影響側(cè)鉆小井眼固井質(zhì)量的主要因素分析

但煉

摘 要：小井眼鉆井技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域比較廣闊，隨著鉆井技術(shù)設(shè)備及工具的出現(xiàn)，當(dāng)前，小井眼技術(shù)不僅可用于淺井，直井，也可用于中深井和深井，定向井和水平井，多分支井；不僅可用于探井也可用于開發(fā)井；不僅用于打新井，也用于老井加深和開窗側(cè)鉆。小井眼鉆井技術(shù)在目前已經(jīng)算是比較成熟的鉆采技術(shù)，但是其配套的固井技術(shù)還有一定的差距。對(duì)小井眼固井質(zhì)量存在的問題，難以克服及避免的客觀因素進(jìn)行了分析，技術(shù)難點(diǎn)及成因。在固井需要注意的事項(xiàng)及采取的施工措施，如何具體提高固井質(zhì)量進(jìn)行了分析和研究。

關(guān)鍵詞：小井眼鉆井；固井質(zhì)量；老井側(cè)鉆；水泥漿性能；質(zhì)量

固井作業(yè)不僅是保證一口井能否順利鉆達(dá)目的層，也是保證一口井能在幾年、甚至幾十年安全生產(chǎn)的關(guān)鍵。目前小井眼鉆井技術(shù)以其固有的優(yōu)勢和技術(shù)進(jìn)步逐漸得到了人們的推廣和應(yīng)用，近年在國際原油價(jià)格斷崖式下跌的背景下大幅度降低施工成本，縮短施工周期，提高綜合經(jīng)濟(jì)效益。小井眼鉆井又得到了人們的普遍關(guān)注。在深井超深井的尾管、老井側(cè)鉆、小井眼鉆井等井型中得到廣泛應(yīng)用。雖然小井眼鉆井在成本控制上有其固有的優(yōu)勢，但是因其固有的特性造成固井質(zhì)量一般，采收過程中油井含水高、套管易損等造成油井壽命短的情況發(fā)生。影響小井眼固井質(zhì)量的因素有環(huán)空間隙小、頂替效率低、套管劇中度差、水泥漿性能影響等因素，所以提高固井質(zhì)量必須從以上方面進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

1.技術(shù)難點(diǎn)分析

1.1環(huán)空間隙小形成水泥環(huán)薄

如直徑為Φ120.7mm的鉆頭所鉆的井眼中下入Φ101.6mm無節(jié)箍套管，形成的環(huán)空間隙僅有9.55mm，遠(yuǎn)小于常規(guī)固井所要求的套管外環(huán)空的最小間隙值19mm，如此薄的水泥環(huán)的抵抗外載的能力差，容易發(fā)生斷裂和脆性破壞，因此對(duì)水泥石強(qiáng)度的要求更高。

1.2環(huán)空間隙小，井斜大，下套管容易遇阻卡

環(huán)空間隙小，在下套管過程中容易遇阻，造成下套管困難，甚至發(fā)生套管上提下放無法正?；顒?dòng)，但是能正常循環(huán)的現(xiàn)象。尤其是很多小井眼井也是大斜度井，下入扶正器的難度和風(fēng)險(xiǎn)更加增大，不僅會(huì)增加下套難度，扶正器的增多也會(huì)造成循環(huán)壓力增大，扶正器與井壁貼近刮落泥餅造成憋堵。所以套管在井眼中劇中度困難，嚴(yán)重影響了換空中頂替效率的提高。

1.3環(huán)空摩阻大，施工壓力高

小井眼、小間隙井的環(huán)空面積小，使環(huán)空水泥漿流動(dòng)阻力增大，導(dǎo)致固井過程中泵壓升高，甚至產(chǎn)生壓漏地層和憋泵等重大事故。

