TK4XX尾管固井事故原因及對(duì)策分析

齊恒之 邳進(jìn)達(dá) 苗金峰

(1.中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司康菲聯(lián)管會(huì) ， 北京 100027； 2.中海油田服務(wù)股份有限公司鉆井事業(yè)部， 天津 300452；3.中海油田服務(wù)股份有限公司油田生產(chǎn)事業(yè)部， 天津 300452)

塔河油田深井尾管固井，環(huán)空間隙小導(dǎo)致固井時(shí)漏失和頂替效率低下[1-3]，因此尾管固井風(fēng)險(xiǎn)大、難度高。塔里木TK4XX井9-58技術(shù)套管下深3 912.5 m， 8-12″井深5 419.7 m，7″尾管下深5 416.2 m，尾管頂部3 670 m，泥漿比重1.32 g·cm-3，水泥為“嘉華‘G’級(jí)+35%硅粉”。在7″尾管固井作業(yè)過(guò)程中，由于泵壓升高無(wú)法按照設(shè)計(jì)完成替漿，導(dǎo)致套管內(nèi)留有水泥塞1 005 m。

1 固井施工過(guò)程

表1 固井施工過(guò)程

固井作業(yè)結(jié)束后決定起鉆，在起第一根短鉆桿時(shí)指重表顯示由90 t上升到150 t再降到90 t(鉆具實(shí)際重量為90 t)。根據(jù)實(shí)際替泥漿量的計(jì)算，預(yù)計(jì)環(huán)空外有水泥漿625 m左右(水泥漿返到4 791 m)，7”套管內(nèi)有水泥塞1 083 m左右。

2 事故原因分析

2.1 水泥漿“閃凝”分析

為了確保安全施工，首先在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行水泥漿實(shí)驗(yàn)，施工前后的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2、表3、表4所示。

表2 施工前實(shí)驗(yàn)室稠化時(shí)間 min

表3 配水大樣稠化時(shí)間 min

表4 施工后水樣稠化時(shí)間 min

現(xiàn)場(chǎng)取水泥樣品在水浴鍋內(nèi)養(yǎng)護(hù),經(jīng)檢查,時(shí)長(zhǎng)達(dá)5 h后仍可流動(dòng)。從以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以排除水泥漿發(fā)生“閃凝”的事故原因，因?yàn)槭┕r(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)短于施工前后的稠化時(shí)間復(fù)查結(jié)果。替泥漿后期，泵壓逐漸升高而非突然升高，且當(dāng)替泥漿造成憋壓并放壓回零后，井口仍有時(shí)斷時(shí)續(xù)的泥漿返出。在起出送入工具時(shí)，懸重由90 t上升到150 t，然后突然下降到90 t，而實(shí)際鉆具懸重應(yīng)為90 t，從替量上判斷水泥漿一定未返至尾管頂部,造成卡尾管送入的只能是返到尾管頂部的巖屑和泥餅混合物。在鉆套管內(nèi)水泥塞時(shí)，當(dāng)下鉆到水泥塞頂部后開(kāi)泵循環(huán)出細(xì)鉆屑約600～800 kg，說(shuō)明在尾管懸掛器位置以上有大量的巖屑和泥餅，因此判斷環(huán)空發(fā)生堵塞。

2.2 環(huán)空堵塞原因分析

清潔的井眼是保證固井作業(yè)順利的基礎(chǔ)條件[4-8]。本次固井前循環(huán)泥漿只有47 min，循環(huán)一周需要約108 min，在未循環(huán)完全的情況下實(shí)施了固井作業(yè)，這為固井失敗埋下了隱患。

為保證水泥漿與地層有良好的膠結(jié)而創(chuàng)造有利條件，對(duì)長(zhǎng)裸眼井段進(jìn)行有效沖洗，提高頂替效率，設(shè)計(jì)沖洗液用量20 m3(淡水+CW-1，比重1.03 gcm3)；采用長(zhǎng)段高黏隔離液8 m3(淡水+CSP1+CSP2，密度1.03 gcm3，黏度120 s)，以確保有效攜帶由沖洗液在高返速條件沖洗下來(lái)的泥餅和巖屑；為提高頂替效率而設(shè)計(jì)的高效沖洗液用量偏大，沖洗液用量超過(guò)關(guān)鍵封固井段的環(huán)空容積，造成沖洗后的泥餅和巖屑增多。

