大位移井固井技術在東海某井的應用

曹 磊

（中海石油（中國）有限公司上海分公司，上海 200335）

AM1井位于東海某油氣田，該氣田主要為中山亭中一斷塊西湖凹陷東海某油氣田構造帶中南部，井身剖面設計為“直-增-穩-降-穩-降-穩”七段制，完鉆井深6 866 m，是一口大位移定向井，井身結構（見圖1），最大井斜77°，油基鉆井液作業環境，主要砂層組地層壓力（見表1），鉆井液性能（見表2）。

地層溫度和壓力：根據鄰井MDT測壓資料計算，該油氣田P10層之上地層壓力梯度0.98 MPa/100m～1.00 MPa/100m，之下地層壓力系數略有增大。P10層為1.06 MPa/100m，P11層為1.07 MPa/100m。

圖1 井身結構圖

表1 主要砂層組地層壓力表

表2 鉆井液性能

據已鉆井壓力資料統計，該油氣田地區地溫梯度分布范圍為3.07℃/100m～3.42℃/100m，取平均值約為3.23℃/100m，在此基礎上預測井底溫度為120.38℃。

1 固井技術難點

（1）8-1/2"井段井斜大（最大 71°）、水平位移較大，打鉆過程中，井眼清潔困難，套管下入的難度較大；另外套管窄邊鉆井液不能有效地驅替，影響頂替效率及固井質量[1-4]。

（2）打鉆過程中，在1.6 m3/min排量下打鉆頻繁發生漏失，地層漏失壓力低，固井施工窗口窄，極易發生漏失。

（3）油基鉆井液與水泥漿不相溶，增稠嚴重；井壁形成的油基泥餅更是難以清除，影響水泥膠結質量。

（4）該井段有厚度不等十幾個煤層，煤層段坍塌壓力高，煤層段垮塌嚴重，起鉆下多次遇阻，下套管與遇阻的風險。

（5）目的層P8、P10有開采計劃，對固井質量要求高。

2 固井關鍵技術

2.1 扶正器安放設計

當套管居中度大于67%時，固井質量可以得到保證；所以本井段7″尾管固井合理設計套管扶正器加放數量和位置至關重要，扶正器設計原則如下：

（1）浮鞋和球座之間的每根套管按1根1個加放螺旋型半剛性扶正器；

（2）開發層段及上下至少100 m：每1根加1個半剛性扶正器；

（3）其他層段：每2根加1個，根據井徑適當調整；

（4）在大肚子位置下部井徑規則位置定點加放螺旋半剛扶正器，起到旋流和扶正作用，提高頂替效率；

（5）重疊段（穩斜71°）內至少加6個螺旋型半剛性扶正器。

2.2 前置液設計

沖洗液體系包含分散及潤濕反轉成分，能有效清洗油基泥漿泥餅，加上大排量沖刷，經過多次現場應用證明，該效果顯著 ，沖洗原理（見圖2）。

2.2.1 油基沖洗液沖洗效果評價試驗 根據沖洗液的評價試驗（見圖3），優選最佳的沖洗液配方，在保證有好的沖洗效果的基礎上最大的降低成本，達到降本增效的效果。

通過大量的試驗，最終選取了50%濃度的沖洗液和純的沖洗液兩段沖洗液配合使用，沖刷效果試驗（見圖4和圖5）。

2.2.2 相容性試驗 油基鉆井液與沖洗液在任意比例下混合，稠度均不發生大幅變化，兩種流體相容性良好并未出現較強增稠、觸變等不良現象，能滿足現場施工要求，試驗數據（見表3）。

2.2.3 隔離液 水泥漿與隔離液相容性試驗（90℃養護后流變）（見表4）'根據試驗數據表明，水泥漿與隔離液的相容性良好，并未出現較強增稠等不良現象，也沒有出現嚴重的觸變、閃凝等不良現象，滿足施工要求。

