尾管固井橋漿堵漏、反注(擠)水泥漿固井聯(lián)作技術(shù)

劉德平， 彭元春, 胡小強(qiáng)， 馮 果， 張 峰

(1中石油川慶鉆探工程有限公司川東鉆探公司 2中石油川慶鉆探工程有限公司安全環(huán)保質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)研究院 3中石油川慶鉆探工程有限公司井下作業(yè)公司)

下送尾管完循環(huán)、注替水泥漿過(guò)程中發(fā)生井漏，只好采用尾管固井正反注水泥漿固井技術(shù)[1-2]。大漏、井漏失返反注直接采用水泥漿反注[3-4]，不易使上部套管環(huán)空充滿水泥漿，將嚴(yán)重影響環(huán)空水泥封隔質(zhì)量。因?yàn)殂@具帶回壓閥可以進(jìn)行堵漏作業(yè)，研究堵漏、反注(擠)水泥漿有技術(shù)必要性，研究成果的應(yīng)用有利于提高漏失井固井質(zhì)量。

1 基礎(chǔ)研究

1.1 過(guò)流面積計(jì)算

1.1.1 鉆具帶止回閥堵漏

企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/SYCQZ375-2011規(guī)定鉆具帶止回閥可以進(jìn)行橋漿堵漏作業(yè)，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了橋漿的粒徑、濃度及堵漏工藝。

1)橋堵漿粒徑要求。粗：橋堵劑粒徑2 mm以上；中：粒徑2.0～0.9 mm之間；細(xì)：粒徑小于0.9 mm。

2)橋堵劑類型。堵漏材料選擇應(yīng)避免堵水眼、堵回壓閥，中細(xì)顆粒狀、小顆粒狀、小片狀和纖維狀材料以及粒徑小于20目的核桃殼、粉狀鋸木、隨鉆材料等。

1.1.2 回壓閥、懸掛器環(huán)空過(guò)流面積計(jì)算

長(zhǎng)裸眼段一般是?215.9 mm井眼，中完后一般下?177.8 mm尾管，開(kāi)展過(guò)流面積分析研究，是橋漿堵漏、注(擠)水泥漿固井的前提。

1)?127 mm鉆桿止回閥、?177.8 mm套管回壓閥參數(shù)見(jiàn)表1、表2。

表1 ?127 mm鉆桿止回閥參數(shù)

表2 ?177.8 mm套管回壓閥參數(shù)

2)懸掛器環(huán)空過(guò)流面積計(jì)算。目前使用的?244.5 mm套管壁厚最大為11.99 mm，套管內(nèi)徑220.50 mm，以壁厚11.99 mm套管為例計(jì)算懸掛器環(huán)空過(guò)流面積。懸掛器過(guò)流面積最小的部位是懸掛器本體、坐掛后卡瓦伸出部位有6個(gè)導(dǎo)流槽。經(jīng)計(jì)算懸掛器本體過(guò)流面積52.22 cm3，卡瓦坐掛后導(dǎo)流槽過(guò)流面積達(dá)57.37 cm3，單個(gè)過(guò)流槽當(dāng)量直徑達(dá)34.9 mm,見(jiàn)表3。

表3 ?177.8 mm懸掛器環(huán)空流道參數(shù)

1.2 過(guò)流面積對(duì)比分析

1.2.1 ?127 mm鉆桿止回閥、?177.8 mm套管回壓閥過(guò)流面積對(duì)比

?127 mm箭形回壓閥過(guò)流面積20.76 cm3，?177.8 mm D型回壓閥過(guò)流面積19.63 cm3。強(qiáng)回過(guò)流面積28.27 cm3，?177.8 mm M型回壓閥過(guò)流面積28.26 cm3，過(guò)流面積相差不大。對(duì)比認(rèn)為小漏井尾管固井、套管固井也可以進(jìn)行堵漏、注水泥漿固井聯(lián)作。

1.2.2 ?127 mm鉆桿止回閥、?177.8 mm套管回壓閥過(guò)流面積與懸掛器環(huán)空對(duì)比

從表3計(jì)算懸掛器本體過(guò)流面積51.22 cm2，卡瓦坐掛后導(dǎo)流槽過(guò)流面積達(dá)57.37 cm3，單個(gè)過(guò)流槽當(dāng)量直徑達(dá)34.9 mm，遠(yuǎn)大于?127 mm鉆桿止回閥過(guò)流面積，在大漏、井漏失返條件下進(jìn)行堵漏、反注(擠)水泥漿聯(lián)作安全是可控的。

2 橋漿堵漏、反注(擠)水泥漿固井聯(lián)作技術(shù)

2.1 堵漏漿配方

?177.8mm尾管固井發(fā)生大漏、失返，水泥漿難以返至喇叭口以上，需要反擠水泥固井施工，可根據(jù)漏失大小可采取先注堵漏漿、再反注擠水泥漿施工，可以較大提高反擠水泥質(zhì)量、降低施工風(fēng)險(xiǎn)[5-7]。橋堵劑推薦濃度見(jiàn)表4。