1.4水泥漿性能的影響大

水泥漿的性能好壞不僅直接影響固井施工的安全也對(duì)水泥環(huán)的膠結(jié)質(zhì)量將產(chǎn)生重大影響。例如，稠化時(shí)間過短容易憋泵；時(shí)間過長容易造成地層液侵，影響固井質(zhì)量；失水也是一項(xiàng)重要因素，很少的失水可能產(chǎn)生很長的環(huán)空自由水造成竄槽而水泥漿穩(wěn)定性差，稍有固相顆粒下沉，就會(huì)在井筒上部產(chǎn)生疏松膠結(jié)現(xiàn)象，導(dǎo)致地層間封固失效。

2.固井技術(shù)措施

固井施工前的準(zhǔn)備工作是一項(xiàng)非常重要和細(xì)致的工作，小井眼固井更加突出了它的重要性，固井前的準(zhǔn)備工作不僅決定固井施工能否一次性成功也是保證后期固井質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。

2.1強(qiáng)化井眼準(zhǔn)備

（1）條件允許的情況下對(duì)封固井段進(jìn)行擴(kuò)眼，增大環(huán)空間隙。（2）下鉆通井，對(duì)阻卡井段或側(cè)鉆井段進(jìn)行多次劃眼，保證井眼暢通，盡量剔除虛泥餅提高水泥漿與井壁的膠結(jié)質(zhì)量。（3）認(rèn)真處理鉆井掖，在不影響鉆井液攜帶固相能力的前提下，盡量降低鉆井液的塑性粘度、屈服值和靜切力，充分循環(huán)鉆井液，降低施工壓力。

2.2充分保證套管居中

研究表明，套管在井眼中的居中度小于67%時(shí)，不管采用什么頂替方式均不能將環(huán)空的鉆井液驅(qū)替干凈，因此保證套管居中度非常重要。在小井眼、小間隙的環(huán)空中下入扶正器必須精確計(jì)算，將套管扶正器放置到最佳位置，滾輪式扶正器和彈簧式扶正器交替下放，在提高劇中度的情況下減少摩阻。

2.3優(yōu)選前置液和水泥漿體系

在小間隙井中，前置液易達(dá)到紊流條件。應(yīng)設(shè)計(jì)攜砂能力強(qiáng)、沖刷井壁有力、稀釋鉆井液和隔離前后流體效果好的前置液，計(jì)算好隔離液用量，使其在紊流狀態(tài)下的接觸時(shí)間達(dá)到10分鐘，提高頂替效率。水泥槳性能要嚴(yán)格要求，水泥漿在高溫高壓條件下的濾失量小于50mL，稠化時(shí)間比施工時(shí)間長1h，但要嚴(yán)格控制稠化時(shí)間，傾斜45°條件下水泥漿自由水為零，養(yǎng)護(hù)的水泥石上、中、下密度差小于0.05g/cm3，以保證水泥漿有較好的抗沉降穩(wěn)定性，同時(shí)流動(dòng)度不低于23cm，養(yǎng)護(hù)24h水泥石抗壓強(qiáng)度不低于14.0MPa。

根據(jù)上述要求，采用了水泥+降失水劑+分散劑+早強(qiáng)劑+膨脹劑+增韌劑的水泥漿體系，小井眼水泥受的壓縮應(yīng)力比常規(guī)井眼大，由于水泥環(huán)太薄，除了擴(kuò)眼增加環(huán)空間隙；其次就是在水泥中加入增強(qiáng)、增韌及增彈的微膨脹材料來防止水泥環(huán)在高壓下的損壞，套管受壓時(shí)能收縮、泄壓時(shí)能膨脹，以保障界面之間的密封；對(duì)于存在高壓油、氣、水的井還需加入防竄劑，并實(shí)行多段水泥漿體系。

2.4優(yōu)化施工工藝

固井前對(duì)施工程序和連續(xù)性施工進(jìn)行落實(shí)和確認(rèn)，保證連續(xù)性施工直至碰壓結(jié)束。對(duì)小井眼小間隙固井施工易出現(xiàn)施工性問題進(jìn)行應(yīng)急措施推演，避免出現(xiàn)大的工程事故。

