竇蓬，祝國(guó)偉，鐘聲，馬宏偉，付常春

1.中海石油（中國(guó)）有限公司 天津分公司（天津 300459）

2.海洋石油高效開(kāi)發(fā)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（北京 102249）

3.中海油能源發(fā)展股份有限公司（天津 300459）

0 引言

渤中19-6 大型凝析氣田是渤海灣盆地迄今發(fā)現(xiàn)的最大的天然氣田，儲(chǔ)量超千億立方米，蘊(yùn)含巨大勘探開(kāi)發(fā)潛力，是未來(lái)渤海油田增儲(chǔ)上產(chǎn)的重要支撐[1]。渤中19-6-X 井是區(qū)域開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的第一口生產(chǎn)井，設(shè)計(jì)井深5 073 m，垂深4 717 m。開(kāi)發(fā)主要層位為太古界潛山凝析氣藏，儲(chǔ)層溫度175 ℃，壓力系數(shù)1.15。該井為高溫氣井，為滿(mǎn)足氣井生產(chǎn)及油套管防腐要求[2-3]，與產(chǎn)層流體接觸須采用高等級(jí)防腐管材，衡量比較Φ177.8 mm 尾管回接的綜合成本（管材成本、固井成本、操作成本）與Φ244.5 mm 套管整體防腐升級(jí)成本，同時(shí)考慮增加1 層井身結(jié)構(gòu)對(duì)井筒完整性的貢獻(xiàn)[4]，決定采用Φ177.8 mm 尾管回接方式對(duì)潛山氣藏進(jìn)行開(kāi)發(fā)，尾管扣型為T(mén)SH563氣密扣，材質(zhì)為13CrS-TN110。

至此，確定渤中19-6-X 井的套管程序?yàn)棣?62 mm 隔水導(dǎo)管+Φ508 mm 套管+Φ339.7 mm 套管+Φ 244.5 mm 套管+Φ177.8 mm 尾管，回接筒深度3 390 m，尾管下入后采用Φ152.4 mm井眼鉆開(kāi)儲(chǔ)層，完井結(jié)束后尾管回接至井口，進(jìn)行采氣作業(yè)。

1 尾管回接固井技術(shù)難點(diǎn)

潛山氣藏尾管回接固井技術(shù)主要面臨深部尾管回接和固井工藝兩方面難點(diǎn)[5-6]：

1）采用尾管回接技術(shù)開(kāi)發(fā)潛山氣藏在渤海油田尚屬首次，可借鑒經(jīng)驗(yàn)少，回接筒深度普遍在3 500 m以下，回接段長(zhǎng)，作業(yè)難度大。

2）儲(chǔ)層揭開(kāi)后再回接，裸眼暴露面積大、暴露時(shí)間長(zhǎng)，儲(chǔ)層保護(hù)要求高。頂部封隔器以下長(zhǎng)時(shí)間聚集大量氣體，解封后井控風(fēng)險(xiǎn)高。

3）井底靜止溫度高達(dá)175 ℃以上，高溫條件對(duì)水泥漿性能影響巨大，易導(dǎo)致水泥孔隙度增大，破壞固井一界面膠結(jié)，降低了固井質(zhì)量。

4）開(kāi)發(fā)潛山層位氣井，產(chǎn)氣量大，固井易發(fā)生氣竄，CO2含量高，對(duì)水泥石及套管腐蝕強(qiáng)，若固井質(zhì)量不合格或回接后井筒完整性不能滿(mǎn)足要求，將存在環(huán)空帶壓或井口抬升風(fēng)險(xiǎn)，影響地面設(shè)備布局，嚴(yán)重威脅油田生產(chǎn)安全[7]。

綜上，采用尾管回接固井技術(shù)，既要確?；亟映晒β?，又要提高回接位置及套管重疊段的固井質(zhì)量，同時(shí)兼顧潛山裂縫性地層氣量大、易漏失的特點(diǎn)，滿(mǎn)足油田開(kāi)發(fā)需求。

2 尾管回接技術(shù)