表4 不同漏速橋堵劑推薦濃度

2.2 作業(yè)流程

1)正注水泥完成后起鉆150～200 m。

2)根據(jù)漏速大小配制不同類型、不同比例的堵漏漿。

3)注堵漏漿10～20 m3。

4)注配漿水2～4 m3。

5)注替水泥漿，在堵漏漿出鉆桿前2～3 m3關(guān)井注擠水泥漿。①水泥漿出鉆桿前環(huán)空帶壓，水泥漿出鉆桿再正擠2 m3、反擠2～4 m3關(guān)井候凝。②水泥漿出鉆桿后到注擠水泥漿到位環(huán)空一直未帶壓，開(kāi)井起鉆300～400 m柱關(guān)井候凝，起鉆中按其出鉆桿容積的1.5倍灌漿；③液面不在井口，水泥漿出鉆桿后到注擠水泥漿到位期間環(huán)空逐漸帶壓，要認(rèn)真分析水泥漿在環(huán)空上返量，正擠注到位后進(jìn)行反擠，把上返量擠完后再擠3～4 m3關(guān)井候凝，有條件應(yīng)開(kāi)井再起鉆200～300 m關(guān)井憋壓侯凝。

3 HT1井?177.8 mm尾管固井橋漿堵漏、反注(擠)水泥漿固井

TH1井中完井深5 364 m，層位筇竹寺組，最大井斜9°，該技術(shù)在HT1井?177.8 mm尾管固井中進(jìn)行了應(yīng)用，固井取得成功，固井質(zhì)量合格，為井漏條件下正注、反擠堵漏注水泥施工提供了借鑒，也可以推廣應(yīng)用到套管固井的反注施工作業(yè)。

HT1井身結(jié)構(gòu)見(jiàn)表5。

3.1 井漏情況

該井?244.5 mm套管下深2 968.98 m，?215.9 mm井眼段鉆進(jìn)主要有3個(gè)漏失段。

1)用密度2.15 g/cm3鉆井液鉆至井深4 115.07 m井漏(層位：茅二)，平均漏速18 m3/h，采用橋漿堵漏7次，在井段3 700～4 200 m采用水泥堵漏2次，堵漏成功。

表5 井身結(jié)構(gòu)表

2)用密度2.17 g/cm3鉆井液鉆至井深4 947 m井漏(層位：龍王廟)，平均漏速37.5 m3/h，采用橋漿堵漏成功。

3)用密度2.24 g/cm3鉆井液鉆至井深5 228.47 m井漏(層位：龍王廟)，平均漏速7.0 m3/h，降密度至2.20 g/cm3鉆至中完井深不漏，采用三扶通井發(fā)生3～5 m3/h井漏，分析為井底漏。

3.2 施工情況

下送尾管至井底循環(huán)井漏，正注2.30 g/cm3水泥漿60.6 m3，水泥漿出套管后井漏至失返，至頂替到位累計(jì)漏失49.8 m3，分析漏失井段為井深4 947 m井漏(層位：龍王廟)。反注期間反灌密度2.15 g/cm3鉆井液20 m3未返，配制橋堵漿25 m3，配方：4%橋堵劑(中)+2%橋堵劑(細(xì))+6%隨堵劑。

1)起鉆10柱至井深2 305 m。

2)替濃度12%橋漿18 m3。

3)注配漿水3 m3。

4)正注濃度12%橋漿15 m3、密度2.24 g/cm3水泥漿40 m3，在橋漿出鉆桿前2 m3關(guān)井注(擠)，注(擠)水泥漿過(guò)程中隨著堵漏漿進(jìn)漏層套壓逐漸升高到13～15 MPa，鉆桿內(nèi)容積21.35 m3，正注(擠)配漿水、鉆井液23 m3把水泥漿推出鉆桿，反擠鉆井液4 m3，注(擠)完關(guān)井候凝。

3.3 固井質(zhì)量

固井成功，電測(cè)固井質(zhì)量合格。候凝結(jié)束下鉆至井深2 552.77 m探到上塞，對(duì)喇叭口試壓11.2 MPa，穩(wěn)30 min不降，下鉆探下塞，塞面井深5 284.35 m。

4 認(rèn)識(shí)與結(jié)論

1)?215.9 mm井眼帶鉆桿止回閥鉆井中發(fā)生井漏，可以進(jìn)行堵漏作業(yè)，經(jīng)計(jì)算?177.8 mm套管回壓閥過(guò)流面積與?127 mm箭形回壓閥過(guò)流面積相差不大。在發(fā)生井漏的情況下，根據(jù)漏失量大小選擇橋堵漿配方，采用堵漏、正注水泥漿固井聯(lián)作技術(shù)，可以使水泥漿一次性返至設(shè)計(jì)井段。

2)?177.8 mm懸掛器環(huán)空過(guò)流面積遠(yuǎn)大于?127 mm鉆桿止回閥、?177.8 mm套管回壓閥，在尾管固井中發(fā)生大漏、井漏失返，可以采用橋漿堵漏、反注(擠)水泥漿固井聯(lián)作技術(shù)，提高反注(擠)水泥漿效率和質(zhì)量。套管固井作業(yè)中發(fā)生井漏，水泥漿未返至地面，完全可以采用橋漿堵漏、反注(擠)水泥漿固井聯(lián)作技術(shù)提高反注(擠)水泥漿效率和質(zhì)量。