影響側鉆小井眼固井質量的主要因素分析

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摘 要：小井眼鉆井技術應用領域比較廣闊，隨著鉆井技術設備及工具的出現，當前，小井眼技術不僅可用于淺井，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井；不僅用于打新井，也用于老井加深和開窗側鉆。小井眼鉆井技術在目前已經算是比較成熟的鉆采技術，但是其配套的固井技術還有一定的差距。對小井眼固井質量存在的問題，難以克服及避免的客觀因素進行了分析，技術難點及成因。在固井需要注意的事項及采取的施工措施，如何具體提高固井質量進行了分析和研究。

關鍵詞：小井眼鉆井；固井質量；老井側鉆；水泥漿性能；質量

固井作業不僅是保證一口井能否順利鉆達目的層，也是保證一口井能在幾年、甚至幾十年安全生產的關鍵。目前小井眼鉆井技術以其固有的優勢和技術進步逐漸得到了人們的推廣和應用，近年在國際原油價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，提高綜合經濟效益。小井眼鉆井又得到了人們的普遍關注。在深井超深井的尾管、老井側鉆、小井眼鉆井等井型中得到廣泛應用。雖然小井眼鉆井在成本控制上有其固有的優勢，但是因其固有的特性造成固井質量一般，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生。影響小井眼固井質量的因素有環空間隙小、頂替效率低、套管劇中度差、水泥漿性能影響等因素，所以提高固井質量必須從以上方面進行優化改進。

1.技術難點分析

1.1環空間隙小形成水泥環薄

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

1.2環空間隙小，井斜大，下套管容易遇阻卡

環空間隙小，在下套管過程中容易遇阻，造成下套管困難，甚至發生套管上提下放無法正常活動，但是能正常循環的現象。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險更加增大，不僅會增加下套難度，扶正器的增多也會造成循環壓力增大，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，嚴重影響了換空中頂替效率的提高。

1.3環空摩阻大，施工壓力高

小井眼、小間隙井的環空面積小，使環空水泥漿流動阻力增大，導致固井過程中泵壓升高，甚至產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水泥環的膠結質量將產生重大影響。例如，稠化時間過短容易憋泵；時間過長容易造成地層液侵，影響固井質量；失水也是一項重要因素，很少的失水可能產生很長的環空自由水造成竄槽而水泥漿穩定性差，稍有固相顆粒下沉，就會在井筒上部產生疏松膠結現象，導致地層間封固失效。

2.固井技術措施

固井施工前的準備工作是一項非常重要和細致的工作，小井眼固井更加突出了它的重要性，固井前的準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量的重要環節。

2.1強化井眼準備

（1）條件允許的情況下對封固井段進行擴眼，增大環空間隙。（2）下鉆通井，對阻卡井段或側鉆井段進行多次劃眼，保證井眼暢通，盡量剔除虛泥餅提高水泥漿與井壁的膠結質量。（3）認真處理鉆井掖，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，不管采用什么頂替方式均不能將環空的鉆井液驅替干凈，因此保證套管居中度非常重要。在小井眼、小間隙的環空中下入扶正器必須精確計算，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優選前置液和水泥漿體系

在小間隙井中，前置液易達到紊流條件。應設計攜砂能力強、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，計算好隔離液用量，使其在紊流狀態下的接觸時間達到10分鐘，提高頂替效率。水泥槳性能要嚴格要求，水泥漿在高溫高壓條件下的濾失量小于50mL，稠化時間比施工時間長1h，但要嚴格控制稠化時間，傾斜45°條件下水泥漿自由水為零，養護的水泥石上、中、下密度差小于0.05g/cm3，以保證水泥漿有較好的抗沉降穩定性，同時流動度不低于23cm，養護24h水泥石抗壓強度不低于14.0MPa。

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

2.4優化施工工藝

固井前對施工程序和連續性施工進行落實和確認，保證連續性施工直至碰壓結束。對小井眼小間隙固井施工易出現施工性問題進行應急措施推演，避免出現大的工程事故。

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，減少小間隙環空的長度，從而減少環空流動阻力，降低施工泵壓和壓漏脆弱地層的危險，也能大大降低施工中的風險。

3.固井實踐

3.1基本數據

在A井Φ139.7套管內開窗側鉆，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，扶正器數量為彈扶12只+剛扶5只，完鉆后用擴眼器將裸眼井徑擴大到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，避開上層套管節箍。管串結構為：引鞋（Φ101.6mm）+套管1根+浮箍（Φ101.6mm）×2只+套管1根+球座短節（Φ101.6mm）+套管串+懸掛器（Φ139.7mm×Φ101.6mm）+Φ73mm鉆桿。套管扶正器：Φ101.6mm無節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

下套管前認真通井，對阻卡井段反復進行劃眼，保證井眼暢通，由于101.6mm無節箍套管下入需要提升短節，井口需要卡好卡瓦，上扣時觀察好提升短節防止倒扣，下入鉆具堅持及時灌漿，有必要時進行循環，下到預定井深憋壓坐掛、倒扣，中心管復位下壓開泵循環調整鉆井液性能。鉆井液滿足施工要求后注入隔離液2.2m3，占環空高度約200m。

水泥漿體系為：G級+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。井口放壓后管內憋壓4MPa拔出中心管，沖洗干凈喇叭口后上提一個單根循環鉆井液，放掉返出的水泥漿，起鉆。經聲幅測井，固井質量合格。

4.關鍵技術措施

（1）對小井眼小間隙進行劃眼和用擴眼器進行擴眼，減小下套循環阻力，增加水泥環厚度。（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，流動性好，失水小，直角稠化效果明顯。水泥環的彈性好，具有微膨脹能力。（4）管內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）替漿計量要準確，進行多項措施計量，防止留塞過多或替空事故發生。

參考文獻：

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