2.1 作業(yè)步驟的制定

針對(duì)上述作業(yè)難點(diǎn)，對(duì)該技術(shù)開(kāi)展調(diào)研并結(jié)合國(guó)內(nèi)海上油田實(shí)際情況[8-9]，制定了主要施工步驟：①215.9 mm（8?″）井眼鉆至中完井深，卡準(zhǔn)潛山界面深度，控制進(jìn)潛山頂深度在2 m 以?xún)?nèi)；②下入177.8 mm（7″）尾管，內(nèi)掛在244.5 mm（9″）套管鞋以上200 m 位置，第一次固井作業(yè)封隔裸眼環(huán)空以及套管重合段；③組合152.4 mm（6″）井眼鉆具，鉆儲(chǔ)層段至完鉆井深，起鉆至井口；④儲(chǔ)層段內(nèi)下入防砂篩管；⑤為防止尾管回接期間污染儲(chǔ)層、堵塞篩管以及井控風(fēng)險(xiǎn)，下入封隔器隔離儲(chǔ)層，封隔器上傾倒陶粒，陶粒上部墊稠塞；⑥轉(zhuǎn)入尾管回接作業(yè)，下入回接筒磨銑工具清刮回接筒頂面；⑦下入尾管回接密封工具，尾管回接至井口，第二次固井作業(yè)，封隔全部套管重合段；⑧鉆套管附件及水泥塞，鉆具下至封隔器以上位置，大排量循環(huán)沖洗陶粒至返出干凈；⑨下鉆桿解封封隔器，為防止抽吸控制起鉆速度，起至井口；⑩轉(zhuǎn)入后續(xù)完井作業(yè)。

通過(guò)以上步驟，可以保證在后期尾管回接、鉆水泥塞期間儲(chǔ)層封隔，降低儲(chǔ)層污染及井控風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 尾管回接裝置

考慮到尾管掛與回接工具的匹配性，尾管掛及回接裝置均選擇了威德福公司提供的技術(shù)方案，回接管串結(jié)構(gòu)如圖1 所示，尾管回接裝置主要包括磨銑工具、回接密封插頭、節(jié)流浮箍?；亟优涮坠ぞ?、尾管掛、浮箍、浮鞋中的橡膠密封材料的耐高溫性能在204 ℃以上，滿(mǎn)足該井的固井要求。

磨銑工具從下至上由銑柱、銑錐、配長(zhǎng)短接組成。其中，銑柱用于清刮回接筒內(nèi)部水泥環(huán)，其外徑略小于回接筒內(nèi)徑，可以有效地清刮作業(yè)后殘留的水泥環(huán)；銑錐主要用于修整回接筒頂部倒角，其磨銑位置的角度與回接筒原有角度相吻合，通過(guò)小鉆壓、小轉(zhuǎn)速修整回接筒，保證回插后的密封效果。

尾管回接密封工具由回接插頭、配長(zhǎng)短套管、節(jié)流浮箍組成。回接插頭長(zhǎng)度與回接筒相匹配，底部為斜口引鞋，下部4 道密封盤(pán)根外徑與回接筒內(nèi)徑相匹配，有效保證插入密封成功率；盤(pán)根中間位置開(kāi)有循環(huán)孔，可通過(guò)打壓后上提下放管柱使循環(huán)孔位置流道變化而產(chǎn)生壓力變化判斷插入位置。

節(jié)流浮箍在底部凡爾座上開(kāi)有小孔，在尾管下入過(guò)程中與環(huán)空聯(lián)通實(shí)現(xiàn)自動(dòng)灌漿，插入后釋放下部液柱向上壓力，確保插入順利，節(jié)流浮箍采用樹(shù)脂及水泥材質(zhì)，使用牙輪鉆頭充分研磨后無(wú)大塊膠塞。

2.3 回插作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)案的制定

固井結(jié)束后的回插作業(yè)是整個(gè)尾管回接的高風(fēng)險(xiǎn)環(huán)節(jié)，高溫下水泥漿稠化速度快，如果在短時(shí)間內(nèi)回接插頭無(wú)法插入，井筒完整性將無(wú)法保證，意味著整個(gè)作業(yè)的失敗。

回插作業(yè)中，泵壓和鉆壓兩個(gè)參數(shù)最為直觀(guān)，可以通過(guò)這兩個(gè)參數(shù)的變化判斷井下工具的相對(duì)位置：當(dāng)鉆壓有顯示而泵壓無(wú)增長(zhǎng)，表示插入頭未能插入，可嘗試?yán)^續(xù)下放1～2 t；如無(wú)效果，則旋轉(zhuǎn)套管90°，再次嘗試下放；如多次嘗試仍無(wú)法插入，則嘗試下壓旋轉(zhuǎn)套管。如泵壓上漲而鉆壓無(wú)顯示，表示下2道盤(pán)根已順利插入，泄壓后繼續(xù)下放，直至有鉆壓顯示，對(duì)比插入的距離與測(cè)量的密封長(zhǎng)度，確認(rèn)后打壓驗(yàn)封。為了進(jìn)一步避免降低固井后插入失敗風(fēng)險(xiǎn)，可以將循環(huán)孔作為水泥漿流動(dòng)通道，保證插頭循環(huán)孔以下一直在回接筒內(nèi)部，膠塞碰壓后，可直接下插到位。