固井設(shè)計(jì)采用雙速頂替技術(shù)，開(kāi)始替泥漿至內(nèi)外壓差平衡前采用高速頂替，要求環(huán)空返速大于1.2 ms，內(nèi)外壓差平衡后降泵速并采用低速頂替，在鉆桿膠塞到達(dá)套管膠塞位置時(shí)降低排量，致使由沖洗液帶起的泥餅和巖屑在環(huán)空中和尾管頂部下沉回落并逐漸堆積，造成環(huán)空堵塞。

另一個(gè)原因是對(duì)井下地層特性認(rèn)識(shí)不足，沒(méi)有充分制定針對(duì)新井地層特性的技術(shù)措施。忽略了沖洗液對(duì)敏感性地層的破壞作用，井眼中的水敏地層遇到大量沖洗液時(shí)發(fā)生剝落和坍塌而引起環(huán)空堵塞，另外沖洗液和隔離液的攜砂能力較弱，給固井作業(yè)埋下了安全隱患，最后導(dǎo)致固井事故。

3 改善固井作業(yè)質(zhì)量的措施

(1)尾管的固井作業(yè)，固井前必須至少循環(huán)兩周，確保井眼干凈穩(wěn)定后才能進(jìn)行固井作業(yè)。循環(huán)的最大排量按鉆井時(shí)環(huán)空的最大返速計(jì)算，固井替漿的排量原則上不能超過(guò)固井前循環(huán)泥漿的最大排量。

(2)新地區(qū)的固井作業(yè)，應(yīng)對(duì)其地層、巖性進(jìn)行調(diào)研和了解。當(dāng)存在水敏性地層，井段固井，時(shí)少用或不用普通沖洗液(包括清水)，應(yīng)使用對(duì)地層具有抑制性能的沖洗液和隔離液。當(dāng)存在對(duì)應(yīng)力敏感或易垮塌地層時(shí)，必須調(diào)整沖洗液和隔離液的用量，并根據(jù)井況調(diào)整隔離液的密度，保證固井全過(guò)程作用于該類地層的壓力不得低于引起地層坍塌所需的壓力。

(3)裸眼段比較規(guī)則的固井施工，應(yīng)始終保持以允許的最大排量替漿，而不采用低返速技術(shù)替漿。只有當(dāng)井內(nèi)存在嚴(yán)重“糖葫蘆”狀井眼或易漏失地層的情況下，才采用低返速替漿。

(4)在固井施工過(guò)程中，應(yīng)使泥漿泵、固井泵和水泥頭通過(guò)“三通”相互連接，確保泥漿泵和固井泵能隨時(shí)向井內(nèi)泵送液體，以保證施工的連貫性和處理事故的及時(shí)性。

(5)為強(qiáng)調(diào)提高頂替效率而進(jìn)行的前置液的設(shè)計(jì)技術(shù)在有水敏地層和規(guī)則井眼下的應(yīng)用應(yīng)進(jìn)一步改進(jìn)和完善，即沖洗液不應(yīng)超過(guò)關(guān)鍵封固井段的環(huán)空容積。

(6)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)水敏性地層的性能和適合于水敏性地層的前置液性能的研究工作，即要求沖洗液在滿足沖洗液的效能及滿足沖洗效果的前提下接近泥漿濾液的性能。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)本文研究，提出以下對(duì)于尾管固井的認(rèn)識(shí)和建議：

(1)清潔的井眼是保證固井作業(yè)順利的基礎(chǔ)條件。

(2)應(yīng)加強(qiáng)適合于水敏性地層的前置液性能的研究。

(3)綜合考慮地層特性、固井液性能、固井工藝等多種因素進(jìn)行固井作業(yè)。

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