番禺30-1氣田大位移井固井技術淺析

范 鵬,康建平,廖易波

(中海油田服務股份有限公司油田化學事業部深圳基地,廣東 深圳518067)

宋茂林,朱江林,羅宇維

(中海油田服務股份有限公司油田化學研究院,北京10149)

番禺30-1(PY30-1)氣田中有5口大位移井,均采用油基鉆井液鉆井。針對PY30-1氣田大位移井的特點,油田化學事業部深圳基地固井技術部多次邀請業內專家對方案進行論證,為保證大位移井固井質量,對水泥漿體系、漿柱結構、扶正器、前置液、頂替等進行了嚴密科學設計,采取了一系列提高大位移井固井質量的措施,優選出一套較為全面的大位移井氣井固井技術,確保固井施工的安全和固井質量達到要求。下面,筆者從管柱合理居中、優化水泥漿配方、固井仿真軟件的模擬等方面對大位移井固井技術進行了分析。

1 番禺30-1氣田大位移井套管附件

1.1 套管漂浮技術

使用套管漂浮技術,爭取套管一次到位,避免懸空固井。目前,普遍使用的技術為 “擴眼鞋+漂浮接箍”實現套管的漂浮,有效的減少大斜度井段的摩擦阻力,以保證套管的安全下入。

漂浮接箍作為套管內的一個臨時封隔物,配合套管浮鞋單流閥的作用,在該接箍以下的套管柱內由空氣充填形成掏空段,接箍以上的套管柱則仍用鉆井液充填,即在下套管過程中,漂浮接箍下部套管是掏空的,增加套管的浮力,而漂浮接箍以上套管則與常規一樣灌滿鉆井液,甚至為了加大下推力,灌入加重鉆井液。

擴眼鞋 (BBL Reamer Shoe)與普通浮鞋相比,擴眼鞋上可自由旋轉的偏向引鞋頭,大大改善導向能力,更易通過滑動或轉動跨越障礙;在管串上下活動,或旋轉時,3600周體菱型碳化鎢切銑刃擴眼器,可清除障礙、疏通井眼。

1.2 套管扶正器

在大位移井中,由于重力作用套管易帖靠井壁,形成套管偏心。如果增大套管的偏心度,則頂替泥漿的難度幾乎按指數規律增加,影響固井質量。只有套管居中度 ＞67%時,水泥漿才能有效的替出環空較窄的泥漿;提高套管居中的方法有2種:合理設計扶正器的安放位置和數量;采用套管漂浮固井工藝技術。

在PY30-1氣田這5口大位移井中,主要使用的扶正器為螺旋形剛性扶正器,該扶正器軸向壓縮承載力30t,徑向承載力16t,具有扶正力最強,阻力小,不易變型、損毀的特點,并且有旋流作用,能有效得提高水泥漿頂替效率。

另外套管鞋處的扶正器也很重要,一般在大位移井中,套管鞋底部安裝靠在一起的2個扶正器,這種方法,能起到一種 “舉升”的作用,在第2、3根不加放扶正器,這樣的做法目的就是為了減少套管鞋段的剛性,有利于套管的下入。

2 番禺30-1氣田大位移井固井現場解決措施

2.1 套管居中度控制

保證套管居中主要長從套管漂浮技術、井眼規則度、扶正器的加放、套管入井速度等幾方面控制。使用套管漂浮技術,“擴眼鞋+漂浮接箍”實現套管漂浮,套管順利入井。套管加放遵照海洋石油天然氣行業標準SY/T10022.2-2000中關于6.2套管扶正器安放間距和現在現場作業經驗進行添加。表1所列為PY30-1氣田A07H大位移井套管扶正器的加放統計。

表1 A07H大位移井9■8 in套管扶正器加放統計

2.2 ECD的控制

固井方式采用單級雙封固井,為減小液柱對地層壓力,防止壓力過大造成地層破裂,在首漿,隔離液泵注結束后,泵注大量海水為中間液。通過固井軟件模擬井底ECD(井底循環當量比重),有效地將ECD控制在地層孔隙壓力和漏失壓力之間。注替水泥過程井底壓力變化如圖1所示。從圖1可知,井底動態當量密度 (井底壓力)介于地層孔隙壓力和漏失壓力之間。證明所設計的漿柱既能有效的壓制地層流體,防止固井過程中發生溢流、井涌、井噴等事件,又不至于壓裂地層,造成水泥漿流失和固井失敗。

