大位移井固井技術(shù)在東海某井的應(yīng)用

曹 磊

（中海石油（中國）有限公司上海分公司，上海 200335）

AM1井位于東海某油氣田，該氣田主要為中山亭中一斷塊西湖凹陷東海某油氣田構(gòu)造帶中南部，井身剖面設(shè)計為“直-增-穩(wěn)-降-穩(wěn)-降-穩(wěn)”七段制，完鉆井深6 866 m，是一口大位移定向井，井身結(jié)構(gòu)（見圖1），最大井斜77°，油基鉆井液作業(yè)環(huán)境，主要砂層組地層壓力（見表1），鉆井液性能（見表2）。

地層溫度和壓力：根據(jù)鄰井MDT測壓資料計算，該油氣田P10層之上地層壓力梯度0.98 MPa/100m～1.00 MPa/100m，之下地層壓力系數(shù)略有增大。P10層為1.06 MPa/100m，P11層為1.07 MPa/100m。

圖1 井身結(jié)構(gòu)圖

表1 主要砂層組地層壓力表

表2 鉆井液性能

據(jù)已鉆井壓力資料統(tǒng)計，該油氣田地區(qū)地溫梯度分布范圍為3.07℃/100m～3.42℃/100m，取平均值約為3.23℃/100m，在此基礎(chǔ)上預(yù)測井底溫度為120.38℃。

1 固井技術(shù)難點

（1）8-1/2"井段井斜大（最大 71°）、水平位移較大，打鉆過程中，井眼清潔困難，套管下入的難度較大；另外套管窄邊鉆井液不能有效地驅(qū)替，影響頂替效率及固井質(zhì)量[1-4]。

（2）打鉆過程中，在1.6 m3/min排量下打鉆頻繁發(fā)生漏失，地層漏失壓力低，固井施工窗口窄，極易發(fā)生漏失。

（3）油基鉆井液與水泥漿不相溶，增稠嚴(yán)重；井壁形成的油基泥餅更是難以清除，影響水泥膠結(jié)質(zhì)量。

（4）該井段有厚度不等十幾個煤層，煤層段坍塌壓力高，煤層段垮塌嚴(yán)重，起鉆下多次遇阻，下套管與遇阻的風(fēng)險。

（5）目的層P8、P10有開采計劃，對固井質(zhì)量要求高。

2 固井關(guān)鍵技術(shù)

2.1 扶正器安放設(shè)計

當(dāng)套管居中度大于67%時，固井質(zhì)量可以得到保證；所以本井段7″尾管固井合理設(shè)計套管扶正器加放數(shù)量和位置至關(guān)重要，扶正器設(shè)計原則如下：

（1）浮鞋和球座之間的每根套管按1根1個加放螺旋型半剛性扶正器；

（2）開發(fā)層段及上下至少100 m：每1根加1個半剛性扶正器；

（3）其他層段：每2根加1個，根據(jù)井徑適當(dāng)調(diào)整；

（4）在大肚子位置下部井徑規(guī)則位置定點加放螺旋半剛扶正器，起到旋流和扶正作用，提高頂替效率；

（5）重疊段（穩(wěn)斜71°）內(nèi)至少加6個螺旋型半剛性扶正器。

2.2 前置液設(shè)計

沖洗液體系包含分散及潤濕反轉(zhuǎn)成分，能有效清洗油基泥漿泥餅，加上大排量沖刷，經(jīng)過多次現(xiàn)場應(yīng)用證明，該效果顯著 ，沖洗原理（見圖2）。

2.2.1 油基沖洗液沖洗效果評價試驗 根據(jù)沖洗液的評價試驗（見圖3），優(yōu)選最佳的沖洗液配方，在保證有好的沖洗效果的基礎(chǔ)上最大的降低成本，達到降本增效的效果。

通過大量的試驗，最終選取了50%濃度的沖洗液和純的沖洗液兩段沖洗液配合使用，沖刷效果試驗（見圖4和圖5）。

2.2.2 相容性試驗 油基鉆井液與沖洗液在任意比例下混合，稠度均不發(fā)生大幅變化，兩種流體相容性良好并未出現(xiàn)較強增稠、觸變等不良現(xiàn)象，能滿足現(xiàn)場施工要求，試驗數(shù)據(jù)（見表3）。

2.2.3 隔離液 水泥漿與隔離液相容性試驗（90℃養(yǎng)護后流變）（見表4）'根據(jù)試驗數(shù)據(jù)表明，水泥漿與隔離液的相容性良好，并未出現(xiàn)較強增稠等不良現(xiàn)象，也沒有出現(xiàn)嚴(yán)重的觸變、閃凝等不良現(xiàn)象，滿足施工要求。

