篩管頂部雙級固井在哈薩克斯坦熱迪拜油區的應用

郭新超 張新文 翟亞鋒 楊 睿

（西部鉆探鉆井工程技術研究院，新疆克拉瑪依 834000）

篩管頂部雙級固井在哈薩克斯坦熱迪拜油區的應用

郭新超 張新文 翟亞鋒 楊 睿

（西部鉆探鉆井工程技術研究院，新疆克拉瑪依 834000）

熱迪拜油區地層含有天然裂縫，微裂縫較為發育，承壓能力弱，固井水泥封固段垂深較大，雖然在一定程度上調整了水泥漿密度，但采用常規固井方式施工的多口井仍然出現了嚴重漏失，無法保證固井質量。針對該區塊固井遇到的問題，引入篩管頂部雙級固井有效地解決了此類漏失問題。從篩管頂部雙級固井的配套工具和施工工藝上介紹了該類型固井方式的適用井況、施工流程和相關工藝、工具要求，為同類井施工提供有益的借鑒。

雙級固井；分級注水泥；封隔器；低壓；裂縫性漏失；哈薩克斯坦

哈薩克斯坦熱迪拜油區地層普遍具有低壓易漏失的特點。該油區垂深1 100～1 200 m處有多個縱向裂縫漏失層，漏失類型為自然裂縫性漏失，致使該井段承壓能力極弱，且油層垂深一般大于1 800 m，因此，固井作業必須要考慮該處的封固問題［1］。熱迪拜油區前期采用三開井身結構完井，需要下入技術套管，后采用二開結構。但二開井身結構固井作業時，面臨一次封固井段長、地層壓力復雜、封固段溫差梯度大、頂替效率低等技術難題［2］，無論是常規固井還是其他特殊工藝固井，均出現了嚴重漏失，無法保證固井質量。為滿足熱迪拜油區固井需求，在多次試驗論證的基礎上，提出了一種新型的固完井工藝方法——篩管頂部雙級固井。多口井的試驗結果表明，該固井工藝方法完全能夠滿足該類型地層和井型的固完井作業要求。

1 篩管頂部雙級固井工藝原理和技術特點

1.1 篩管頂部注水泥固完井工藝

該項技術采用封隔器、分級箍等配套工具，實現對油層上部復雜地層的套管固井，油層段直接篩管完井，同時篩管段可以根據具體情況安裝若干裸眼封隔器，封隔泥巖等復雜地層，生產管柱尺寸上下一致，方便后期作業［3］。采用篩管完井，可相應提高水平井產量［4］。

1.2 篩管頂部雙級固井作業工藝

篩管頂部雙級固井是一種同時使用2個分級箍和1個封隔器的篩管頂部注水泥工藝。其原理是在常規篩管頂部固井的基礎上，在需要注水泥進行封固的套管柱中再增加1個二級分級箍，此分級箍的位置一般選擇在易漏失地層的頂端位置。前期采用和常規半程固井相同的作業工藝，但一級水泥返高位置由二級分級箍位置確定，此返高要略淺于二級分級箍下深。施工時，首先漲封管外封隔器封堵套管和井壁之間的環形空間進行一級完井，然后進行二級完井中一級分級箍的開孔、注水泥、關孔作業，等待水泥初凝，最后利用上端增加的分級箍再進行三級完井。該工藝所需特殊工具如圖1所示，入井管串見圖2。

圖1 篩管頂部雙級固井特殊工具

圖2 篩管頂部雙級固井管串

1.3 技術特點

常規篩管頂部固井中，若管外封隔器所在位置垂深較深，水泥漿需要返到井口或者返深較淺，就會造成固井作業時，一次水泥漿封固段過長，在地層承壓能力有限的情況下，增大了漏失風險；同時對于垂深溫差梯度大的地層，長封固段的溫度變化影響同一類型水泥的膠結質量，進而無法保證固井質量［5］。

篩管頂部雙級固井相對于上述工藝具有以下優點：（1）篩管頂部多級注水泥，有效解決了一次封固段過長產生的漏失；（2）分多次注水泥固井可以針對不同井段溫度分布，調配相應的水泥漿體系，提高固井質量。

2 關鍵技術

2.1 封隔器、一級分級箍、二級分級箍的選配組合方案

2.1.1 分級箍的選型 目前固井用分級箍大致可分為機械式和壓差式。機械式是通過開重力塞利用重力開孔，或者重力塞落到開孔座后，直接憋壓完成分級箍的開孔作業。壓差式則是利用開孔套兩端面積差產生的承壓差進行開孔作業［6］。由于一級分級箍所在井段位于油層頂界附近，對于定向井和水平井來說該處井斜較大，不能利用機械分級箍的重力式開孔，因此一級分級箍必須選用壓差式；而二級分級箍所在井深較淺，通常位于直井段或者井斜很小處，則可以使用機械式。

2.1.2 施工壓力匹配 篩管頂部雙級固井從工藝流程上共需要以下幾個壓力：①可循環盲板承壓能力；②封隔器漲封填充的開啟壓力；③封隔器的填充極限壓力；④壓差式分級箍的開孔壓力；⑤壓差式分級箍的關孔壓力；⑥機械式分級箍的開孔壓力；⑦機械式分級箍的關孔壓力；⑧套管安全承壓能力。其壓力匹配應滿足：②＜③＜④＜①＜⑧；⑦＜⑥＜①；⑤＜④。較多的壓力級差對工具可靠性有較高的要求。

