順北1-AH井二開長裸眼固井技術

孫榮，張猛

1.中石化西北油田分公司石油工程監督中心，新疆輪臺，841600； 2.中石化華北石油工程有限公司井下作業分公司，河南鄭州，450042

0 引言

自順北1-XH井實現油氣突破后，順北油田成為中國石化西部資源戰略接替的重要陣地。由于順北區塊油藏埋藏深，鉆井一般采取四開制，二開為長裸眼鉆穿多套壓力體系[1]。順北1-AH井二開鉆遇石炭系卡拉沙依組、二疊系、三疊系級以上裸眼地層，二開鉆進過程中鉆井液密度為1.12～1.24g/cm3，發生兩次失返性漏失[2]。本文通過分析順北1-AH二開技術套管下入、固井過程中的難點，結合各項針對性質量控制措施的實際應用，取得了良好的效果，對本地區深井二開長裸眼固井有了新的技術保障。

1 固井主要難點

（1）套管尺寸大，裸眼段長、上部地層地質層序完整[3]，地層砂泥巖互層，下套管過程阻卡風險高。

（2）環空容積大，水泥漿在低排量下難以實現紊流流態，頂替效率低，易發生竄槽，不利于水泥石膠結，從而影響固井質量。通過軟件模擬數據計算，該開固井環空頂替效率整體較差，最低僅為60%，其中4360～4750m環空處有大段泥漿未被頂替干凈。

（3）順北油田1號斷裂帶由于地質構造復雜，鉆井中存在系列鉆井技術難題，其中最為突出的是二疊系火成巖漏失難題[4]。二疊系地層壓力低，鉆進期間發生兩次失返性漏失，下套管和固井過程復漏風險高，影響水泥漿返高，固井質量難以得到有效保障。

2 固井技術措施

2.1 通井技術措施

通過對比通井管串和套管串的剛度模擬，并以通井管串的剛度大于套管串剛度為原則，進行通井鉆具組合的。通過模擬剛度，同時結合現場實際鉆具情況，優選333.38mm牙輪+228.6mm鉆鋌×9.5m+330mm扶正器×0.5m+228.6mm鉆鋌+ 330mm扶正器+139.7mm鉆桿串的鉆具組合進行通井，得出剛度比M為1.98，大于1，剛度比M用公式（1）進行計算。

在通井過程中，對縮頸、遇阻、狗腿度化大的井段反復劃眼，達到起下鉆順暢的目的。通井到底循環洗井，徹底清潔井眼，降低鉆井液摩阻，以減小下套管摩阻。由于該類型井的裸眼段長、下套管時間長，所以在固井前需要調整鉆井液性能。通過加入抗高溫材料、改善鉆井液觸變性等措施來滿足套管的安全下入和到位后的正常頂通循環要求[5]。同時在二疊系及以下井段封入15%細顆粒堵漏漿來提高井壁承壓能力，并加入適量固體潤滑材料，確保井眼穩定性并進行鉆井液觸變性和老化性實驗。

2.2 下套管技術措施

（1）封隔式分級箍設計。該井273.1mm套管下深大于5000m，鉆遇二疊系低壓力地層，且固井施工一次性水泥漿量較大，封固段上下溫差大，水泥漿性能不易調節。綜合考慮以上因素，采用封隔式分級箍[6]。分級箍設計安裝在二疊系地層以上較為規則的泥巖井段，保證漲封效果。

（2）分段頂通循環設計。為降低下套管過程的激動壓力和套管到位后的開泵頂通壓力，從而降低漏失風險，在下套管過程中采取多段中途循環措施，根據實測井徑選擇中途循環，排量控制在1.0m3/min以內，泵壓在5MPa以內。在循環過程中采用緩慢提高排量的方法，每次循環不少于一個遲到時間，充分破壞泥漿結構力，確保鉆井液性能與下套管前一致。

（3）套管下放速度設計。套管下放過程中，是造成井漏的重要因素，控制套管下放速度能減少激動壓力。以鉆進排量為基準點，保證下套管環空返速不大于鉆進鉆具組合中最大尺寸鉆鋌處返速為原則，設計下套管速度，公式（2）為鉆進期間的鉆井液上返速度，公式（3）為下套管期間的套管下放速度。

