超深井注水泥塞新技術

陳超

摘 要：隨著現在水泥漿性能的不斷增強，運用于超深井的水泥漿體系已經基本上能滿足高溫高壓井施工的需求，而國內開發用于專門注水泥塞工具基本上空白。在國內現場運用多數采用常規的平衡法注水泥塞，達不到封隔目的層，影響水泥塞固井質量，往往造成二次固井，影響施工周期。本文介紹了平衡塞法注水泥在超深井注水泥的利弊，介紹超深井注水泥新方法，通過現場具體案例與平衡塞法注水泥塞進行對比，能夠在很大程度上提高超深井漏失井，側鉆井注水泥塞的質量，對超深井注水泥塞施工提供重要的借鑒作用。

關鍵詞：超深井;注水泥塞;尾管釋放工具;玻璃鋼油管

隨著國內油氣田勘探和開發不斷深入，塔里木，四川等油田的超深井小間隙井深井超深井的數量逐漸增多。由于井下落物，井斜超標，分隔高壓層等原因，超深井注水泥塞也增多。在現場中常用的方法是平衡塞法，該方法工藝簡單，成本低，效果明顯，但是在超深井，由于小井眼自身窄空間的特點，使超深井小井眼固井較常規井眼固井有更大的難度。主要表現在：

①環空間隙小，小井眼固井水泥漿用量約為常規井眼的三分之一，水泥環薄，水泥石強度低，水泥石與地層、套管的膠結質量難以保證;②由于井深，替漿量大，誤差大，使得提漿量準確性無法保證，封固段水泥量小，微小的計算失誤就可能替空;③替漿結束后，把光鉆桿從封固的水泥段起出來，由于抽吸壓力的緣故會使得水泥漿和鉆井液混合，污染的水泥凝固后會造成水泥封固質量不好，尤其對用于側鉆井水泥塞施工中，水泥塞頂部固井質量無法保證;④對于73 mm以下的小直徑鉆桿必須循環出多余的水泥后方可起鉆，因為鉆桿水眼小，流動阻力大，加之停泵后水泥變稠，很容易起鉆過程中把鉆桿水眼固住。對于超深井漏失井注水泥塞，循環多余水泥漿時，給漏失段施加多余的壓力，進一步加劇漏失;⑤超深井，一般都是大于4500m以上的井，井深，起下鉆時間長，施工風險大。

在不考慮高溫高壓井水泥漿體系等因素的影響，以上實際存在的客觀因素在很大程度上影響水泥漿封固質量。如何在傳統超深井注水泥的基礎之上，開發超深井注水泥塞工具就顯得相當必要，下面介紹一下該工藝原理。

1 工藝原理

根據所注水泥段位置，用工作管柱連接上尾管釋放工具和尾管，一同下入到所固井段，尾管的長度等于封固井段長度，工作管柱位于所固井段上部，充分循環，進行注水泥作業，水泥漿注完后，投球，替漿，當1號球到達釋放套處，壓力激增，這時候繼續打壓使1號球變形通過下部尾管釋放工具到達接箍，壓力持續升高，壓力變化比較明顯，替漿結束，投2號球，當2號球到達二級釋放套頂部時，小排量頂替，2號球到達釋放套處，壓力上升，釋放套下行，剪斷銷釘，上部尾管釋放工具和尾管分離，尾管留在水泥中和水泥一塊凝固，上部尾管釋放工具和工作管柱一起從井眼中起出，完成整個注水泥工作，根據施工具體需要，如果不想污染水泥塞頂部，工作管柱可以通過壓力降控制裝置保留頂替流體，也可以不保留頂替流體，通過壓力降控制裝置把頂替液排除。

2 主要設備

該工藝主要包含以下設備：工作管柱：包括鉆桿，鉆鋌等。

尾管：一般是可鉆式玻璃鋼油管或鋁制油管制成，為了鉆穿水泥和尾管，通過現場實踐發現，使用玻璃鋼油管制成的尾管能滿足工程的需要。玻璃鋼油管具有耐腐蝕，不結垢，重量輕，保溫效果好，流動阻力小，使用壽命長，安裝運輸方便等優良特性。

尾管釋放工具，該工具是整套工藝的核心部件，由上下兩部份組成，上部尾管釋放工具，包括釋放套，剪切銷釘，絲扣保護器，底托，底托保護器，壓力降控制裝置。下部尾管釋放工具，包括尾管接箍，碰壓底座等。

