油基鉆井液水平井固井技術(shù)在川渝地區(qū)的應(yīng)用

曾艷軍,唐偉軍,張 凱,潘 利，郜海波，周 峰

(中國石化中原石油工程有限公司固井公司，河南濮陽 457001)

隨著非常規(guī)氣藏開發(fā)的深入，油基鉆井液在水平井鉆井中的應(yīng)用越來越多，如川東南和蜀南地區(qū)的頁巖氣井、川東北地區(qū)的須家河組致密砂巖氣井等。非常規(guī)氣藏需要用水平井完井的方式才能獲得足夠的產(chǎn)能，而油基鉆井液對(duì)提高機(jī)械鉆速和保持良好的井眼條件有著不可替代的優(yōu)勢[1-2]。另外該類水平井需要進(jìn)行大型的分段壓裂，對(duì)固井質(zhì)量提出了更高要求。由于水泥漿與前置液為水基成分，而鉆井液為油基成分，因此需要優(yōu)選出合適的前置液體系，在水平井井眼情況下，采取合理的施工參數(shù)對(duì)油基成分進(jìn)行有效的潤濕反轉(zhuǎn)、驅(qū)替干凈，且要保證施工安全，不出現(xiàn)破乳現(xiàn)象。因此研究油基鉆井液水平井固井技術(shù)顯得尤為重要。

1 固井技術(shù)

1.1 井眼準(zhǔn)備

(1)裸眼段尤其是45°～90°井段，通井須以大排量分段循環(huán)和短程起下鉆，循環(huán)要充分，循環(huán)時(shí)旋轉(zhuǎn)活動(dòng)鉆具以破壞巖屑床，為斜井段與水平段固井質(zhì)量提供良好的井眼條件。

(2)為提高套管重疊段第二界面固井膠結(jié)質(zhì)量，須進(jìn)行刮管作業(yè)。

(3)套管下完后，使用10～25 m3稠漿攜砂，以確保井眼清潔。

1.2 優(yōu)選前置液沖洗體系

(1)四級(jí)前置沖洗液體系：以某井為例，其沖洗液體系見表1，其中，柴油為防止破乳問題發(fā)生，且有著稀釋作用；油基沖洗液是將油基沖洗質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高10%，加重隔離液由該沖洗液懸浮劑組成，加重材料由重晶石與石英砂組成。室內(nèi)研究實(shí)驗(yàn)表明，該類前置沖洗液沖洗效率良好。

表1 四級(jí)前置沖洗液體系結(jié)構(gòu)

(2)三級(jí)前置沖洗液體系：隨著頁巖氣開發(fā)的深入, 鉆遇斷層、裂縫及大型酸壓地下壓力系統(tǒng)，鉆進(jìn)和固井過程中，井漏發(fā)生的井眼越來越多，且在油基鉆井液環(huán)境下，堵漏材料較少，無法進(jìn)行大排量注替，四級(jí)沖洗技術(shù)受到限制，固井質(zhì)量受到影響。為此，通過流變學(xué)，對(duì)漿體流變性與流態(tài)之間的關(guān)系進(jìn)行計(jì)算后，研制了該體系。該體系實(shí)現(xiàn)了沖洗隔離液在小排量、低返速的條件下，對(duì)油基鉆井液進(jìn)行有效沖洗隔離。 以焦頁26-1HF井為例，該井前置液密度為1.60 g/cm3，優(yōu)化前后的沖洗液性能見表2。

表2 前置液優(yōu)化前后的流變參數(shù)

通過軟件模擬發(fā)現(xiàn)前置液的φ600、φ300轉(zhuǎn)的讀數(shù)越低，密度越高，實(shí)現(xiàn)紊流需要的排量越低。考慮到密度增加會(huì)加大井漏風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)際操作中，將該讀數(shù)控制在20以下。以某井為例，該前置液體系結(jié)構(gòu)見表3。

表3 三級(jí)前置沖洗液結(jié)構(gòu)

1.3 扶正器加法研究

以焦石壩地區(qū)焦頁1-2HF井為例。該井造斜點(diǎn)2 000 m，244.5 mm技套下深2 405.71 m處，套管下深4 120 m，井身垂直剖面見圖1。