以下套管期間的環空返速不大于鉆進期間的環空返速為原則，計算套管的下放速度并附加一定的安全系數進行本井下套管速度設計。

2.3 頂替效率設計

（1）優化扶正器選用及加放，采用整體式彈性扶正器替換普通剛性扶正器，增加環空過流面積及最大化居中套管，通過軟件模擬居中度數據如圖1和圖2所示。

通過軟件模擬扶正器加防后的居中度來看，圖1的扶正器設計為4600m，以深井段每4根套管安放1只樹脂旋流扶正器、其余井段每5根套管安放1只整體式彈性扶正器，居中度在50%～80%之間。圖2的扶正器設計為4600m，以深井段每3根套管安放1只樹脂旋流扶正器、其余井段每4根套管安放1只整體式彈性扶正器，居中度在60%～90%之間，為提高頂替效率，采用圖2的扶正器居中度設計。

（2）合理選用前置液類型并增加用量，采用提黏高效沖洗液+纖維堵漏加重隔離液，確保接觸點井段鉆井液和虛泥皮能得到沖刷和驅替的同時起到一定堵漏作用，從而提高井壁穩定性和套管潤濕性，提高固井質量[7]。此外，考慮井下安全，隔離液密度盡可能達到ρ隔離液=0.5*(ρ鉆井液+ρ水泥漿)，同時為提高頂替效率，滿足環空流體流變性階梯級配、環空流體層層推進的原則，隔離液動塑比滿足式（4）：

表1 一級水泥漿性能

表2 一級水泥漿稠化實驗

選用與鉆井液具有良好相容性的隔離液和水泥漿體系，能有效避免水泥漿受鉆井液污染。室內優化隔離液體系，在低排量下易達到紊流，前置液用量需滿足紊流沖洗接觸時間不少于10分鐘，且在安全前提下盡可能提高紊流接觸時間。隔離液按冪律流變模式設計，用量如式（5）所示：

式中，Vsp——隔離液用量，m3；Qc——紊流臨界排量，m3/min；t——紊流接觸時間，min。實際應用中，為保證界面沖刷效果，加重隔離液均按紊流用量的1.5倍設計，充分沖洗井眼。

2.4 水泥漿配方及性能

（1）采用雙級固井工藝。一級固井水泥漿采用雙凝雙密度體系，領漿采用高抗擠（12000PSi）漂珠低密度水泥漿體系。配方：水泥（KG）+30%微硅(Msi)+10%膨脹劑（DZP-T）+53%玻璃微珠（Y12000）+2%穩定劑（DZW-T）+24%降失水劑（SCF180）+1%早強劑（H-T）+0.5%緩凝劑（SCR-4）+0.5%消泡劑（DZX）+165%水，降低井底靜液柱壓力，確保漏失井段當量密度在安全范圍，減少漏失風險；尾漿選用自愈合短候凝水泥漿體系，配方：水泥+8%自愈合乳液（0SP）+1%膠乳穩定劑（SD-1）+3%降失水劑（SCF180）+1%緩凝劑（SCR-4）+1%消泡劑（DZX）+33%水，封固井段4850～5088.7m保證尾漿段固井質量。固井前鉆井液密度調整：固井前將鉆井液密度調整至1.22g/cm3，最大限度降低液柱壓力，減少漏失風險。

治療失敗患者方案的選擇原則是更換至少2種，最好3種具有抗病毒活性的藥物（可以是之前使用的藥物種類中具有抗病毒活性的藥物）；任何治療方案都應包括至少一個具有完全抗病毒活性的增強PIs加用一種未曾使用過的藥物（如 INSTs、FIs）。

根據軟件模擬ECD（井底循環當量密度，下同），優化施工排量、壓力等參數；降低施工過程液柱激動壓力，減少漏失風險。一級固井注替漿排量控制在1.0m3/min，降低固井施工過程中的漏失風險。

圖3中一級ECD模擬數據顯示，施工排量為1.0m3/min時，井底最大ECD為1.282g/cm3，最小為1.251g/cm3；4648m處最大ECD為1.268g/cm3，最小為1.237g/cm3，能夠有效防止漏失。

（2）二級固井采用正注反擠工藝。二級正注固井水泥漿優選高抗擠微珠低密度水泥漿體系，平均密度1.35g/cm3，以降低靜液柱壓力，減少漏失風險，保證分級箍位置全封固。二級反擠固井水泥漿防沉降常規水泥漿體系的平均密度為1.90g/cm3，可提高液相黏度，保障水泥漿沉降穩定性，從而提高套管重疊段和井口固井質量。

