復(fù)雜超深井技術(shù)套管懸掛固井技術(shù)應(yīng)用

宋周成，宋海濤，鄧昌松，李興亭，申川峽

克深XX井是中國(guó)石油塔里木油田分公司（以下簡(jiǎn)稱塔里木油田）庫(kù)車坳陷克拉蘇構(gòu)造帶上的一口評(píng)價(jià)井，勘探目的層為白堊系巴什基奇克組，采用五開結(jié)構(gòu)。一開下入表層套管封固上部疏松地層并加固井口。二開采用雙級(jí)固井工藝，分級(jí)箍位置1 603 m封固鹽上地層。三開套管采用技術(shù)套管懸掛加回接固井工藝、封固巖鹽欠壓實(shí)泥巖、純鹽巖，懸掛固井段 2 754.92～5 000 m、回接固井 0～2 754.92 m；四開采用Φ241.3 mm鉆頭鉆進(jìn)至6 558 m中完，在井段5 000～6 556 m下入Φ181.99 mm套管（偏梯BC扣、鋼級(jí)P140V、壁厚14.8 mm、抗外擠強(qiáng)度145 MPa、抗內(nèi)壓強(qiáng)度87 MPa、抗拉強(qiáng)度6 258 kN）；井段4 800～5 000 m下入Φ177.8 mm套管（氣密BC扣、鋼級(jí)P140V、壁厚12.65 mm、抗外擠強(qiáng)度120.04 MPa、抗內(nèi)壓強(qiáng)度81 MPa、抗拉強(qiáng)度5 854 kN）。四開也采用技術(shù)套管懸掛加回接固井工藝，但技術(shù)套管懸掛固井采用正注反擠工藝封固庫(kù)姆格列木群下部含鹽地層，為下步鉆井打下良好基礎(chǔ)。正注水泥設(shè)計(jì)封固5 000～6 558 m井段，在井漏的情況下保證正注水泥漿返高至5 700 m以上；待正注水泥漿稠化 3 h后進(jìn)行反擠施工，水泥漿返高至4 650 m井段以上；待五開完鉆完成尾管固井后再下入Φ 196.85 mm生產(chǎn)回接套管固0～4 800 m井段。

1 鉆井復(fù)雜及處理技術(shù)

四開鉆進(jìn)經(jīng)歷了井漏、溢流、縮徑、垮塌、高壓水層等鉆井復(fù)雜情況，采取多種措施保障了安全鉆達(dá)設(shè)計(jì)中完井深[1-4]。

1）鉆進(jìn)至井深5 285.53 m發(fā)生井漏，起鉆甩Power-V下入常規(guī)鉆具，通過降密度（由2.32 g/cm3下降到2.30 g/cm3）及泵入隨鉆堵漏漿等方式逐步恢復(fù)正常鉆進(jìn)。

2）鉆進(jìn)至井深5 505.66 m發(fā)生溢流關(guān)井，套壓1.4 MPa，使用密度2.33 g/cm3壓井液節(jié)流循環(huán)壓井后開井循環(huán)停泵出口無外溢。

3）溢流壓井結(jié)束后，考慮下部可能鉆遇鹽間水，一旦提高密度壓井會(huì)造成上部薄弱地層發(fā)生井漏而下部鹽層縮徑，決定進(jìn)行承壓堵漏作業(yè)提高裸眼承壓能力。泵入總濃度30.5%堵漏漿39.5 m3，其配方為：2%中粗SQD-98、2%細(xì)SQD-9、9%KGD-1、11%KGD-2、6.5%KGD-3，起鉆至套管內(nèi)關(guān)井反擠25.1 m3，憋壓候堵7.5 h，套壓由0.5 MPa升至1.7 MPa再下降至1.2 MPa，開井回吐17.6 m3，承壓堵漏效果不明顯。因承壓堵漏期間先漏失后回吐現(xiàn)象，降密度由2.32 g/cm3降至2.28 g/cm3后恢復(fù)鉆進(jìn)。

