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    頂部注水泥工藝在東勝氣田多層開(kāi)發(fā)中的首次應(yīng)用

    2020-09-18 01:36:54
    關(guān)鍵詞:盲板元古界井徑

    張 輝

    (中國(guó)石化華北油氣分公司石油工程技術(shù)研究院,河南 鄭州 450006)

    0 引言

    東勝氣田位于鄂爾多斯盆地北部,錦142井是氣田的一口重點(diǎn)評(píng)價(jià)定向井,主要是為了落實(shí)弄清蔣家梁東圈閉南部?jī)?chǔ)層發(fā)育狀況及含氣性,目的層是中二疊統(tǒng)下石盒子組盒3 段,次要目的層為盒1 段,兼探元古生界,可為儲(chǔ)量升級(jí)提供依據(jù)。錦142井完鉆井深為3 363 m,盒3段、盒1段和元古界均發(fā)現(xiàn)了較好的油氣顯示。為了更好地探明該區(qū)塊的儲(chǔ)量,并防止氣層固井時(shí)漏失水泥漿污染儲(chǔ)層,在東勝氣田首次試驗(yàn)頂部固井完井,盒3 段、盒1 段含水氣藏[1-4]采用固井射孔建產(chǎn),元古界裂縫性氣藏采用篩管完井,保障了勘探目的順利實(shí)現(xiàn)。

    1 頂部固井技術(shù)

    頂部固井技術(shù)[5-8]是在同一井徑條件下根據(jù)儲(chǔ)層特點(diǎn)建立分層多樣完井方式的主要手段之一。通過(guò)篩管頂部聯(lián)接套管串,在適當(dāng)位置安放盲板短接、管外封隔器和分級(jí)箍;利用管外封隔器有效封隔環(huán)空,保障篩管段無(wú)水泥漿;采用盲板短接封隔內(nèi)通徑,分級(jí)箍一級(jí)注水泥漿封固上部套管串,從而有效保護(hù)油氣層,實(shí)現(xiàn)同一井徑條件下多層同時(shí)開(kāi)發(fā)。該技術(shù)有利于阻止油氣上竄,防止水泥污染油氣層,并為復(fù)雜油氣藏分層精細(xì)化開(kāi)發(fā)提供了重要途徑。

    2 主要難點(diǎn)

    2.1 錦142井概況

    錦142 井完鉆層位為元古界,井深為3 363 m,垂深為3 332.95 m,井斜為7.50°,方位為2.00°,水平位移為214.56 m,采用二級(jí)井身結(jié)構(gòu)篩管頂部固井完井(表1)。

    表1 實(shí)鉆井身結(jié)構(gòu)情況表

    2.2 主要難點(diǎn)

    1)垂深較深,固井施工壓力大,對(duì)工具穩(wěn)定性要求高。封隔器提前漲封容易導(dǎo)致井筒報(bào)廢,封隔器可能無(wú)法有效漲封,上部水泥漿進(jìn)入篩管污染儲(chǔ)層;此外分級(jí)箍也存在打不開(kāi)或無(wú)法正常關(guān)孔的風(fēng)險(xiǎn),容易導(dǎo)致工藝失敗。

    2)垂向多層漏失,固井質(zhì)量難以保障。錦142井上部劉家溝和井底元古界裂縫發(fā)育,提高頂替效率及壓穩(wěn)與固井防漏矛盾突出;同時(shí)上部下三疊統(tǒng)劉家溝組易漏,封隔器漲封后,環(huán)空承壓驗(yàn)封精確度差,上提管柱驗(yàn)封易損壞封隔器。

    3 管串結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

    3.1 工具優(yōu)選

    頂部固井成功的關(guān)鍵是盲板短接、管外封隔器和分級(jí)箍的穩(wěn)定性[9-10]。盲板短接主要起到管串內(nèi)部的阻隔作用,用于支撐固井期間管串內(nèi)部流體壓力,要求具有較高的承壓能力。分級(jí)箍?jī)?yōu)選壓差式雙級(jí)箍,避免機(jī)械式對(duì)盲板的沖擊損壞,由本體、關(guān)閉套、打開(kāi)套及關(guān)閉塞等組成;通過(guò)井口打壓控制循環(huán)孔的打開(kāi)和關(guān)閉,形成套管內(nèi)外聯(lián)通的通道,實(shí)現(xiàn)頂部注水泥工藝。管外膨脹式封隔器優(yōu)選水力擴(kuò)張式封隔器,由中心管、膠筒及密封件等組成;固井前井口蹩壓,液壓漲開(kāi)封隔器的膠筒,封隔套管串和篩管串外部的環(huán)形空間,防止水泥漿下落。

    為了確保頂部固井成功,選用了性能較好且配套的分級(jí)箍、封隔器和盲板短接(表2)。并設(shè)計(jì)兩個(gè)封隔器,提高井筒環(huán)空密封的有效性,具體管串結(jié)構(gòu)為:引鞋+篩管串+盲板短節(jié)+1 根套管+1 只封隔器+1根套管+1只封隔器+1根套管+可鉆式分級(jí)箍+套管串。