為確保水泥塞的質量和強度， 優選水泥漿體系，其強度、失水、自由水、穩定性能滿足超深井要求，做好水泥漿化驗和水泥漿污染化驗，使稠化實踐及各項性能指標達到現場安全施工要求。該工藝有如下好處：

①通過工作管柱攜帶尾管延伸到所封固段底部，有尾管釋放工具，有明顯的碰壓顯示，防止替空，能夠在所封固井段精確封固;②當水泥頂替結束后打壓使工作管柱和尾管分開，讓尾管和水泥一塊留在封固段進行凝固，就好比在水泥中加入鋼筋，提高了封固段固井質量;③減少了在封固段起出尾管的程序，防止了常規注水泥方法從封固段起出工作管柱污染水泥漿。尤其是打水泥塞是為了側鉆井，頂部水泥漿沒有被污染，水泥頂部凝固有保證;④不用把工作管柱起到安全位置后循環出多余的水泥漿，根據現場施工的需要，可以靈活的保存頂替液在工作管柱中，減少了循環作業時間，保證了井下安全。

3 現場實例

YB3是四川盆地川東北巴中低緩構造帶元壩巖性圈閉的一口預探井，設計井深6980m，完鉆井深為上二疊統長興組。該井鉆至7000m后改設計為評價井，完鉆井深7450m，是該地區最深井。本井四開使用146.1mm尾管下深7450m，固完尾管后井下出氣，進行尾管短回接，下鉆掃塞通井至井底，循環時發現井底有后效，全烴3%。為封固下部氣竄，在井底套管內注水泥塞，封固下部井段以防止氣竄。注塞段井下情況，在146.1mm尾管內注塞，設計水泥塞井段7280-7430m，段長150m，井內鉆井液密度1.94g/cm3，水泥漿實驗溫度達到170℃。

采用平衡塞法注水泥施工，選擇水泥漿體系為防氣竄高密度水泥漿體系，采用下光鉆桿正注水泥漿注水泥方式，采用73.03mm鉆桿×2701m+101.6mm鉆桿×4732m。循環兩周，循環壓力21MPa。施工工藝流程如下。注前置導漿密度1.94g/cm3、30m3+加重前置液密度1.97g/cm3、2m3+注水泥漿密度2.04g/cm3、2.3m3+注后置液密度1.97g/cm3、0.6m3+替漿密度1.97g/cm3、2m3+起10柱鉆桿+循環100min+起鉆。

采用尾管釋放工具注水泥法，在水泥漿體系不變的情況下進行注水泥施工作業，采用73.03mm鉆桿×2701m+101.6mm鉆桿×4612m+101.66mm尾管釋放工具+101.66mm×120m璃鋼尾管。循環兩周，循環壓力21MPa。施工工藝流程如下。前置導漿密度1.94g/cm3、30m3+加重前置液密度1.97g/cm3、2m3+注水泥漿密度2.04g/cm3、2.3m3+投1號球+注后置液密度1.97g/cm3、0.6m3+替漿密度1.97g/cm3、2m3+投2號球+尾管分離+起鉆。

從兩種施工工藝對比可以看出，在整個施工過程中，采用第二種方法有如下優勢：①施工時間減少了，在同種水泥體系，稠化時間一定的基礎上，保證了施工安全;②不用在水泥段中起出鉆桿，保證封固段水泥質量不受污染，給封固段營造安靜凝固環境;③不用循環出多余的水泥漿，減少了循環時間，在漏失井注水泥中，可以減少井底壓力，減小漏失段漏失速率;④能夠準確碰壓。但是施工壓力高，1#，2#球強度要求高，尾管釋放工具要求分離可靠這些都給施工帶來了困難。

4 結論和建議

尾管釋放工具的開發為超深井漏失井，側鉆井等特殊井注水泥塞提供了新的方法，能夠保證精確的頂替量，當水泥頂替結束后打壓使工作管柱和尾管分開，讓尾管和水泥一塊留在封固段進行封固，減少了在封固段起出尾管帶來的壓差卡鉆，污染水泥漿等各種井下安全隱患，能夠在封固井段形成一種安靜的凝固環境，在起出工作管柱時能夠選擇性的放掉或是保留頂替液，對提高水泥塞頂部的固井質量有相當重要的作用，提高超深井一次注水泥塞成功率。但是該工藝也存在很多缺點：①該工藝成本高，尾管釋放工具是該工藝的關鍵裝置，工具的穩定性是施工成敗的關鍵;②投2號球時，使尾管與尾管釋放工具分離有一定難度;③超深井，井下情況復雜，1，2號球強度，玻璃鋼尾管性能是否能滿足施工需要非常重要。

參考文獻：

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