圖4中的二級ECD模擬數據顯示，施工排量為1.5m3/min時，分級箍處最大ECD為1.566g/cm3，最小為1.272g/cm3，因此固井施工排量需要下降。

3 應用效果

3.1 下套管作業

套管串組合：300mm浮鞋+273.1mm套管× 22.501m+297mm浮箍×0.488m+273.1mm套管× 22.391m+297mm浮箍×0.488m+273.1mm套管× 22.35m+297mm碰壓短節×0.288m+273.1mm套管×6 5 9.2 9 2 m+31 0 m m封隔式分級箍× 4.128m+273.1mm套管×1133.341m+273.1mm定位短節×2.068m+273.1mm套管×3221.423m。

分級箍位置選擇：根據測井井徑，選擇在4356.144～4360.272m放置封隔式分級箍，該井段井徑擴大率為2.8%～4.4%。

扶正器安放：4600m以上深井段，每3根套管安放1只樹脂旋流扶正器、其余井段每5根套管安放1只整體式彈性扶正器，分級箍位置上下3根套管各安放1只樹脂旋流扶正器+2只整體式彈性扶正器，在確保套管居中度的同時盡量減少扶正器對井壁的刮擦。

下套管速度控制：通過計算并附加一定安全系數，即1500m以上井段單根純下放時間＞90s、3000m以上井段單根純下放時間＞150s、3000m以下井段單根純下放時間＞180s，進入二疊系易漏段后單根純下放時間在＞180s的前提下可再放慢速度，同時縮短套管在裸眼段的靜止時間。下套管過程中分段頂通循環6次，下套管耗時79小時到位，頂通排量3L/s，壓力3.7MPa，全程無漏失。

3.2 固井施工

一級固井前置液使用為提黏高效沖洗液+纖維堵漏加重隔離液，一級使用10m3提黏高效沖洗液和30m3纖維堵漏加重隔離液，二級使用10m3高效沖洗液，在有效沖刷井壁提高頂替效率的同時也起到了一定的堵漏效果，降低了漏失風險。正注領漿30m3、尾漿15m3、替漿205m3未能碰壓，施工壓力最高6MPa。投入重力塞80min后開始開泵逐級蹩壓漲封封隔器，壓力0↑9↑11↑13MPa，漲封成功后，繼續打壓至15.4MPa，分級箍成功開工，開始循環1m3/min，壓力1.5MPa，侯凝24h開始二級固井。

二級固井前大排量（1.5m3/min）循環驗證井眼ECD數據，固井過程控制最大排量小于循環排量（1.3m3/min），確保井內ECD低于循環過程，最大化降低漏失風險。正注水泥107m3，替漿2 0 6 m3，到量碰壓關閉分級箍循環孔6↑16.5MPa，穩壓5min后進行套管坐掛。坐掛完成后從井口共擠入密度1.22g/cm3的泥漿2.5m3，排量0.2m3/min，壓力0～13.06↓12.7MPa，擠破地層（折合當量密度2.102g/cm3），建立反擠通道，侯凝24h開始反擠作業，環空反擠75m3水泥，固井施工結束。

對測井CBL曲線圖的分析：二開套管除井口后置液段外，整體封固率達到100%，合格率96.6%，一級井段固井質量為合格，二級井段固井質量為優質，充分達到預期目標。

4 結語

（1）通過剛度比模擬選擇剛度大于套管串剛度的通井鉆具組合，確保套管下入。

（2）通過調整固井液密度、優化鉆井液性能、控制套管下放速度和施工排量等措施可有效降低漏層位置ECD，起到防漏作用。

（3）通過優化扶正器的選用和加放，可在一定程度上減少下套管過程對井壁的刮擦并提高環空過流面積，減小環空過流阻力。

（4）控制套管下放速度，降低下套管激動壓力，可以從鉆井液波動壓力范疇來防漏，采用多段中途循環措施，排出井內老化泥漿，對降低下套管激動壓力和套管到位后的頂通壓力有利。

（5）結合軟件模擬ECD，優化施工排量及壓力控制，用數據計算出安全排量值，在固井前循環和固井過程注替漿時，控制最大排量小于安全值，以確保施工過程井內ECD在安全范圍內，從而充分降低漏失風險。