海上超深復(fù)雜井固井技術(shù)在東海的應(yīng)用

趙東輝

(中海油田服務(wù)股份有限公司油田化學(xué)事業(yè)部上海作業(yè)公司，上海 200050)

0 引言

隨著海洋油氣勘探開發(fā)規(guī)模的擴大和依托海洋鉆井平臺和人工島鉆大位移井?dāng)?shù)量增多[1-2],有效地利用海上現(xiàn)有的生產(chǎn)平臺，充分運用大位移水平井鉆井技術(shù)，可以對周邊油田實施開發(fā)，從而節(jié)省昂貴的海上油田開發(fā)費用，同時為開發(fā)一些小的斷塊油田、邊際油田開辟了一條嶄新的道路[3-4]。

東海深部地層蘊藏著豐富的油氣資源，目前正在逐步有效地開展勘探開發(fā)工作，通過統(tǒng)計，在東海地區(qū)所鉆的有大約89 口深井和超深井，最大完鉆井深達到7 506 m，2019 年—2022 年共作業(yè)約14 口大位移井，平均斜深6 652 m，平均垂深4 174 m[5-6]。在下套管和固井過程中，主要面臨著裸眼段長、井斜大、煤層易坍塌，下套管困難，以及煤層和斷層較多、窄壓力窗口固井極易發(fā)生漏失等復(fù)雜情況[7]。所以，有必要開展針對東海海域開展海上超深復(fù)雜井固井關(guān)鍵技術(shù)研究，為現(xiàn)場作業(yè)提供理論依據(jù)和技術(shù)支持，達到滿足東海海上作業(yè)的目的。

1 海上超深復(fù)雜井問題分析

海上平臺，井深多在6 000 m 以上(孔雀亭B6S1井深7 506 m，PH16A 井深7 350 m 等)，水平位移多在5 000 m 以上，裸眼斷長，井斜大，煤層較多，煤層段垮塌嚴(yán)重，打鉆期間時常起下鉆遇阻嚴(yán)重，憋壓憋扭，已發(fā)生多次卡鉆情況；下套管期間，多口井套管或者篩管下不到位，下套管遇阻風(fēng)險較大，如圖1 所示。

圖1 海上超深復(fù)雜井?dāng)鄬忧闆r

海上超深井，多有斷層存在，且煤層較多，在打鉆過程中頻繁發(fā)生漏失，甚至失返，固井施工窗口極窄，固井施工期間易發(fā)生漏失[8-10]。

2 關(guān)鍵技術(shù)引入

2.1 海上復(fù)雜井配套下套管技術(shù)引入

統(tǒng)計了上海作業(yè)公司近幾年下套作業(yè)情況和井況對比，經(jīng)過多方研究，選取了旋轉(zhuǎn)尾管掛+劃眼浮鞋旋轉(zhuǎn)下套管，以及無極限尾管掛+一次性馬達配合下套管技術(shù)。以套管最大抗扭為界限，在下套管過程中能滿足旋轉(zhuǎn)下套管(貫串較短，套管抗扭較大：7〃尾管等)的采用旋轉(zhuǎn)尾管掛，旋轉(zhuǎn)劃眼通過遇阻位置，如果由于貫串過長，扭矩超過最大抗扭極限(5〃尾管等)，采用無極限尾管掛+一次性馬達下套管，靠泥漿驅(qū)動一次性馬達通過遇阻位置。

2.1.1 旋轉(zhuǎn)尾管掛+劃眼浮鞋

使用劃眼浮鞋，螺旋半剛性扶正器，減小摩擦阻力，旋轉(zhuǎn)尾管掛+ 劃眼浮鞋，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)下套管，如圖2 所示。

圖2 旋轉(zhuǎn)下套管

2.1.2 一次性馬達的選取和無極限尾管掛

一次性馬達的優(yōu)選：SingleRUN Motor 一次性馬達可使用泵入，攜帶最后一次套管或尾管到達井底部擴眼或鉆進到目的深度，應(yīng)用范圍廣，適用于各種尺寸套管或尾管，容易操作，不會令最后管柱的安裝復(fù)雜化。此外，其動力輸出、外徑 (OD) 和接頭的要求與標(biāo)準(zhǔn)馬達相同，可在井內(nèi)運行長達100 h。利用此工具，以經(jīng)濟的方式進行無旋轉(zhuǎn)或頂部驅(qū)動的鉆進作業(yè)，確保尾管下至完鉆井深度，而且借助鉆柱中馬達產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力，沖刷和推動鉆柱越過巖架。