4）鉆進(jìn)至井深5 879.63 m發(fā)生溢流關(guān)井，套壓由1.3 MPa升至4.9 MPa，經(jīng)原井漿節(jié)流循環(huán)排污壓井后開井，判斷為地層高壓低滲出鹽水。因上部地層薄弱，無法通過提高密度壓穩(wěn)出水點(diǎn)，決定對(duì)地層放水泄壓。放水泄壓時(shí)活動(dòng)好鉆具，防止大量鹽水聚積、形成結(jié)晶堵塞環(huán)空；監(jiān)測(cè)鉆井液整體油水比，保證鉆井液抗污染能力；監(jiān)測(cè)振動(dòng)篩返出物，判斷井下是否有掉塊及井壁失穩(wěn)性。放水3～5次或30～50 m3需要短起下驗(yàn)證井眼通暢。調(diào)節(jié)排量，控制好入口密度2.28 g/cm3，出口出現(xiàn)低密度點(diǎn)時(shí)及時(shí)加重，并加密測(cè)量出口密度、準(zhǔn)確記錄污染鉆井液量和實(shí)際出鹽水?dāng)?shù)量。循環(huán)排污過程中盡量采用單罐計(jì)量，如出口密度低加重?zé)o法滿足時(shí)，采用正反計(jì)量、保證入口密度達(dá)標(biāo)。經(jīng)18次放水排污、地層泄壓，關(guān)井套壓降至1 MPa，累計(jì)排污1 516.38 m3、放鹽水105.29 m3后，安裝旋轉(zhuǎn)防噴器轉(zhuǎn)為控壓鉆進(jìn)。

5）控壓鉆進(jìn)至井深6 055.5 m井漏失返、吊灌起鉆。下入銑齒接頭進(jìn)行堵漏承壓，作業(yè)過程中發(fā)現(xiàn)溢漏同存，無法進(jìn)行堵漏作業(yè)，決定再次放水泄壓，釋放地層能量后再降密度。經(jīng)15次放水排污地層泄壓，累計(jì)排污2 879.39 m3、放鹽水295.74 m3。經(jīng)過放水泄壓，鉆井液密度由2.28 g/cm3降至2.19 g/cm3，經(jīng)過Φ241.3 mm牙輪、Φ216 mmPDC、Φ168.3 mm PDC鉆頭通井試鉆導(dǎo)眼后，恢復(fù)Φ241.3 mm鉆頭正常鉆進(jìn)。經(jīng)2次Φ168.3 mm鉆頭打?qū)а劭▽鱼@進(jìn)、Φ241.3 mmPDC鉆頭擴(kuò)眼鉆進(jìn)至中完井深6 558 m。

2 固井難點(diǎn)

本井屬超深井技術(shù)套管懸掛固井，井況非常復(fù)雜，存在多項(xiàng)固井難點(diǎn)[5]。①油基鉆井液條件下固井，水泥漿與鉆井液相容性差、污染嚴(yán)重；其次在鹽水侵嚴(yán)重的情況下，進(jìn)一步加劇水泥漿與鉆井液相容性問題，嚴(yán)重影響水泥石膠結(jié)質(zhì)量。②封固裸眼段長(zhǎng)，經(jīng)歷3套鹽層、鹽層縮徑嚴(yán)重，現(xiàn)階段鹽層蠕變無法滿足下套管條件，而且又不能實(shí)現(xiàn)承壓堵漏。③鹽層套管無扶正器，居中度差、頂替效率低，嚴(yán)重影響固井質(zhì)量。④溢漏共存，有4個(gè)漏層一個(gè)高壓水層，鉆井液安全密度窗口極窄，下套管易發(fā)生井漏而固井期間可能發(fā)生鹽水侵導(dǎo)致溢流。⑤在井深5 067 m存在易垮塌地層，曾發(fā)生下鉆遇阻劃眼、頻繁蹩停頂驅(qū)、循環(huán)返出大量大型掉塊，存在下套管有遇阻和遇卡的風(fēng)險(xiǎn)。

3 通井技術(shù)

第一套鹽層5 024～5 162 m，巖性穩(wěn)定、靜止91～126 h，Φ241.3 mm鉆頭閃過；第二套鹽層5 907～ 5 940 m，蠕變較強(qiáng)、靜止35～40 h，鉆頭活動(dòng)不能通過、必須劃眼通過但扭矩波動(dòng)較大由6 kN·m升至18 kN·m；第三套鹽層6 121～6 147 m、6 255～6 555 m，鹽層蠕變強(qiáng)、靜止15～40 h，鉆頭不能通過。針對(duì)強(qiáng)蠕變鹽層，為保證套管能順利下到位，采取如下通井措施。