2.2 膠塞通過性優化設計

由于采用了圖2管串結構中所示的免灌漿的可循環盲板，封隔器的漲封、壓差式分級箍的開孔都需要投擲圖1中的壓差式分級箍的開孔塞，同時壓差式分級箍的關孔需要投擲壓差式關孔塞，那么就存在上述兩個膠塞能否安全通過管串上端的二級機械式分級箍的問題。通過對膠塞的膠翼硬度和分級箍結構進行多次調整試驗，保證了兩個膠塞可靠通過，不會導致機械式分級箍提前開孔。由于關孔塞同時具有替漿塞的作用，還應保證關孔塞的替漿徹底性。

3 現場應用實例

熱迪拜油區共施工此類井8口，聲幅測井顯示，全井固井段固井質量合格。以4405井為例，介紹篩管頂部雙級固井在該油區的應用情況。4405井是二開結構水平井，一開?331.2 mm鉆頭鉆至568 m，?244.5 mm表套下深567.5 m，表層固井水泥返至地面；二開?215.9 mm鉆頭鉆至2 302 m，?168.3 mm油層篩管段長300 m，需要固井段為0～1 998 m，水泥返至地面，封固段最大垂深1 825 m。在鉆井過程中于1 100 m和750 m有兩處嚴重的漏失層，進行過堵漏作業，但堵漏效果并不理想。

3.1 入井管串組合

引鞋+ ?168.3 mm篩管+可循環盲板+封隔器+?168.3 mm套管+液壓分級箍+ ?168.3 mm套管串+機械分級箍+ ?168.3 mm套管。斜井段每20 m、直井段每30 m安放1只扶正器。

3.2 施工過程

（1）釋放壓差式分級箍開孔塞，開泵送至可循環盲板位置，封堵可循環盲板，井口憋壓11～15 MPa，漲封和關閉管外封隔器。

（2）繼續憋壓至18 MPa，壓差式分級箍開孔，進行二級完井一級注水泥作業。

（3）釋放壓差式分級箍關閉塞，替漿并關閉壓差式分級箍的循環孔。

（4）投擲機械式分級箍重力塞，打開機械分級箍循環孔。

（5）等一級水泥漿凝固。

（6）進行三級完井二級注水泥作業。

（7）釋放機械分級箍關孔塞，替漿并憋壓6 MPa，關閉機械分級箍循環孔，施工完畢。

4 結論

（1）篩管頂部雙級固井作為一種較為罕見的固完井方式，有效地解決了哈薩克斯坦熱迪拜油區的固井難題，可以供具有類似情況的油區借鑒。

（2）該技術對所用固完井工具的可靠性提到了一定高度，保證工具100%可靠、對入井工具有效保護成為施工成敗的重要前提。

（3）如果遇到漏失層位更多，需要進行更多級的篩管頂部固井工藝，還需要后期在固完井工具、配套水泥漿、施工工藝上進行進一步深入的研究。

［1］楊春和， 張春明， 靳先忠.大慶葡南油田三、五斷塊調整井固井技術［J］.石油鉆采工藝， 2011，33（2）：42-45.

［2］王志剛， 韓衛華， 佟剛.雙級防氣竄固井技術在也門Judayaah-1 井中的應用［J］.石油鉆采工藝， 2011，33（2）：38-41.

［3］信廷富， 張宏軍， 王建倉， 等 .海相油氣田超深井完井固井技術［J］.石油鉆采工藝， 2008，30（2）：14-18.

［4］陳養龍， 田邵臣， 李忠慶， 等 .低壓易漏固井技術［J］.斷塊油氣田， 2001， 8（5）：60-63.

［5］陳超， 何青琴， 何世明， 等 .雙級固井關鍵工藝［J］.鉆采工藝， 2009， 32（4）：14-16.

［6］王小利， 李恒明， 于珊.分級注水泥裝置的使用及推廣［J］.西部探礦工程， 2007（1）：62-63.

（修改稿收到日期 2013-04-10）

Application of screen top double stage cementing in Dubai Kazakhstan

GUO Xinchao, ZHANG Xinwen, ZHAI Yafeng, YANG Rui
（Drilling Technology Research Institute of Xibu Drilling Engineering Company Limited,CNPC,Karamay834000,China）

Nature fractures scattered in Dubai oilf i eld and well-developed micro fractures cause poor bearing capacity of formation and long cementing section. Many wells treated by conventional cementing method still encounter serious leakage even though the mud density adjusted in certain degree. So the cementing quality is unable to obtain guarantee. Aiming at the cementing problem in this block, screen top double stage cementing technology was introduced to solve this leakage problem effectively. Based on the supporting tools and construction technology of screen top double stage cementing, the applicable well condition, construction process and related technology and tools of this type cementing method were recommended to provide a useful reference for similar well construction.

double stage cementing; multiple stage cementing; packer; low pressure; fractured leakage; Kazakhstan

郭新超，張新文，翟亞鋒，等.篩管頂部雙級固井在哈薩克斯坦熱迪拜油區的應用 ［J］. 石油鉆采工藝，2013，35（3）：42-44.

TE256

B

1000 – 7393（ 2013 ） 03 – 0042 – 03

郭新超，1982年生。在讀碩士研究生，主要從事固完井現場技術服務和工具研發工作，工程師。電話：0990-6883940。E-mail:284168808@qq.com。

〔編輯

朱 偉〕