和風險很高，應從思想上高度重視，要從施工組織準備、施工過程、后續(xù)作業(yè)幾個階段嚴格把關，實現(xiàn)施工安全和確保水泥塞質量。

(2)必須準確掌握井下情況，精準施策。

(3)提前做好施工預案，提高施工及指揮人員超深井水泥塞作業(yè)的應急處理能力，施工時出現(xiàn)異常情況能快速果斷處理。