2.5采用尾管完井

小間隙小井眼井盡量采用尾管完井，可以減少套管重合段，減少小間隙環(huán)空的長度，從而減少環(huán)空流動(dòng)阻力，降低施工泵壓和壓漏脆弱地層的危險(xiǎn)，也能大大降低施工中的風(fēng)險(xiǎn)。

3.固井實(shí)踐

3.1基本數(shù)據(jù)

在A井Φ139.7套管內(nèi)開窗側(cè)鉆，使用Φ120.7鉆頭鉆2215.50，尾管尺寸為Φ101.6mm，尾管下深為2208.43m，懸掛器位置為1845m，扶正器數(shù)量為彈扶12只+剛扶5只，完鉆后用擴(kuò)眼器將裸眼井徑擴(kuò)大到160-170mm。尾管懸掛器采用德州大陸架Φ139.7×Φ101.6mm液壓式懸掛器，懸掛器位置在上層套管鞋以上75m處，避開上層套管節(jié)箍。管串結(jié)構(gòu)為：引鞋（Φ101.6mm）+套管1根+浮箍（Φ101.6mm）×2只+套管1根+球座短節(jié)（Φ101.6mm）+套管串+懸掛器（Φ139.7mm×Φ101.6mm）+Φ73mm鉆桿。套管扶正器：Φ101.6mm無節(jié)箍套管使用單弓彈性扶正器，扶正器需要定位卡箍，懸掛器下邊2根套管各加一只剛性扶正器。上層套管鞋處加一只剛性扶正器。

3.2施工程序

下套管前認(rèn)真通井，對(duì)阻卡井段反復(fù)進(jìn)行劃眼，保證井眼暢通，由于101.6mm無節(jié)箍套管下入需要提升短節(jié)，井口需要卡好卡瓦，上扣時(shí)觀察好提升短節(jié)防止倒扣，下入鉆具堅(jiān)持及時(shí)灌漿，有必要時(shí)進(jìn)行循環(huán)，下到預(yù)定井深憋壓坐掛、倒扣，中心管復(fù)位下壓開泵循環(huán)調(diào)整鉆井液性能。鉆井液滿足施工要求后注入隔離液2.2m3，占環(huán)空高度約200m。

水泥漿體系為：G級(jí)+1.2%SYJ-1+0.5%SYZ-1+0.15%SYJZ-1+1.5%SYXW+1%晶格。注入水泥漿5.56m3，注漿排量為0.5m3/min，水泥漿密度為1.89g/cm3，替漿排量為0.7m3/min，用清水替漿，正常碰壓。井口放壓后管內(nèi)憋壓4MPa拔出中心管，沖洗干凈喇叭口后上提一個(gè)單根循環(huán)鉆井液，放掉返出的水泥漿，起鉆。經(jīng)聲幅測井，固井質(zhì)量合格。

4.關(guān)鍵技術(shù)措施

（1）對(duì)小井眼小間隙進(jìn)行劃眼和用擴(kuò)眼器進(jìn)行擴(kuò)眼，減小下套循環(huán)阻力，增加水泥環(huán)厚度。（2）剛性扶正器和彈性扶正器下放合理，彈扶張力適中，提高套管劇中度，扶正器的定位卡箍要牢靠。（3）水泥漿性能滿足指標(biāo)，流動(dòng)性好，失水小，直角稠化效果明顯。水泥環(huán)的彈性好，具有微膨脹能力。（4）管內(nèi)清水替漿防止聲幅遇阻。（5）尾管選擇要安全可靠，保證好下入、能掛住，易提出。（6）替漿計(jì)量要準(zhǔn)確，進(jìn)行多項(xiàng)措施計(jì)量，防止留塞過多或替空事故發(fā)生。

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