圖1 焦頁1-2HF井垂直剖面

加密安裝扶正器是提高套管居中度最有效的措施。通過軟件模擬發(fā)現(xiàn)，在水平段按照各自類型扶正器加法的居中度情況如下。

(1)扶正器加法1：全井使用外徑195 mm剛性扶正器，0～1700 m，每5根套管帶1只；1 700～2 500 m，每2根套管帶1只；2 500 m至井底，每根套管帶1只,其居中度情況見圖2。

圖2 扶正器加法1居中度情況

(2)扶正器加法2：全井使用外徑195 mm剛性扶正器，0～1 700 m，每5根套管帶1只；1 700 m至井底，每根套管帶2只；其居中度情況見圖3。

(3)扶正器加法3：全井使用外徑195 mm剛性扶正器，0～1700 m，每5根套管帶1只；1 700 m至井底，每根套管帶3只；其居中度情況見圖4。

(4)扶正器加法4：全井使用外徑205 mm剛性扶正器，0～1700 m，每5根套管帶1只；1 700 m至井底，每根套管帶1只；其居中度情況見圖5。

圖3 扶正器加法2居中度情況

圖4 扶正器加法3居中度情況

圖5 扶正器加法4居中度情況

(5)扶正器加法5：全井使用外徑210 mm剛性扶正器，0～1 700 m，每5根套管帶1只；1 700 m至井底，每根套管帶1只；其居中度情況見圖6。

圖6 扶正器加法5居中度情況

通過上述模擬發(fā)現(xiàn)，每2根套管以上帶一只扶正器時(shí)，水平段大部分井段居中度基本為0；每一個(gè)套管帶一只的情況下，采用外徑210 mm的扶正器，居中度基本都在80%；采用外徑205 mm的扶正器，居中度基本都在67%～78%；采用外徑195 mm的扶正器，居中度基本都在60%。因此，造斜段與水平段必須每根套管帶一只扶正器，扶正器外徑越大，套管居住度越高，建議采用質(zhì)量較好的彈性扶正器。

2 實(shí)際應(yīng)用

焦頁1-2HF井為部署在涪陵地區(qū)的一口頁巖氣井，采用油基鉆井液，密度為1.53 g/cm3，油水體積比為80/20。該井井深4 120 m，技套下深2 406 m，造斜點(diǎn)2 000 m，A靶點(diǎn)垂深2 369 m；B靶點(diǎn)垂深2 449 m；水平段長1 502.13 m，全井最大井斜91.76°。采用四級(jí)前置沖洗液體系：前置液6 m3柴油+6 m3沖洗液+25 m3沖洗液加重隔離液+12 m3；采用雙凝單密度水泥漿體系，密度為1.90 g/cm3，其中，尾漿為彈塑性水泥漿體系。水平段每根套管帶一只外徑205 m剛性扶正器，替漿采用16 m3清水+29 m3低密度(1.40 g/cm3)鉆井液。施工過程中注灰排量1.5 m3/min，替漿排量1.8～1.5 m3/min。施工過程順利，正常碰壓，全井固井質(zhì)量優(yōu)良，全井聲幅值小于10%。

目前在川渝地區(qū)共進(jìn)行水平井正常固井31井次，其中，優(yōu)質(zhì)24口，良好4口，合格3口，合格率100%，優(yōu)良率90.32%。

3 結(jié)論與建議

(1)優(yōu)選前置沖洗液體系，需要選用化學(xué)性能和流變性能優(yōu)良的油基沖洗液，采用合適的環(huán)空返速、粒徑和加重材料。

(2)前置沖洗液體系必須用足夠的量，確保足夠的接觸時(shí)間，應(yīng)占環(huán)空高度1000～1500 m。

(3)要合理調(diào)節(jié)前置沖洗液的6速讀數(shù)，在較低排量條件下，實(shí)現(xiàn)紊流頂替，在漏失井固井過程中，降低漏失風(fēng)險(xiǎn)、保證固井質(zhì)量。

(4)水平段必須每根套管帶一只扶正器，建議使用外徑大、質(zhì)量好的鉸鏈?zhǔn)诫p弓彈性扶正器。

[1] 劉崇建，黃柏宗，徐同臺(tái)，等．油氣井注水泥理論與應(yīng)用[M]．北京：石油工業(yè)出版社，2001．

[2] 張楠.喇嘛甸油田完井液體系研究[J].石油地質(zhì)與工程，2013，27(2)：101-104.