2.3 軟件輔助決策

（1）CemSAIDS軟件模擬井底、漏失位置和重點位置ECD，保證固井過程ECD小于漏失當(dāng)量，防止漏失發(fā)生，保證固井質(zhì)量；

（2）固井軟件模擬套管居中度，根據(jù)結(jié)果優(yōu)化扶正器設(shè)計，保證套管居中度；

圖2 油基沖洗液潤濕反轉(zhuǎn)及對油基鉆井液形成泥餅沖洗原理

圖3 油基沖洗液潤濕反轉(zhuǎn)及對油基鉆井液形成泥餅沖洗效果

圖4 沖洗液濃度100%沖刷效果圖

圖5 沖洗液濃度50%沖刷效果圖

表3 油基鉆井液與油基沖洗液相容性試驗

表4 水泥漿與油基隔離液相容性試驗

表5 套管扶正器加放統(tǒng)計

（3）固井軟件模擬套管下入受力分析，輔助方案決策；

（4）CemSAIDS軟件模擬目的層紊流沖洗效果，保證目的層紊流沖洗時間大于7 min；

（5）固井軟件模擬油基泥漿、隔離液、水泥漿的邊壁切力，保證水泥漿比隔離液大10%，隔離液比泥漿大10%。

2.4 引入旋轉(zhuǎn)尾管掛和劃眼浮鞋

7″尾管固井采用旋轉(zhuǎn)尾管掛和劃眼浮鞋配套使用，在大段易垮塌煤層段，開泵旋轉(zhuǎn)劃眼下套管，保證套管順利通過遇阻位置。

2.5 井眼清潔及下尾管

下套管前通井作業(yè)，分段循環(huán)，清潔井眼，下尾管過程中，每500 m打通一次，每1 000 m循環(huán)一個裸眼容積，在易垮塌或大肚子位置定點循環(huán)，充分清潔井眼。

3 現(xiàn)場應(yīng)用情況

3.1 扶正器加放及套管居中度設(shè)計

扶正器加放情況（見表5），軟件模擬結(jié)果表明按此扶正器加放方案，目的層套管居中度達84%以上（見圖6和圖7），滿足后續(xù)作業(yè)需求。

3.2 前置液設(shè)計

現(xiàn)場前置液組成和配方：0.82 g/cm3白油4.77 m3+1.00 g/cm3油基沖洗液3.18 m3（100%油基沖洗液）+1.38 g/cm3隔離液7.95 m3（5%PC-Dispacer+1%PCX60L+5%油基沖洗液+重晶石+F/W）+1.00 g/cm3油基沖洗液7.95 m3（50%油基沖洗液+F/W）。

隔離液、沖洗液、鉆井液、水泥漿的壁面切力曲線關(guān)系為水泥漿>隔離液>鉆井液，可實現(xiàn)有效頂替。

固井軟件模擬結(jié)果表明目的層沖洗液紊流沖刷井壁達7 min～10 min，滿足設(shè)計要求。

3.3 軟件模擬尾管下入受力分析

根據(jù)固井軟件模擬，尾管下入過程受力分析（見圖8），尾管下入可以順利到底，通過下套管過程數(shù)據(jù)分析與模擬數(shù)據(jù)相近，軟件模擬有效的指導(dǎo)了現(xiàn)場作業(yè)。

3.4 旋轉(zhuǎn)下尾管和劃眼浮鞋的應(yīng)用

尾管掛設(shè)計為旋轉(zhuǎn)尾管掛和劃眼浮鞋配套使用，下套管過程中，在5 517 m發(fā)生遇阻（該位置起下鉆期間頻繁遇阻，坍塌嚴(yán)重），多次嘗試無法通過，開泵旋轉(zhuǎn)劃眼下套管，劃眼至5 600 m恢復(fù)正常，共用大約5 h，旋轉(zhuǎn)下尾管掛和劃眼浮鞋的應(yīng)用保證了尾管順利劃眼通過了遇阻井段。

圖6 居中度模擬

圖7 大鉤載荷模擬

圖8 套管下入受力分析

3.5 ECD控制

本井段運用固井軟件模擬ECD，并根據(jù)模擬結(jié)果嚴(yán)格管控固井施工期間ECD，達到了有效防止漏失發(fā)生的目的；本井段井底漏失壓當(dāng)量1.45 g/cm3，疑似漏失層位漏失壓當(dāng)量1.39 g/cm3，通過調(diào)整漿體性能，優(yōu)化漿柱結(jié)構(gòu)和前置液、水泥漿添加堵漏材料提高地層承壓能力，最終保證了固井期間上層管鞋5 470 m、疑似漏點6 100 m和井底6 863 m的ECD滿足設(shè)計要求，固井施工順利完成。

圖9 固井質(zhì)量圖

圖10 固井質(zhì)量圖

4 固井質(zhì)量

本井通過大量的試驗評價優(yōu)選油基沖洗液配方，運用軟件模擬（套管居中度，套管下入受力分析，紊流沖刷時間，壁面切力，固井期間ECD模擬）作為指導(dǎo)，運用油基泥漿溫度經(jīng)驗公式校核溫度，校核壓穩(wěn)系數(shù)壓穩(wěn)目的層，以及旋轉(zhuǎn)尾管掛與劃眼浮鞋配套旋轉(zhuǎn)劃眼過煤層段，最終保證了作業(yè)的順利進行，候凝結(jié)束，下隨鉆儀器測固井質(zhì)量，目的層（6 500 m～6 800 m）固井質(zhì)量評價優(yōu)良（見圖9和圖10）。

5 結(jié)論與建議

（1）下套管前通井作業(yè)，分段循環(huán)；下尾管過程中，每500 m打通一次，每1 000 m循環(huán)一個裸眼容積；在大肚子位置定點循環(huán)，可以有效的清潔井眼。

（2）固井軟件模擬（居中度，ECD，紊流沖洗，避免切力，下套管受力分析等）可以有效輔助決策'優(yōu)化方案。

（3）目的層好的居中度，有效的清洗和高效的頂替效率是獲得好的固井質(zhì)量的前提。

（4）大位移井可以采用“旋轉(zhuǎn)尾管掛和劃眼浮鞋”配套使用，劃眼通過遇阻位置，保證套管順利到位。