無極限尾管掛的選擇：選取了國內(nèi)首創(chuàng)的基于壓力平衡原理的無限排量循環(huán)尾管懸掛器，突破了傳統(tǒng)尾管懸掛器的中途循環(huán)壓力受限的瓶頸問題，在中途大排量、高泵壓循環(huán)時不會提前坐掛，尾管下到位后可正常坐。

采用CemSAIDS 固井軟件模擬套管下入受力分析，如圖3 所示，輔助指導(dǎo)套管下入分析，保證套管順利到位。

圖3 CemSAIDS 固井軟件模擬套管下入受力分析

2.2 精準(zhǔn)控壓固井技術(shù)引入

針對漏失嚴(yán)重井段，通過CemSAIDS 固井軟件輔助模擬ECD 模擬指導(dǎo)漿柱設(shè)計優(yōu)化，在保證前置液沖洗效果以及紊流沖洗時間的基礎(chǔ)上嚴(yán)格控制施工期間漏失層，目的層和井底ECD，并通過軟件計算邊壁切力指導(dǎo)在保證頂替效率的基礎(chǔ)上有效控制排量，控制ECD 等。

2.3 引入相應(yīng)的固井工藝

在鉆井期間，每500 m 進行一次短起下，處理井眼，保證巖屑及時處理出井眼。在下套管前要進行通井作業(yè)，分段循環(huán)，清潔井眼，下尾管過程中要嚴(yán)格控制下放速度，防止漏失發(fā)生，每500 m 打通一次，每1 000 m 循環(huán)一個裸眼容積，并分段用低比重低粘切泥漿置換環(huán)空泥漿，防止漏失發(fā)生。在易垮塌或大肚子位置定點循環(huán)，充分清潔井眼，頂替過程中，套管內(nèi)采用低比重漿體頂替，使套管漂浮提高居中度，提高固井質(zhì)量。

3 現(xiàn)場應(yīng)用情況

PH-ZG1 尾管掛設(shè)計為旋轉(zhuǎn)尾管掛和劃眼浮鞋配套使用，下套管過程中，在5 517 m 發(fā)生遇阻(該位置起下鉆期間頻繁遇阻，坍塌嚴(yán)重)，多次嘗試無法通過，開泵旋轉(zhuǎn)劃眼下套管，劃眼至5 600 m 恢復(fù)正常，共用大約5 h，旋轉(zhuǎn)下尾管掛和劃眼浮鞋的應(yīng)用保證了尾管順利劃眼通過了遇阻井段。PH12 井及PH15 井尾管掛設(shè)計為無極限尾管掛和一次性馬達配套使用，下套管過程中，在劃眼遇阻位置開泵劃眼通過(煤層位置起下鉆期間頻繁遇阻，坍塌嚴(yán)重)，無極限尾管掛和一次性馬達配套使用保證了尾管順利劃眼通過了遇阻井段，保證了施工的順利進行。

據(jù)固井軟件模擬，尾管下入過程受力分析，尾管下入可以順利到底，通過下套管過程數(shù)據(jù)分析與模擬數(shù)據(jù)相近，如圖4 和圖5 所示，軟件模擬有效指導(dǎo)了現(xiàn)場作業(yè)。

圖4 PH-ZG1 摩擦系數(shù)反演圖

圖5 KQT-B6S1 摩擦系數(shù)反演圖

通過精準(zhǔn)的控壓技術(shù)措施，并以軟件計算(漏失點和井底等位置ECD 計算，紊流沖刷時間，壁面切力計算)作為輔助，在保證前置液沖洗效果，以及頂替效率的基礎(chǔ)上精準(zhǔn)控制CED，并輔助與配套的套管下入技術(shù)，有效保證了后續(xù)8 口井的順利施工和保證套管順利到位，固井施工期間無漏失發(fā)生，固井質(zhì)量合格率100%，為后續(xù)作業(yè)提供了保障。

4 結(jié)語

(1)精確的控壓技術(shù)措施，輔助以CemSAIDS 固井軟件計算(ECD、紊流沖洗、避免切力等) 可以有效調(diào)整漿柱結(jié)構(gòu)，降低ECD，防止漏失發(fā)生。

(2)超深復(fù)雜井可以采用“旋轉(zhuǎn)尾管掛和劃眼浮鞋”或者無極限尾管掛和一次性馬達配套使用，劃眼通過遇阻位置，保證套管順利到位。

(3)打鉆過程有效的短起下等措施可以將長裸眼段巖屑及時清除，下套管前通井作業(yè)，分段循環(huán)；在下尾管過程中，嚴(yán)格控制下放速度，每500 m 打通一次，每1 000 m 循環(huán)一個裸眼容積；在大肚子位置定點循環(huán)等工藝，可以防止漏失和提高井眼清潔。