    3.2 位置優(yōu)選

    雙井徑測(cè)井[11-12]結(jié)果顯示,上部3 000~3 150 m的測(cè)量井段井徑為242.0~248.8 mm,擴(kuò)大率為12.09%~15.24%;下部3 150~3 300 m的測(cè)量井段井徑為239.4~226 mm,擴(kuò)大率為10.88%~4.68%。為保障壓差式雙級(jí)箍的順利打開(kāi)及水力擴(kuò)張式封隔器的高效密封,同時(shí)兼顧上部含水氣藏固井和元古界篩管裸眼建產(chǎn),優(yōu)選了井徑規(guī)則且井壁穩(wěn)定性較好的砂巖地層放置,避開(kāi)上部大肚子井眼,保障了元古界的裸露面積,具體位置見(jiàn)表3。

    4 主要固井工藝

    4.1 漿體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

    針對(duì)劉家溝組漏失情況采用正注反擠固井工藝[13-18],優(yōu)選低密度、流動(dòng)性好、低失水、短過(guò)渡的GSJ 水泥漿體系,具體性能見(jiàn)表4。正注采用一次注水泥雙凝近平衡固井工藝[19-21],密度為1.75 g/cm3的水泥漿返至劉家溝組底部,封固2 674~2 874 m井段,密度為1.90 g/cm3水泥漿封固2 874~3 210 m井段,自上而下液柱為鉆井液、前置液、過(guò)渡漿、尾漿、泥漿,環(huán)空當(dāng)量密度為1.20 g/cm3,保障了目的層壓穩(wěn)。反擠采用1.30 g/cm3低密度水泥漿,封固段為0~2 674 m井段。

    表2 固井工具參數(shù)表

    表3 固井工具安放位置列表

    4.2 注替工藝

    正注期間,水泥漿出套管時(shí)采用1.3 m3/min 大排量頂替,提高目的層頂替效率,保障固井質(zhì)量,壓力平穩(wěn)后采用0.8~0.3 m3/min 小排量頂替,控制施工壓力,防止固井漏失;反擠試擠清水為0.5~1.0 m3,排量為 0.3 m3/min,逐步提高至 0.8 m3/min,提高反向頂替效率。

    4.3 現(xiàn)場(chǎng)施工工藝

    錦142 井頂部固井具體現(xiàn)場(chǎng)施工工藝如下:①下生產(chǎn)套管至預(yù)定井深3363m,坐封封隔器,排量為0.1~0.2 m3/min,逐步提高壓力,分別穩(wěn)壓,11 MPa,穩(wěn)壓5 min;憋壓在13 MPa,穩(wěn)壓5 min;憋壓在14 MPa,穩(wěn)壓5 min;停泵上提套管驗(yàn)證坐封及管串情況,上提0.2 m 時(shí),套管從原懸重為73 t 上漲至83 t,上提0.5 m時(shí),套管從原懸重為73 t上漲至90 t,判斷封隔器已坐封。②采用泥漿泵打壓,壓力上漲至19 MPa,瞬間降至2.5 MPa,井口返漿,判斷分級(jí)箍打開(kāi)與否。③正注固井前置液為8 m3,低密度水泥漿為7.5 m3,常規(guī)水泥漿為13 m3,替漿為38 m3,地面施工連續(xù)順利,壓力為9~20 MPa,碰壓正常,井口返漿正常。④套管試壓為20 MPa,穩(wěn)壓達(dá)30 min,壓降為0.2 MPa。反擠固井注前置液10 m3,排量為0.6 m3/min,壓力為3 MPa,注水泥漿80 m3,平均密度為1.30 g/cm3;注后置液0.5 m3,停泵壓力為0。⑤候凝48 h 后,經(jīng)CBL-VDL 儀器測(cè)井顯示,在0~2 150 m、2 600~3 210 m 的封固段內(nèi)的一、二界面固井質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì),其他封固段固井質(zhì)量合格。分級(jí)箍?jī)?nèi)套鉆完后,后期試氣等作業(yè)施工順利,水力封隔器工作正常,水泥漿沒(méi)有下落到篩管中。

    表4 水泥漿性能表

    5 結(jié)論

    1)錦142 井首次成功應(yīng)用了頂部固井技術(shù),簡(jiǎn)化了井身結(jié)構(gòu),節(jié)約了成本,避免了水泥漿污染油氣層,為東勝氣田上古生界含水氣藏和元古界裂縫氣藏的高效開(kāi)發(fā)提供了可推廣的借鑒范例。

    2)頂部固井技術(shù)是在同一井徑條件下建立分層多樣完井方式的重要手段,可以實(shí)現(xiàn)垂向多層精細(xì)化動(dòng)用,成功的關(guān)鍵是性能優(yōu)良的液壓工具及合適的安放位置。

    3)正注反擠固井工藝有利于提升垂向多層惡性漏失井的固井質(zhì)量。

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