大位移井易漏失地層固井技術研究

吳宏杰

(中石化江漢石油工程公司，湖北 潛江 433121)

朱克華

(中石化華北油田分公司第二采油廠，河北 廊坊 065700)

王軍

(中石化華北油田分公司儲氣管理處，河北 廊坊 065700)

古亮，趙筱艷

(中石油長慶油田分公司長慶實業(yè)集團有限公司，甘肅 慶城 745100)

大位移井是川東頁巖氣田開發(fā)采用的主要井型，也是確保單井產(chǎn)量的重要技術。在固井作業(yè)中，大位移井的高水平位移與垂深比(≥2)極易引發(fā)套管下入遇阻、井壁清洗困難、壓漏地層等各類井下復雜問題及事故，導致井眼安全性下降以及作業(yè)費用升高。因此，固井作業(yè)是大位移井建井工作的難點之一[1～3]。結合川東頁巖氣田特點，分析了該區(qū)域的固井基本措施，并優(yōu)化了水泥漿性能，研究結果不僅滿足了該區(qū)域的固井工藝技術要求，也為后續(xù)作業(yè)提供了重要技術支撐。

1 大位移井固井技術難點

大位移井固井技術在面臨大井斜、長穩(wěn)斜段時，主要難點有以下幾個方面：①大斜度段套管下入難。大位移井的特點是斜度大、裸眼段長、穩(wěn)斜井段很長，在井斜角較高的情況下，套管負重“躺”在水平段井壁上，增加了下行阻力，甚至不能靠自重下到井底，多口井出現(xiàn)套管下入遇阻的情況。②水泥漿頂替效率低。大位移井套管居中較為困難，要獲得較好的固井質量，套管居中度應大于67%，否則會導致寬窄間隙處流速分布極不均勻，頂替效率不高直接影響固井質量。③油基鉆井液清洗困難。大位移井通常使用油基鉆井液提高潤滑性，但是在固井作業(yè)時使用油基泥漿，則存在井眼清洗困難的問題，泥漿不能有效清除勢必會影響到水泥與Ⅰ、Ⅱ界面的膠結質量[4]。④大斜度段固井難。大位移井尾管固井對水泥漿高溫沉降穩(wěn)定性要求高；由于大位移井固井長度長，固井壓耗大，固井過程中易引起漏失，需優(yōu)化水泥漿防漏堵漏性能，提高封隔質量。⑤前置液的性能和材料用量對固井過程漏失控制和固井質量有著一定的影響，需進行優(yōu)化前置液的防漏堵漏性能評價研究，提高井壁油膜及濾餅的沖洗效果。

2 易漏失大位移井固井技術措施

2.1 井眼準備及通井措施

2.1.1井眼準備

①找到漏失或易漏失井段的位置，配制堵漏漿頂替到漏失層位，進行憋壓堵漏作業(yè)，提高地層的承壓能力(應根據(jù)固井循環(huán)當量密度ECD模擬結果確定地層應具有的承壓能力)；②下套管前通過倒劃眼起鉆，將井眼處理暢通；③下套管前清潔井眼，可以在油基泥漿中混入一定量的纖維(質量分數(shù)為0.1%)提高泥漿攜帶巖屑的作用，纖維可以由振動篩排除；④下套管進行模擬通井以及劃眼工作，建議進行分段循環(huán)，每打通500m循環(huán)一次，每1000m循環(huán)一周，盡量將井眼中殘留的巖屑循環(huán)出井口；⑤下套管前提高油基泥漿油水比，將油基泥漿的漏斗黏度降至60～70s，同時增強鉆井液潤滑性能；⑥下套管前在鉆井液中添加適量的固體潤滑材料，以降低套管下入過程中的阻力。

2.1.2通井措施

1)通井鉆具結構主要是增大下部鉆柱剛性，鉆頭之上增加大尺寸鉆鋌并加入相應外徑較大的擴大器，以大幅增大鉆柱剛性，并提供與井壁多個切點。

2)為更好地消除井壁微臺階及盡可能減小大斜度段井眼摩阻，建議在造斜點附近300m、井底500m處無論是否遇阻均應采取全部劃眼方式通過，并對劃眼井段采取短起下鉆驗證，以確保套管下至設計井深。

3)遇阻井段進行短起、反復拉劃通井。特別是在井眼沉砂多、掉塊多井段，根據(jù)通井情況分段采取重漿舉砂。通井到底后要求在不低于1.50m3/min的排量下洗井，循環(huán)洗井至少2周以上。

2.2 下套管輔助工具的選擇

下套管輔助工具的選擇如下：①使用劃眼浮鞋。該浮鞋主要由殼體、偏頭引鞋和滾子組成。使用時將該浮鞋接于套管柱下端進行下套管作業(yè)，保證套管能夠順利通過較大狗腿度井段；②使用旋流樹脂或者半剛性扶正器。優(yōu)化扶正器安放設計，減小套管下入過程中的摩擦阻力；③針對摩阻較大井段可以選擇旋轉下套管技術。

2.3 優(yōu)選扶正器及扶正器安放設計

大位移井套管居中度直接關系到固井質量。在下套管前，應根據(jù)實際井眼井況進行扶正器安放設計與套管居中度模擬。要獲得較好的固井質量，需保證套管居中度應大于67%[5,6]。大位移井應根據(jù)摩阻以及套管居中度模擬結果來選擇扶正器，針對大位移井建議選擇半鋼扶正器或樹脂扶正器，減小套管下入摩阻。