1）241.3 mm（9 12″）擴(kuò)眼通井。鉆具組合為 Φ 241.3 mm鉆頭+Φ177.8 mm鉆鋌2根+外徑233 mm帶劃眼齒的扶正器+Φ177.8 mm鉆鋌+Φ127 mm加重鉆桿+Φ127 mm鉆桿。通井以修復(fù)井眼軌跡為主，擴(kuò)劃鹽層段為輔。非鹽層井段遇阻以活動(dòng)為主，遇阻噸位不超過20 t，否則對(duì)該段進(jìn)行劃眼，劃眼參數(shù)：鉆壓1～5 t、排量15 L/s、轉(zhuǎn)速40～60 r/min、扭矩限定20 kN·m。劃眼過程中確保上部有5 m活動(dòng)空間，劃眼通過后不再上提倒劃眼，而是停頂驅(qū)上下提拉順暢無阻卡即可，防止長(zhǎng)時(shí)間劃眼大幅破壞井壁；劃眼過程中有憋停頂驅(qū)，控制上提增加懸重20 t，如無法提脫，則放至原懸重釋放扭矩逐步增加噸位提開。狗腿度較大井段，遇阻即劃眼，反復(fù)正劃倒劃直至提拉順暢為止。鹽層遇阻后驗(yàn)證上提噸位、檢驗(yàn)縮徑情況，下放后最大提開噸位控制在32 t。驗(yàn)證縮徑情況后，上提至自由井段后劃眼，劃眼參數(shù)：鉆壓1～2 t、排量18 L/s、轉(zhuǎn)速50～60 r/min、扭矩限定20 kN·m。鹽層段劃眼過后，嘗試下鉆，檢驗(yàn)鹽間泥巖、砂巖、石膏是否有縮徑情況，如縮徑按鹽層進(jìn)行劃眼。通井至井底，沖洗沉沙到原井深即倒劃眼上提，盡量減少在井底循環(huán)時(shí)間，后續(xù)循環(huán)時(shí)下放至距井底1 m出即可，防止揭開下部薄弱地層導(dǎo)致井漏。鹽層劃眼擴(kuò)眼過程中接單根，如有阻卡則反復(fù)劃眼直至提放正常，防止鹽層應(yīng)力釋放造成卡鉆。

2）擴(kuò)眼。鉆具組合為Φ241.3 mm鉆頭+雙母接頭+擴(kuò)眼器（本體外徑212.7 mm、擴(kuò)眼范圍215.9～279.4 mm）+Φ177.8 mm鉆鋌+Φ127 mm加重鉆桿+Φ127mm鉆桿。擴(kuò)眼參數(shù)：鉆壓1～4t，轉(zhuǎn)速70～80r/min，排量20 L/s。鹽層以上下鉆過程中遇阻不超過10 t，否則劃眼通過，劃眼參數(shù)：鉆壓1～4 t，轉(zhuǎn)速50～60 r/min，排量12～15 L/s（擴(kuò)眼器不工作）。分別對(duì)三套鹽層進(jìn)行擴(kuò)眼，從鹽層頂部5～10 m處，以擴(kuò)眼器額定工作排量的70%～80%進(jìn)行擴(kuò)眼，修正好過渡段，并上提10～15 t進(jìn)行驗(yàn)證，確認(rèn)刀翼張開正常；提至額定工作排量作業(yè)，如無鉆壓則控制鉆時(shí)8～10 min/m進(jìn)行擴(kuò)眼鉆進(jìn)。

3）測(cè)蠕變（電測(cè)、刮壁）。擴(kuò)眼完后，全程控壓起鉆?？刂坪秒姕y(cè)期間井下出水量，保證電測(cè)安全。電測(cè)過程中，保證全套剪切電纜工具在鉆臺(tái)備用、做好剪切電纜下防噴鉆具的準(zhǔn)備，鉆井液出口有專人值守、隨時(shí)匯報(bào)出口流速情況。懸掛位置反復(fù)刮壁3次，刮壁到懸掛位置，對(duì)鉆具稱重記錄。下鉆刮壁期間注意水眼有無反冒，若反冒立即接頂驅(qū)頂通水眼。稱重內(nèi)容包括開泵上提、下放、靜止；停泵上提、下放、靜止6組數(shù)據(jù)及空載時(shí)噸位[6]。測(cè)蠕變與電測(cè)、刮壁作業(yè)同時(shí)進(jìn)行。從起鉆至下套管到底時(shí)間累計(jì)為52 h，考慮安全時(shí)間后為55 h；從起鉆至固井結(jié)束時(shí)間累計(jì)為70 h，考慮安全時(shí)間后為73 h，故鹽層靜止65 h以檢驗(yàn)鹽層蠕變情況。

