蘇里格氣田二開(kāi)水平井固井留塞分析與對(duì)策

薛永波 （中石油渤海鉆探工程有限公司油氣合作開(kāi)發(fā)公司，天津300280）

謝煥琪，孫麟 （中石油渤海鉆探工程有限第三鉆井工程公司，天津300280）

1 蘇里格氣田二開(kāi)水平井實(shí)施背景

蘇里格區(qū)塊氣田自2006年開(kāi)發(fā)以來(lái)，前期主要采用常規(guī)井開(kāi)發(fā)模式，但隨著開(kāi)發(fā)的不斷深入，以常規(guī)井開(kāi)發(fā)的方式已愈顯弊端。由于氣層的連通性差，壓力下降快，單井儲(chǔ)量低，單井產(chǎn)量低，直井提速空間不大等客觀難題，使得氣田的開(kāi)發(fā)無(wú)法實(shí)現(xiàn)效益持續(xù)的最大化。2009年合作區(qū)塊部署并試驗(yàn)成功首口水平井，尤其是水平井裸眼分隔壓裂工藝技術(shù)試驗(yàn)的成功，為解決瓶頸難題帶來(lái)了希望，自此，合作區(qū)塊拉開(kāi)了水平井開(kāi)發(fā)序幕［1，2］。隨著井下壓裂技術(shù)的不斷提高，鉆井成本縮減，2012年合作區(qū)塊進(jìn)行了二開(kāi)水平井先導(dǎo)試驗(yàn)，并取得成功，2013年開(kāi)始部署二開(kāi)水平井［3，4］。與常規(guī)三開(kāi)水平井相比，二開(kāi)水平井由于簡(jiǎn)化了井身結(jié)構(gòu)，鉆井周期較鄰井平均縮短30%以上，且單井鉆完井成本也可節(jié)約30%以上，顯示了突出的優(yōu)勢(shì)［5，6］。

2 二開(kāi)水平井固井工藝

2.1 二開(kāi)水平井固井難點(diǎn)

1）大斜度井段和水平井段井眼底邊往往存在固相沉積物，如巖屑床、鉆井液中的重晶石顆粒和其他固相沉積物等，固井頂替過(guò)程中易出現(xiàn)橋堵，進(jìn)而造成憋高壓及留塞。

2）大斜度井段和水平井段套管對(duì)井壁的壓力大，從而增加了下套管的摩擦阻力，套管下至預(yù)定位置困難，尤其是較淺的水平井更為突出，同時(shí)在下套管過(guò)程中安放扶正器進(jìn)一步增加了下套管阻力，若不安放扶正器則影響套管居中度，套管居中度降低則影響頂替效率。

3）大斜度井段和水平井段井眼常常呈上下寬、左右窄的橢圓型井眼，水泥漿如果性能不穩(wěn)定，容易在頂替過(guò)程中發(fā)生分層現(xiàn)象，井眼頂邊形成高邊析水，底部水泥漿稠度、密度較高，從而易發(fā)生閃凝現(xiàn)象，造成憋高壓及管內(nèi)留塞事故。

4）水平井對(duì)浮鞋浮箍密封質(zhì)量要求高。如果單流閥密封裝置失靈，容易造成套管內(nèi)滯留水泥塞。

2.2 二開(kāi)水平井固井工藝措施

解決該區(qū)塊水平井固井技術(shù)難點(diǎn)主要需要從水泥漿體系優(yōu)選、套管居中及配套技術(shù)措施幾個(gè)方面入手。

1）選用低濾失、零析水、高沉降穩(wěn)定性，不收縮或具備微膨脹特性的優(yōu)質(zhì)水泥漿體系，使其滿(mǎn)足井斜大、水平段長(zhǎng)特殊條件下有效封固的目的，避免在上側(cè)井壁形成水槽或微間隙，并提高水泥漿體系體系的防竄能力和水泥石韌性，達(dá)到提高固井質(zhì)量的目的，為后續(xù)井下作業(yè)提供良好的作業(yè)環(huán)境。