考慮回接固井期間，注水泥、頂替、碰壓均將造成回接管串軸向的拉伸收縮量，可以進(jìn)一步精確控制井口方余。也可以通過(guò)固井放回水后的回水量與壓力的減少來(lái)判斷出插頭插入的情況。

通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)案的制定和對(duì)管柱長(zhǎng)度的精確預(yù)判，可以在一定程度上應(yīng)對(duì)回插作業(yè)產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)。

3 固井配方改進(jìn)

3.1 低密度耐高溫防氣竄水泥漿配方研制

根據(jù)潛山長(zhǎng)裸眼段易漏失特點(diǎn)和高溫氣井的固井要求，研制了低密度耐高溫防氣竄水泥漿體系[10-13]，將其運(yùn)用于尾管固井及回接后的固井作業(yè)中。

為提升水泥漿體系抗漏失能力，在漂珠水泥體系中添加膠乳聚合物體系以及水力尖劈堵漏材料。同時(shí)在水泥漿體系內(nèi)加入膨脹劑，降低氣竄風(fēng)險(xiǎn)，提高固井質(zhì)量。

油井水泥石高溫條件下的主要水化產(chǎn)物是硬硅鈣石，硬硅鈣石晶粒明顯粗化，進(jìn)而破壞了加砂油井水泥石原有結(jié)構(gòu)，使其抗壓強(qiáng)度降低，添加硅粉可以在水化早期消耗Ca(OH)2晶體，促進(jìn)水泥水化速度與程度，填充水泥硬化漿體中的微細(xì)孔隙，改善水泥硬化漿體的微觀(guān)結(jié)構(gòu)，達(dá)到提高強(qiáng)度、防止水泥石衰退的目的。該井采用了“小顆粒+大顆?！钡募?jí)配設(shè)計(jì)思路，將C-Si70 粗硅砂、C-Si100 粗硅粉、C-Si300普通硅粉和C-Si800超細(xì)硅粉進(jìn)行復(fù)配（圖2），小顆粒減小高溫結(jié)晶反應(yīng)生成物，減弱應(yīng)力分布；大顆粒表面部分反應(yīng)后，形成“骨架”結(jié)構(gòu)，增加強(qiáng)度。

圖2 “小顆粒+大顆?！奔?jí)配設(shè)計(jì)思路示意圖

由現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，溫度150 ℃，壓力62 MPa，水泥漿稠化時(shí)間為210 min，稠化曲線(xiàn)平滑無(wú)臺(tái)階，近直角稠化，水泥漿性能良好。

3.2 前置液優(yōu)化設(shè)計(jì)

采用抗高溫隔離液與加重沖洗液，利用逐級(jí)提高壁面剪切應(yīng)力原理，清潔井眼，提高水泥界面膠結(jié)質(zhì)量，并且前置液與水泥漿有良好的相容性。

沖洗液配方為：17.0%PC-W40L（表面活性劑）+1.2%PC-W30S（提黏劑）+PC-D30(錳鐵礦粉)+1%PC-X60L（消泡劑），使用粗細(xì)顆粒搭配的鐵礦粉加重至泥漿密度，保證紊流沖洗大于10 min，提高沖洗效果。

抗高溫堵漏隔離液配方為：2.5%PC-S32S（雙作用隔離液）+8.5%PC-W40L（表面活性劑）+1%PCX60L（消泡劑）+PC-SEALBOND SPACER（防漏固壁劑）+重晶石+PC-B62S（增韌堵漏劑），黏度高于泥漿黏度20 s左右，密度和泥漿密度一致。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

4.1 磨銑作業(yè)

