139.7 mm套管內側鉆固井質量研究

羅永慶 周新華 范 勇 張 偉 董 慶

（中油大港油田井下作業公司 中國 天津 300283）

0 引言

大港油田的小井眼小間隙固井，受小井眼側鉆井鉆頭直徑和完井套管直徑匹配間隙較小的影響，固井時環空間隙小，固井過程中水泥漿上返摩阻大，環空當量密度大大增加，經常壓漏地層，導致水泥漿漏失低返；另外固井水泥環薄、套管居中度差等因素造成水泥漿充填不均勻，也導致了水泥環極限應變能力小、抗沖擊性能差、無法保證水泥環膠接界面的密封性能，不能滿足側鉆井后期開發和投產的要求，許多側鉆井完鉆之后均因固井質量差而被迫關井報廢，固井質量的好壞成為了制約側鉆技術進步的一項瓶頸技術。

1 作業技術難點

1.1 環空間隙小，形成的水泥環薄

目前φ139.7mm套管內側鉆均采用φ118mm或φ120.6mm鉆頭鉆進，完井采用φ101.6mm無接箍管材做油層套管，環空間隙僅8.2-12.7mm，遠小于常規固井所要求的套管外環空的最小間隙值19mm，造成固井后的水泥環薄，抵抗外載能力差，易發生斷裂和脆性破壞。

1.2 環空摩阻大，施工壓力高

小井眼井流體通道窄，流動阻力增大，泵壓高，小井眼小間隙固井作業的內摩擦系數相對較大，使環空水泥漿流動阻力增大，導致固井過程中泵壓升高，甚至產生壓漏地層和憋泵等事故。

1.3 套管居中度差

相關研究表明，套管在井眼中的居中度小于67%時，不管采用什么頂替方式均不能將環空的鉆井液驅替干凈，因此保證套管居中度非常重要。因小井眼小間隙的原因，采用剛性和彈性扶正器，均易造成環空不暢，憋漏地層。

1.4 水泥漿體系單一，無針對性

目前小井眼側鉆常用的纖維微膨脹水泥漿體系已不能解決現場出現的新問題，固井過程中的漏失、氣竄問題無有效解決方案，因此必須針對不同區塊的不同地層，結合鉆井過程中出現的異常情況進行最終固井水泥漿體系的設計，開發出針對性強的防漏、防竄水泥漿體系，避免模式化，加強固井方案的針對性和有效性。

2 作業技術措施

小井眼側鉆固井是一項系統工程，其影響因素是多方面的，絕不可能靠解決單一技術問題來提高側鉆小井眼的固井質量，要綜合解決多方面的問題才能解決目前大港油田小井眼側鉆井固井的技術難題。

2.1 首先是要解決窄間隙問題

通常所采用的方法是采用機械擴眼的方法將井眼直徑擴大，以提高環空間隙問題，大港油田2003年在官919-2K等井曾采用機械擴眼工具進行了擴眼施工，但應用后發現擴眼工程費用高、周期長、風險大且擴眼后井徑不規則等諸多不利因素，導致擴眼工藝很難在現場推廣實施，因此應在固井用尾管類型的配套選擇上進行研究，通過適當縮小尾管外徑，增大尾管和地層間的環空間隙，使環空導流面積增大，可以大大降低水泥漿在上返過程中的摩阻，從而降低地層的承受壓力，使其既可以滿足后期開采和措施作業的需要。

2.2 水泥漿體系研究

針對目前大港油田的地質條件和小井眼固井作業過程中出現的問題，要分別針對常壓小井眼地層、低壓易漏地層、高含氣三種地層類型設計開發針對性更強的水泥漿體系，而不能靠一套水泥漿體系來解決所有問題。主要思路是通過加強控制好水泥漿體的穩定性、流動性同時借鑒目前的纖維微膨脹水泥體系的設計理念，優選現場濕混性能好、防漏性強的纖維增韌材料形成防漏、堵漏性能更好的常規防漏水泥漿體系，解決常壓地層小間隙固井防漏問題；針對低壓易漏區塊的漏失問題，從水泥漿密度上做文章，開發研制小井眼低密度水泥漿體系，通過降低水泥漿密度來減小地層承壓，同時保證水泥石抗壓強度滿足封固要求；針對高壓、高含氣層，一方面開發研制密度可調的加重隔離沖洗液，降低因采用清水隔離液引發竄流的機率，另一方面，開發防氣竄效果好的小井眼膠乳水泥漿體系，控制氣竄的發生。