4）模擬管柱通井。通井鉆具組合為Φ216 mm鉆頭+Φ216 mm扶正器+Φ158.75 mm鉆鋌+Φ216 mm扶正器+Φ158.75 mm鉆鋌+Φ216 mm扶正器+Φ158.75 mm鉆鋌+Φ127 mm加重鉆桿+Φ127 mm鉆桿。下鉆至管鞋，等待裸眼靜止時(shí)間達(dá)65 h（自擴(kuò)眼完起鉆起），測(cè)蠕變結(jié)束后，繼續(xù)下鉆進(jìn)入裸眼。全部裸眼段控制阻卡噸位10 t以內(nèi)。如10 t活動(dòng)無法通過，則控制最大上提提開噸位24 t進(jìn)行檢驗(yàn)，驗(yàn)證鹽層縮徑嚴(yán)重后，接頂驅(qū)劃眼，劃眼參數(shù)：鉆壓1～2 t、轉(zhuǎn)速50～60 r/min、排量15 L/s、扭矩限定15 kN·m。模擬管柱下鉆遇阻嚴(yán)重或劃眼，表明擴(kuò)眼后應(yīng)力釋放快或地層縮徑嚴(yán)重，則需要進(jìn)行第二次擴(kuò)眼。第二次擴(kuò)眼操作同第一次擴(kuò)眼。

4 下套管主要技術(shù)措施

嚴(yán)格控制好下套管速度，每根套管在上層套管內(nèi)控制35 s以上，在井深2 000～5 000 m每柱鉆桿在上層套管內(nèi)純下放速度應(yīng)控制145 s以上，在裸眼內(nèi)5 000～6 558 m純下放速度應(yīng)控制在190 s以上?，F(xiàn)場(chǎng)根據(jù)下套管時(shí)間和鉆井液返出情況，中途頂通破壞鉆井液結(jié)構(gòu)，減小套管到位后開泵壓力。下套管全程進(jìn)行灌返分開計(jì)量，發(fā)現(xiàn)井漏立即匯報(bào)。尾管送至預(yù)定座掛位置后，灌滿鉆井液，接頂驅(qū)，先小排量頂通，然后逐漸增加排量循環(huán)，嚴(yán)格控制循環(huán)排量和泵壓，循環(huán)時(shí)注意觀察泵壓變化，防止環(huán)空蹩堵。套管下送到位后先灌滿鉆井液，接頂驅(qū)小排量頂通（單泵5沖,2 L/s），返出正常后緩慢下放探底，控制排量10沖以內(nèi)，遇阻10 t，記錄實(shí)際遇阻位置。探底完成后若能提活上提至6 558 m，若不能則上提至原懸重。然后逐漸提排量，以2沖一個(gè)檔位，每提泵沖一次，循環(huán)10 min，鉆井液工監(jiān)測(cè)好液面，若返出正常，再繼續(xù)上提泵沖，直至提到7 L/s，將套管外環(huán)空的鉆井液頂?shù)綉覓炱饕陨虾笾饾u提排量至固井排量30 L/s循環(huán)排污。循環(huán)一周半后，確定井筒清潔再進(jìn)行懸掛器坐掛工作。

5 正注反擠水泥漿工藝

5.1 正注水泥漿施工

Φ127 mm非標(biāo)鉆桿總內(nèi)容積41.9 m3，套管總內(nèi)容積35.8 m3，整個(gè)管柱內(nèi)的容77.7 m3。正注水泥漿施工前先對(duì)固井管線試壓35 MPa，符合作業(yè)要求后才開始進(jìn)行固井施工。先注入密度2.19 g/cm3先導(dǎo)漿 30 m3、密度 2.22 g/cm3前置液 30 m3、平均密度2.30 g/cm3的水泥漿27 m3、密度2.22 g/cm3后置液5.5 m3。排量20～22 L/s替密度2.19 g/cm3鉆井液共66 m3，替漿至36.4 m3時(shí)膠塞重合，替漿至15.2 m3時(shí)前置液出管鞋，替漿至45.2 m3時(shí)水泥漿出管鞋。泵壓由20 MPa升至23 MPa實(shí)現(xiàn)碰壓，泄壓無回流，拆水泥頭。接著循環(huán)排混漿4.2 m3后上起500 m關(guān)井候凝。關(guān)井候凝期間正擠鉆井液15 m3，套壓由8.6 MPa升至9.5 MPa再降至9 MPa再升至9.6 MPa，此后每2 h正擠0.5 m3。