2.3 軟件輔助決策

（1）CemSAIDS軟件模擬井底、漏失位置和重點位置ECD，保證固井過程ECD小于漏失當量，防止漏失發生，保證固井質量；

（2）固井軟件模擬套管居中度，根據結果優化扶正器設計，保證套管居中度；

圖2 油基沖洗液潤濕反轉及對油基鉆井液形成泥餅沖洗原理

圖3 油基沖洗液潤濕反轉及對油基鉆井液形成泥餅沖洗效果

圖4 沖洗液濃度100%沖刷效果圖

圖5 沖洗液濃度50%沖刷效果圖

表3 油基鉆井液與油基沖洗液相容性試驗

表4 水泥漿與油基隔離液相容性試驗

表5 套管扶正器加放統計

（3）固井軟件模擬套管下入受力分析，輔助方案決策；

（4）CemSAIDS軟件模擬目的層紊流沖洗效果，保證目的層紊流沖洗時間大于7 min；

（5）固井軟件模擬油基泥漿、隔離液、水泥漿的邊壁切力，保證水泥漿比隔離液大10%，隔離液比泥漿大10%。

2.4 引入旋轉尾管掛和劃眼浮鞋

7″尾管固井采用旋轉尾管掛和劃眼浮鞋配套使用，在大段易垮塌煤層段，開泵旋轉劃眼下套管，保證套管順利通過遇阻位置。

2.5 井眼清潔及下尾管

下套管前通井作業，分段循環，清潔井眼，下尾管過程中，每500 m打通一次，每1 000 m循環一個裸眼容積，在易垮塌或大肚子位置定點循環，充分清潔井眼。

3 現場應用情況

3.1 扶正器加放及套管居中度設計

扶正器加放情況（見表5），軟件模擬結果表明按此扶正器加放方案，目的層套管居中度達84%以上（見圖6和圖7），滿足后續作業需求。

3.2 前置液設計

現場前置液組成和配方：0.82 g/cm3白油4.77 m3+1.00 g/cm3油基沖洗液3.18 m3（100%油基沖洗液）+1.38 g/cm3隔離液7.95 m3（5%PC-Dispacer+1%PCX60L+5%油基沖洗液+重晶石+F/W）+1.00 g/cm3油基沖洗液7.95 m3（50%油基沖洗液+F/W）。

隔離液、沖洗液、鉆井液、水泥漿的壁面切力曲線關系為水泥漿>隔離液>鉆井液，可實現有效頂替。

固井軟件模擬結果表明目的層沖洗液紊流沖刷井壁達7 min～10 min，滿足設計要求。

3.3 軟件模擬尾管下入受力分析

根據固井軟件模擬，尾管下入過程受力分析（見圖8），尾管下入可以順利到底，通過下套管過程數據分析與模擬數據相近，軟件模擬有效的指導了現場作業。

3.4 旋轉下尾管和劃眼浮鞋的應用

尾管掛設計為旋轉尾管掛和劃眼浮鞋配套使用，下套管過程中，在5 517 m發生遇阻（該位置起下鉆期間頻繁遇阻，坍塌嚴重），多次嘗試無法通過，開泵旋轉劃眼下套管，劃眼至5 600 m恢復正常，共用大約5 h，旋轉下尾管掛和劃眼浮鞋的應用保證了尾管順利劃眼通過了遇阻井段。

圖6 居中度模擬

圖7 大鉤載荷模擬

圖8 套管下入受力分析

3.5 ECD控制

本井段運用固井軟件模擬ECD，并根據模擬結果嚴格管控固井施工期間ECD，達到了有效防止漏失發生的目的；本井段井底漏失壓當量1.45 g/cm3，疑似漏失層位漏失壓當量1.39 g/cm3，通過調整漿體性能，優化漿柱結構和前置液、水泥漿添加堵漏材料提高地層承壓能力，最終保證了固井期間上層管鞋5 470 m、疑似漏點6 100 m和井底6 863 m的ECD滿足設計要求，固井施工順利完成。

圖9 固井質量圖

圖10 固井質量圖

4 固井質量

本井通過大量的試驗評價優選油基沖洗液配方，運用軟件模擬（套管居中度，套管下入受力分析，紊流沖刷時間，壁面切力，固井期間ECD模擬）作為指導，運用油基泥漿溫度經驗公式校核溫度，校核壓穩系數壓穩目的層，以及旋轉尾管掛與劃眼浮鞋配套旋轉劃眼過煤層段，最終保證了作業的順利進行，候凝結束，下隨鉆儀器測固井質量，目的層（6 500 m～6 800 m）固井質量評價優良（見圖9和圖10）。

5 結論與建議

（1）下套管前通井作業，分段循環；下尾管過程中，每500 m打通一次，每1 000 m循環一個裸眼容積；在大肚子位置定點循環，可以有效的清潔井眼。

（2）固井軟件模擬（居中度，ECD，紊流沖洗，避免切力，下套管受力分析等）可以有效輔助決策'優化方案。

（3）目的層好的居中度，有效的清洗和高效的頂替效率是獲得好的固井質量的前提。

（4）大位移井可以采用“旋轉尾管掛和劃眼浮鞋”配套使用，劃眼通過遇阻位置，保證套管順利到位。