2.3 小井眼小間隙固井方案路線圖2.4 開發密度可調式專用隔離液

過去小井眼固井采用清水作為隔離液，由于其相容性好，沖洗效果好，價格便宜，現場廣泛使用。但存在清水粘切低，失水量大，攜屑能力差，隔離效果差等問題。

開發密度可調式隔離液，要求除有效隔離開鉆井液和水泥漿外，還要具有懸浮固相顆粒，防止井塌，抑制井漏等多方面作用。開發出的密度可調式隔離液（BCS）基本組成為：由BCS-020S懸浮劑、BCS-021L稀釋劑和BCW-600S加重劑組成，應用中可根據具體要求，通過調節外加劑比例和加量來控制隔離液性能，密度范圍可以控制在1.0-1.9g/cm3之間可調。

表2 BCS隔離液的流變參數（30℃）

2.5 研發封隔式尾管懸掛工藝

為解決側鉆井尾管固井后水泥下沉的問題,可采用封隔式液壓尾管懸掛器(如圖1)。封隔式液壓尾管懸掛器主要由液壓尾管懸掛機構和送入工具總成組成：

圖1 封隔式懸掛器結構組成

該工具結構合理、安全可靠,具有密封性能好、流道面積大、耐高溫高壓的特點,能有效實現封隔器的懸掛錨定和解封丟手,采用封隔式尾管懸掛工藝可以解決固井候凝過程中灰漿下沉低返及水泥漿被高壓竄流頂出的問題，提高壓溢流區塊的固井成功率。

3 應用情況

截至到2010年12月，φ139.7mm+φ95.25mm尾管管柱配套技術在大港油田共應用71口井，經后期作業檢驗該套管可以完全滿足后期投產、作業的要求。

針對小井眼小間隙固井要求應用的BCE-200S常規防漏水泥漿體系、低密度高強度水泥漿體系、膠乳防竄水泥漿體系及BCS隔離液。現場應用33井次，一次固井合格率90.9%，經二固補救合格1井次，總固井合格率93.9%。其中BCE-200S常規防漏水泥漿體系現場應用14井次，總有效率達85.7%；低密度高強度水泥漿體系現場應用13井次，水泥漿漿體密度1.45-1.60g/cm3可調，總有效率達92.3%；膠乳防竄水泥漿體系現場應用了6井次，總有效率達100%；BCS隔離液現場應用6井次，隔離液密度1.20-1.55g/cm3可調。

4 結論及建議

4.1 BCE-200S常規防漏水泥漿體系，水化性能好，便于現場批混，漿體性能穩定，失水低，防漏性能好。

4.2 漂珠低密度高強度水泥漿體系，密度可以1.30-1.65g/cm3之間調節，降低了固井過程中的地層承壓，水泥石抗壓強度≥14MPa，可以完全滿足油氣層后期作業的要求。

4.3 膠乳不滲透防竄水泥漿體系，降低了水泥漿摩阻，提高了水泥石的韌性等機械性能，水泥漿失水≤50ml，靜膠凝強度發展過渡時間小于25min，具有較好的防氣竄能力；

4.4 密度可調式BCS隔離液，隔離效果好、攜屑性能強、穩定井壁效果好，密度可通過加重劑用量在1.0-1.9g/cm3之間調節；

4.5 φ139.7mm套管側鉆完井的φ95.25mm特種套管，使環空間隙提高到12.7mm，環空截面積增加30%,降低摩阻達30%以上，降低了固井漏失風險，套管居中程度高，大大提高了固井質量。

4.6 建議推廣封隔式尾管懸掛器或可膨脹式性尾管懸掛器完井，兩者都可以實現懸掛器部位的環空密封，防止固井后水泥漿外溢或漏失，且后者還可以實現固井過程中固井管柱活動，提高頂替效率。

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