2）對(duì)水平井必需進(jìn)一步強(qiáng)化井眼準(zhǔn)備技術(shù)措施，有效地清除巖屑床、降低摩阻，下套管前適當(dāng)降低鉆井液黏切，確保套管能順利下入。

3）優(yōu)化扶正器選型及扶正器安放位置，一方面降低下套管摩擦阻力，保證套管安全下入，另一方面提高套管居中度進(jìn)而提高頂替效率。

4）采用軟件模擬施工過(guò)程，合理選擇施工參數(shù)，尤其是頂替排量選擇，在保證施工安全的同時(shí)，提高頂替效率。

5）優(yōu)化平衡壓力注水泥工藝技術(shù)和合理選用套管工具附件以及優(yōu)化固井設(shè)備配備，確?，F(xiàn)場(chǎng)施工與施工方案符合率。

3 二開(kāi)水平井固井前期施工及留塞問(wèn)題

雖然二開(kāi)水平井能為后期儲(chǔ)層改造提供更多先進(jìn)技術(shù)工藝，但在實(shí)施二開(kāi)水平井過(guò)程中出現(xiàn)了留塞問(wèn)題，為井下壓裂分段帶來(lái)影響，截至2013年10月，蘇里格合作區(qū)塊已施工完成3口二開(kāi)水平井，均不同程度留有水泥塞（表1）。

表1 二開(kāi)水平井固井留塞情況統(tǒng)計(jì)

1）蘇76－5－2H井在油管下入至4224m時(shí)遇阻，阻流環(huán)位置為4320.6m，油管無(wú)法下入到底，因影響后續(xù)井下壓裂施工，決定進(jìn)行鉆塞作業(yè)。鉆塞過(guò)程中返出口見(jiàn)膠皮塊和沉沙（圖1、2）。

圖1 蘇76－5－2H井鉆塞至4305.6m返出物——沉砂

圖2 蘇76－5－2H井鉆塞至4315.06m返出物——膠皮

2）蘇25－1－7H井在油管下入至4255m時(shí)遇阻，阻流環(huán)位置為4318.99m，油管無(wú)法下入到底，因影響后續(xù)井下壓裂施工，決定進(jìn)行鉆塞作業(yè)。鉆塞至4264m，壓力過(guò)高，供水車(chē)故障，停止鉆塞，循環(huán)，井口出現(xiàn)黑色顆粒狀返出物（圖3）。

4 留塞原因分析及對(duì)策

4.1 固井留塞原因分析

1）水泥漿提前稠化 井眼準(zhǔn)備不充分、外環(huán)空有害固相含量過(guò)高、水泥漿（特別是低密度水泥漿）性能不穩(wěn)定、化驗(yàn)溫度選取過(guò)低、現(xiàn)場(chǎng)施工水泥漿密度過(guò)高、施工中途不連貫等因素均可能導(dǎo)致水泥漿在套管內(nèi)發(fā)生凝固，形成留塞。

2）井下單流閥失靈 浮鞋、浮箍單流閥在碰壓后失效或膠塞坐落不嚴(yán)密，由于環(huán)空壓力高于管內(nèi)壓力，將導(dǎo)致水泥漿倒返找平衡，形成留塞。

3）頂替液中固相含量過(guò)多 頂替液中固相含量較高，碰壓后靜止一定時(shí)間，頂替液中固相含量將會(huì)不斷沉降，最后在膠塞上方形成阻塞，導(dǎo)致電測(cè)儀器和油管無(wú)法下放到底。

4）膠塞質(zhì)量不合格 在壓塞過(guò)程中，由于膠塞質(zhì)量不合格，不能有效地對(duì)管壁水泥漿進(jìn)行清刮，在管壁候凝形成軟遇阻。

4.2 解決固井留塞的技術(shù)對(duì)策

針對(duì)蘇76－5－2H井和蘇25－1－7H井兩口水平井均發(fā)生遇阻，留塞過(guò)多的問(wèn)題進(jìn)行了研究，從以下5個(gè)方面采取技術(shù)措施。