2.4 套管下入方案

2.5 優(yōu)選防漏堵漏水泥漿體系

“堵漏”主要依靠超細水泥等細顆粒材料進入裂縫內部來實現(xiàn)[7]。纖維材料在裂縫周圍交織成網(wǎng)狀結構，而大顆粒石英砂作為骨架材料起到良好支撐作用，超細材料進入縫隙內部快速脫水，迅速堆積實現(xiàn)封堵裂縫。

2.6 優(yōu)選防漏堵漏前置液體系

在壓差存在下前置液快速失水形成濾餅是前置液防漏堵漏的關鍵。通過優(yōu)選前置液加重劑的粒徑，結合短韌性纖維的架橋能力進而實現(xiàn)前置液防漏堵漏能力。所以顆粒集配的前置液加重劑是實現(xiàn)防漏堵漏的關鍵。

3 防漏堵漏水泥漿體系性能評價

3.1 堵漏水泥漿配方

密度為1.50g/cm3的水泥漿配方：100%G級水泥+38%超細水泥+0.45%DESIL消泡劑+0.7%RET-M緩凝劑+114%淡水+5%STR增強劑+3%FLO-S降失水劑+0.4%DISP分散劑+1.6%Bond膨脹劑+19%SSA-1石英砂+0.25%FIB-1纖維+15%T60減輕劑。(配方中百分數(shù)為質量分數(shù)，下同)。

密度為1.90g/cm3的水泥漿配方：100%G級水泥+0.6%DESIL消泡劑+0.4%RET-M緩凝劑+50%淡水+1.6%FLO-S降失水劑+0.6%DISP分散劑+0.9%Bond膨脹劑+0.05%FIB-1纖維。

3.2 防漏堵漏水泥漿性能評價

性能評價實驗條件：①稠化實驗，85℃×45MPa；②抗壓與抗折強度實驗，90℃×4h養(yǎng)護；③水泥漿上下部密度差△ρ實驗，先在85℃×20min條件下養(yǎng)護，然后再在常溫下靜置2h。實驗結果見表1?？梢钥闯觯酀{抗壓、抗折強度良好。

表1 防漏堵漏水泥漿性能

注：Nφ300為六速旋轉黏度計300r/min對應的讀值。

表2 防漏堵漏水泥漿承壓能力

表3 防漏堵漏水泥漿漏失效果

表4 前置液填砂管濾失性能評價結果

注：濾失性能測試為在常溫×3.5MPa條件下，在200mL清洗液20～40目砂床中的濾失量。

3.3 防漏堵漏水泥漿承壓能力評價

在地層裂縫漏失的情況下，地層承壓能力就會降低。為了解決該問題，在固井過程中，需要較好地控制水泥漿當量密度。實驗模擬防漏堵漏水泥漿在注、替過程中的密度變化情況，利用高溫、高壓稠化儀模擬地層溫度、壓力環(huán)境，測試經(jīng)歷升溫、增壓后水泥漿的密度變化,測試數(shù)據(jù)見表2?？梢钥闯鲈诮?jīng)歷升溫、增壓后水泥漿的密度沒有變化，說明該防漏堵漏水泥漿的性能比較穩(wěn)定。

3.4 防漏堵漏水泥漿堵漏能力評價

JQY-3堵漏實驗儀是一種裂縫模擬堵漏試驗機。試驗機可以模擬1、2、3、4、5mm的裂縫。室內選擇1、2、3mm的裂縫針對防漏堵漏水泥漿的封堵能力進行了實驗評價，結果見表3。由實驗結果可見，防漏堵漏低密度水泥漿針對1～2mm的裂縫能夠有效封堵。當裂縫的寬度在3mm時，水泥漿的堵漏失敗，說明該防漏堵漏體系針對2mm以下的裂縫能夠保證堵漏成功率，實現(xiàn)封堵效果。

4 前置液堵漏性能評價

針對持續(xù)井漏的復雜井，一方面需要前置液具有良好的沖洗壁面的效果，另一方面需要在前置液中加入一定量的堵漏纖維材料提高前置液在滲漏地層封堵漏層的效果。通過使用緊密堆積理論優(yōu)化了前置液加重劑顆粒材料的粒徑分布，配合適當?shù)睦w維材料有效提高了前置液的封堵滲漏地層的效果。

前置液配方為淡水360g+HI-CLEANER堵漏劑40g+FIB-6纖維0.3g+復合粒徑加重劑(密度4.85g/cm3)。由表4可見，在3.5MPa壓差下，密度為1.30、1.40、1.50g/cm3的前置液均能形成濾餅，并對高滲漏地層形成有效封堵。

5 結論與建議

1)大位移井易漏失地層固井技術措施包含以下5個方面：①凈化井眼，分段循環(huán)、稠塞攜帶巖屑，確保井眼干凈；②通井劃眼確保井徑規(guī)則；③優(yōu)選扶正器和套管下入措施，保障居中度的同時改善了漏失情況；④采用防漏堵漏水泥漿體系；⑤防漏堵漏前置液體系。

2)室內對防漏堵漏水泥漿體系的性能進行了評價，評價結果顯示該水泥漿體系具有良好的穩(wěn)定性和堵漏能力，能夠滿足易漏失地層固井作業(yè)的要求。

3)室內對前置液填砂管濾失性能進行了評價，結果顯示復合加重劑所配制的密度為1.3～1.5g/cm3的前置液均能對20～40目高滲透砂床形成有效封堵，說明前置液體系具有明顯的封堵效果。

4)針對易漏失井進行固井作業(yè)，建議在固井前采取必要措施提高地層承壓能力，若地層條件異常復雜，承壓能力無法達到設計要求，采用防漏堵漏水泥漿以及前置液體系，能夠降低固井漏失風險。