5.2 反擠水泥漿施工

待正注水泥漿稠化后附加3 h，對(duì)喇叭口進(jìn)行試擠。關(guān)井試擠鉆井液20 m3后停泵立壓20 MPa降至9 MPa，套壓11 MPa降至8.2 MPa，開井循環(huán)、鉆具上提350 m準(zhǔn)備反擠固井。反注水泥漿施工作業(yè)見表1，注水泥漿12.3 m3時(shí)前置液出中心管，正擠后置液0.9 m3時(shí)前置液到喇叭口，正擠鉆井液10.3 m3時(shí)前置液到5 285 m。正擠后置液2.3 m3時(shí)水泥漿出中心管，正擠鉆井液20.9 m3時(shí)水泥漿到喇叭口，正擠鉆井液35.3 m3時(shí)水泥漿到5 285 m。反擠水泥施工若有壓力則在前置液出擠注管柱10 m3后關(guān)井，正擠后置液、鉆井液至后置液出擠注管柱，預(yù)留水泥塞300 m，環(huán)空反擠擠入其余水泥漿；反注水泥施工若無壓力，液面不在井口，派液面監(jiān)測(cè)隊(duì)監(jiān)測(cè)液面位置，關(guān)井正擠前置液、水泥漿、后置液、鉆井液，將后置液替出鉆桿鞋后，根據(jù)檢測(cè)液面位置確定起鉆高度，關(guān)井侯凝，水泥漿稠化后灌滿井筒。

6 結(jié)論

1）面對(duì)本井復(fù)雜情形，首要任務(wù)是確保套管順利到位。固井時(shí)在不發(fā)生漏失情況下力求水泥漿全填充；若發(fā)生漏失，采用正注反擠固井工藝，實(shí)現(xiàn)套管“穿鞋戴帽”，能封隔高壓水層和封固鹽層。

2）在裸眼段居中度差、嚴(yán)重影響頂替效率、可能存在鉆井液竄槽的情況下，使用固井輔助模擬軟件，優(yōu)化漿體性能、合理選擇固井排量，大大提高了井底以上有效封固長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)了“穿好鞋”。

表1 反擠施工作業(yè)表

3）依靠控壓技術(shù)“控漏防溢”，保障固井安全、實(shí)現(xiàn)高壓水層的封隔。在不具備一次上返固井條件時(shí)，正注水泥漿稠化后進(jìn)行反擠固井施工，實(shí)現(xiàn)套管的有效封隔，為后續(xù)作業(yè)創(chuàng)造有利條件。

[1]安少輝,劉愛萍,鄒建龍,等.LG37井Φ177.8 mm×Φ193.7 mm復(fù)合尾管懸掛固井技術(shù)[J].石油鉆采工藝,2010,32(2):103-105.

[2]郭啟軍,周 仕.阿姆河右岸Pir21井窄窗口尾管固井技術(shù)[J].鉆采工藝,2009,32(3):112-113.

[3]鮮 明,廖長(zhǎng)平,范偉華,等.迪那1-1井127 mm尾管懸掛固井實(shí)踐[J].天然氣技術(shù)與經(jīng)濟(jì),2012,6(2):53-55.

[4]廖富國(guó),王仕水,胡衛(wèi)東,等.佛耳5井超高密度尾管固井技術(shù)[J].鉆采工藝,2007,30(5):147-148.

[5]楊香艷,韓喜龍,陳 浩,等.前置液體系在龍17井固井中的應(yīng)用[J].天然氣工業(yè),2008,28(7):55-57.

[6]黃 楨,趙晴影,黃有為.九龍山深井非常規(guī)井身結(jié)構(gòu)固井技術(shù)[J].鉆采工藝,2014,37(4):18-22.