1）精細(xì)井眼準(zhǔn)備工作。完鉆電測(cè)后要求原鉆具帶扶正器兩次通井，并在井徑變化率較大、狗腿度嚴(yán)重的井眼處進(jìn)行短起下鉆作業(yè)，修整井壁，將鉆鋌放于“糖葫蘆”井眼的“大肚子”處分段頂通循環(huán)，活動(dòng)井眼死角處的沉砂和滯留黏稠鉆井液；通井作業(yè)起鉆循環(huán)時(shí)，要求注入配制黏度90～100s稠鉆井液凈化井眼，清除底邊巖屑床。采用環(huán)空返速1.2m／s大排量循環(huán)兩周以上；對(duì)于有復(fù)雜情況的井必須保證井眼正常后，方可進(jìn)行下步作業(yè)。

2）選擇優(yōu)質(zhì)壓塞液。做好壓塞液設(shè)計(jì)，選用懸浮能力強(qiáng)的藥品配制壓塞液，提高壓塞液的承托能力，盡量減少泥漿中固相含量沉淀、堆積到井底。目前優(yōu)選有機(jī)磷酸鹽做壓塞液料用于配制壓塞液。

3）選擇清水作為頂替液。鉆井液中存在或多或少的固相含量，而清水中的固相含量基本為零，選擇清水作為頂替液，可防止有害固相沉降在阻流環(huán)上部形成軟塞。同時(shí)，清水頂替可以實(shí)現(xiàn)漂浮頂替技術(shù)，在管內(nèi)外不同液柱密度作用下，可有效提高居中度，進(jìn)而提高頂替效率。

4）采取憋壓候凝措施。首先優(yōu)選浮箍、浮鞋，采取雙浮箍，增加一個(gè)單流閥。同時(shí)，采用憋壓候凝措施，可以防止由于浮鞋、浮箍單流閥失靈導(dǎo)致的水泥漿倒返現(xiàn)象；就算膠塞與浮箍間產(chǎn)生微縫隙，管內(nèi)的高壓也可以避免水泥倒流形成水泥塞。憋壓候凝時(shí)間必須超過(guò)水泥漿的稠化時(shí)間，一般選擇8h及以上。

5）加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)節(jié)把控。固井現(xiàn)場(chǎng)必須嚴(yán)格控制水泥漿密度，防止密度過(guò)高造成水泥提前凝固。現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)節(jié)必須連續(xù)無(wú)阻，減少施工中途的耽擱時(shí)間。準(zhǔn)確判斷替漿量，防止頂替不到位或假碰壓。

6）采用計(jì)算機(jī)模擬施工工藝流程，優(yōu)化扶正器設(shè)計(jì)；同時(shí)射孔位置上下10m嚴(yán)禁安放扶正器，保證套管順利下入及套管居中度，扶正器嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求安裝，提高頂替效率。

圖3 蘇25－1－7H井鉆塞至4264m時(shí)返出物

5 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及效果

5.1 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

根據(jù)留塞情況制定的技術(shù)措施，在蘇25－42－9H二開(kāi)水平井進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，施工過(guò)程見(jiàn)表2。

表2 蘇25－42－9H井固井施工過(guò)程

5.2 施工效果

蘇25－42－9H二開(kāi)水平井后續(xù)油管探塞至4220.6m，僅留5.34m水泥塞（表3），取得了良好效果。

表3 二開(kāi)水平井固井留塞對(duì)策應(yīng)用效果

6 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1）清水頂替、憋壓候凝技術(shù)措施是防止固井留塞的主要措施。

2）改進(jìn)后的技術(shù)措施能有效防止二開(kāi)水平井固井留塞過(guò)長(zhǎng)問(wèn)題，可在二開(kāi)水平井固井施工中大力推廣使用。

3）蘇25－42－9H井留塞問(wèn)題明顯改善，但仍留有5.34m水泥塞，在二開(kāi)水平井的后續(xù)固井作業(yè)時(shí)，將使用雙塞組合，兩道刮壁保障，進(jìn)一步降低留塞長(zhǎng)度。

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