在回接之前，首先下入磨銑工具對(duì)回接筒內(nèi)表面進(jìn)行磨銑，以保證回接筒內(nèi)無(wú)毛刺或水泥塊，提高插入回接裝置密封可靠性。

1）在靠近回接筒頂部之前降低下鉆速度，記錄上提下放重量。

2）連接完最后一柱鉆具后接好頂驅(qū)，開(kāi)泵建立循環(huán)，記錄排量0.8 m3/min時(shí)的泵壓，保持0.8 m3/min的排量緩慢下放鉆具探底，注意觀(guān)察懸重及泵壓的變化，一旦看到壓力波動(dòng)，停止下放，停泵，在鉆桿上做好標(biāo)記。

3）上提管柱7.5 m，開(kāi)泵循環(huán)（排量0.8 m3/min），同時(shí)以20～25 r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)鉆具，保持旋轉(zhuǎn)同時(shí)緩慢下放鉆具直到將鉆桿上的標(biāo)記點(diǎn)放到轉(zhuǎn)盤(pán)面位置。保持旋轉(zhuǎn)繼續(xù)緩慢下放鉆具，控制下放位置不能超過(guò)標(biāo)記點(diǎn)，避免磨銑工具碰到回接筒內(nèi)底部的封隔器，下放到位后緩慢將鉆具提到標(biāo)記的位置，然后重復(fù)上述操作，磨銑回接筒。

4）當(dāng)扭矩趨于穩(wěn)定后證實(shí)回接筒內(nèi)壁已經(jīng)清理干凈，回接筒內(nèi)壁清理完畢后將鉆具提到回接筒頂部，開(kāi)泵大排量循環(huán)，將井內(nèi)碎屑循環(huán)干凈，處理鉆井液。

4.2 回接固井作業(yè)

1）下入回接套管串時(shí)，在井口組合套管串：177.8 mm（7″）回接密封插頭+177.8 mm（7″）套管+節(jié)流浮箍+177.8 mm（7″）套管+變扣。

2）最后一根套管提前接好固井快速接頭，下入至回接筒以上至少5 m，稱(chēng)重。開(kāi)泵循環(huán)5 min 后，開(kāi)泵0.2 m3/min 排量緩慢下放。壓力上升后，立即停泵，放壓。保持放壓閥敞開(kāi)，在套管上做標(biāo)記。

3）繼續(xù)下放并丈量下放距離，直到回接密封插頭全部插入回接筒，見(jiàn)到明顯的遇阻顯示。對(duì)比插入的距離與測(cè)量的密封長(zhǎng)度，確認(rèn)回接插頭接箍坐到回接筒頂，做標(biāo)記。

4）回接密封插頭試壓：分別打壓3.45 MPa（500 psi）×3 min；6.90 MPa（1 000 psi）×5 min對(duì)回接密封試壓，驗(yàn)封成功后放壓到零，拆循環(huán)頭，連接套管水泥頭和固井管線(xiàn)。

5）打壓3.45 MPa（500 psi），帶壓緩慢上提，將循環(huán)孔提到回接筒以上，壓力降到零后，停止上提，做標(biāo)記，此次為循環(huán)孔提出回接筒位置。

6）按照正常固井設(shè)計(jì)程序進(jìn)行固井作業(yè)，投膠塞，替漿碰壓，碰壓后憋壓下放，泄壓檢查回流，如無(wú)回流，說(shuō)明密封效果良好，如果產(chǎn)生回流，進(jìn)行憋壓候凝。

4.3 應(yīng)用效果

現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)施工順利，回接作業(yè)一次到位。通過(guò)SBT 固井質(zhì)量測(cè)試表明固井質(zhì)量良好，后續(xù)完井作業(yè)也按照既定計(jì)劃順利進(jìn)行。

5 結(jié)論及建議

1）尾管回接技術(shù)在渤海油田潛山氣藏開(kāi)發(fā)井中的順利實(shí)施證明了該項(xiàng)技術(shù)的可行性，工具設(shè)備及相關(guān)配件性能可靠，風(fēng)險(xiǎn)預(yù)案制定合理，取得的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)成果將為后續(xù)技術(shù)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

2）采用的低密防氣竄水泥漿體系防漏失性能和防氣竄性能良好，保證了該井尾管回接后的固井質(zhì)量，適用于渤中區(qū)域高溫高壓氣藏開(kāi)發(fā)。

3）頂部封隔器解封后上提至井口期間，滿(mǎn)眼鉆具的“拔活塞”作用強(qiáng)烈，易引發(fā)井控事件。建議進(jìn)一步對(duì)地層封隔方式開(kāi)展優(yōu)化，可進(jìn)一步壓縮工期，控制井控風(fēng)險(xiǎn)。