圖1 注替水泥過程井底壓力變化

2.3 前置液的選擇

固井作業的水泥漿前,設計前置液,前置液的段塞設計為:油基基液 (白油)+清洗液+隔離液+沖洗液,即白油+PC-W21L+DISPACER+FLUSHER段塞。清洗液清洗效果評價試驗數據如表2所示。

試驗表明,在采用PC-W21L對油基鉆井液濾餅進行清除的情況下,采用50%的清洗液配制適當的清洗液體積,保證清洗液對井壁的作用時間控制在3min以上,可以將大部分的油基鉆井液濾餅清除,改善固井膠結效果和固井質量。

DISPACER是一類新型的水泥漿隔離液,與常規的隔離液比較,除了具有相對更好的溫度穩定作用外,在與水泥漿的接觸中,DISPACER顯示了更好的相容性和對水泥漿的流變性、稠化性能和強度性能更小的影響,在膠乳水泥漿體系中具有更好的性能體現和廣譜性。

表2 清洗液清洗效果評價試驗數據

2.4 防氣竄水泥漿的設計

從目前現場添加劑使用情況來看,膠乳在溫度較高的條件下的降失水性能最為穩定,且具有顆粒堵塞孔隙通道和化學收縮小、冷漿與熱漿稠度變化不大等優點,因此,它通常作為防氣竄水泥漿的主劑。由于膠乳的懸浮能力偏弱,所以,它常常還要和某些增稠的降失水劑配合使用[4]。

由于大位移氣井固井施工安全系數要求大、水泥漿性能指標控制要求嚴格等特點,一般不推薦使用觸變水泥和泡沫水泥,而建議使用膠乳水泥漿。設計膠乳水泥配方時,要調整好膠乳與膠乳穩定劑之間的比例,并選用與之匹配的緩凝劑,使得水泥漿的過渡時間小于30min,以增強防氣竄能力[5]。

根據氣井固井對水泥漿性能的要求和防竄水泥漿的設計對性能控制方法,通過室內試驗,優選出CGR6L膠乳+CG80S降失水劑+CF41L分散劑+CH 21L緩凝劑+嘉華G級油井水泥體系,其相應性能見表3。

表3 防氣竄水泥漿性能

由表3水泥漿性能可以看出,所設計的水泥漿無自由水,因此不會形成連續的水槽或水帶,且稠化時間可調,強度滿足現場施工的要求,最后能有效膠凝或形成足夠的強度,進而保證良好的固井質量。

3 現場應用效果

PY30-1氣田A07H井是一口大位移井。MD為5008m,水垂比2.4,水深198.02m,26in井眼深度411.5m,20in套管下入深度410.98m;17井眼深度1547.8m,13套管下入深度1542.8m;13套管內水泥塞面高度 1508m;12井眼深度4536.88m,9套管下入深度 4532m;后進行8井眼鉆進作業,到5008.88m完鉆,后進行裸眼完井作業。

為了滿足PY30-1氣田大位移井鉆井作業,依據上面水泥漿體系、漿柱結構、扶正器、前置液、頂替等進行了嚴密科學設計,采取了一系列提高大位移井固井質量的措施,其中大部分井電測固井質量為優良,合格率;圖2、圖3為PY30-1氣田A07H井電測固井質量,顯示優良。

圖2 PY30-1氣田A07H井SB13.8目的層3575m段固井質量圖

圖3 PY30-1氣田A07H井SB15.5目的層4175m段固井質量圖

[1]王同友,王永松,張黎明,等.大位移延伸井固井技術[J].石油鉆采工藝,2001,23(2):18-21.

[2]祖峰.墩塘大位移井固井技術研究及應用[J].西部探礦工程,2003,91(12):74-76.

[3]崔軍,宋本嶺,廖華林,等.勝利油田埕北21-平1大位移井固井技術[J].石油鉆采工藝,2000,22(6):1-3.

[4]羅宇維,張光超,劉云華,等.海洋高溫高壓氣井固井防氣竄水泥漿研究 [J].西南石油大學學報,2001,23(6):18-20.

[5]中華人民共和國石油天然氣行業標準SY/T10022.2-2000[S].