139.7 mm套管内侧钻固井质量研究

罗永庆 周新华 范 勇 张 伟 董 庆

（中油大港油田井下作业公司 中国 天津 300283）

0 引言

大港油田的小井眼小间隙固井，受小井眼侧钻井钻头直径和完井套管直径匹配间隙较小的影响，固井时环空间隙小，固井过程中水泥浆上返摩阻大，环空当量密度大大增加，经常压漏地层，导致水泥浆漏失低返；另外固井水泥环薄、套管居中度差等因素造成水泥浆充填不均匀，也导致了水泥环极限应变能力小、抗冲击性能差、无法保证水泥环胶接界面的密封性能，不能满足侧钻井后期开发和投产的要求，许多侧钻井完钻之后均因固井质量差而被迫关井报废，固井质量的好坏成为了制约侧钻技术进步的一项瓶颈技术。

1 作业技术难点

1.1 环空间隙小，形成的水泥环薄

目前φ139.7mm套管内侧钻均采用φ118mm或φ120.6mm钻头钻进，完井采用φ101.6mm无接箍管材做油层套管，环空间隙仅8.2-12.7mm，远小于常规固井所要求的套管外环空的最小间隙值19mm，造成固井后的水泥环薄，抵抗外载能力差，易发生断裂和脆性破坏。

1.2 环空摩阻大，施工压力高

小井眼井流体通道窄，流动阻力增大，泵压高，小井眼小间隙固井作业的内摩擦系数相对较大，使环空水泥浆流动阻力增大，导致固井过程中泵压升高，甚至产生压漏地层和憋泵等事故。

1.3 套管居中度差

相关研究表明，套管在井眼中的居中度小于67%时，不管采用什么顶替方式均不能将环空的钻井液驱替干净，因此保证套管居中度非常重要。因小井眼小间隙的原因，采用刚性和弹性扶正器，均易造成环空不畅，憋漏地层。

1.4 水泥浆体系单一，无针对性

目前小井眼侧钻常用的纤维微膨胀水泥浆体系已不能解决现场出现的新问题，固井过程中的漏失、气窜问题无有效解决方案，因此必须针对不同区块的不同地层，结合钻井过程中出现的异常情况进行最终固井水泥浆体系的设计，开发出针对性强的防漏、防窜水泥浆体系，避免模式化，加强固井方案的针对性和有效性。

2 作业技术措施

小井眼侧钻固井是一项系统工程，其影响因素是多方面的，绝不可能靠解决单一技术问题来提高侧钻小井眼的固井质量，要综合解决多方面的问题才能解决目前大港油田小井眼侧钻井固井的技术难题。

2.1 首先是要解决窄间隙问题

通常所采用的方法是采用机械扩眼的方法将井眼直径扩大，以提高环空间隙问题，大港油田2003年在官919-2K等井曾采用机械扩眼工具进行了扩眼施工，但应用后发现扩眼工程费用高、周期长、风险大且扩眼后井径不规则等诸多不利因素，导致扩眼工艺很难在现场推广实施，因此应在固井用尾管类型的配套选择上进行研究，通过适当缩小尾管外径，增大尾管和地层间的环空间隙，使环空导流面积增大，可以大大降低水泥浆在上返过程中的摩阻，从而降低地层的承受压力，使其既可以满足后期开采和措施作业的需要。

2.2 水泥浆体系研究

针对目前大港油田的地质条件和小井眼固井作业过程中出现的问题，要分别针对常压小井眼地层、低压易漏地层、高含气三种地层类型设计开发针对性更强的水泥浆体系，而不能靠一套水泥浆体系来解决所有问题。主要思路是通过加强控制好水泥浆体的稳定性、流动性同时借鉴目前的纤维微膨胀水泥体系的设计理念，优选现场湿混性能好、防漏性强的纤维增韧材料形成防漏、堵漏性能更好的常规防漏水泥浆体系，解决常压地层小间隙固井防漏问题；针对低压易漏区块的漏失问题，从水泥浆密度上做文章，开发研制小井眼低密度水泥浆体系，通过降低水泥浆密度来减小地层承压，同时保证水泥石抗压强度满足封固要求；针对高压、高含气层，一方面开发研制密度可调的加重隔离冲洗液，降低因采用清水隔离液引发窜流的机率，另一方面，开发防气窜效果好的小井眼胶乳水泥浆体系，控制气窜的发生。

2.3 小井眼小间隙固井方案路线图2.4 开发密度可调式专用隔离液

过去小井眼固井采用清水作为隔离液，由于其相容性好，冲洗效果好，价格便宜，现场广泛使用。但存在清水粘切低，失水量大，携屑能力差，隔离效果差等问题。

开发密度可调式隔离液，要求除有效隔离开钻井液和水泥浆外，还要具有悬浮固相颗粒，防止井塌，抑制井漏等多方面作用。开发出的密度可调式隔离液（BCS）基本组成为：由BCS-020S悬浮剂、BCS-021L稀释剂和BCW-600S加重剂组成，应用中可根据具体要求，通过调节外加剂比例和加量来控制隔离液性能，密度范围可以控制在1.0-1.9g/cm3之间可调。

表2 BCS隔离液的流变参数（30℃）

2.5 研发封隔式尾管悬挂工艺

为解决侧钻井尾管固井后水泥下沉的问题,可采用封隔式液压尾管悬挂器(如图1)。封隔式液压尾管悬挂器主要由液压尾管悬挂机构和送入工具总成组成：

图1 封隔式悬挂器结构组成

该工具结构合理、安全可靠,具有密封性能好、流道面积大、耐高温高压的特点,能有效实现封隔器的悬挂锚定和解封丢手,采用封隔式尾管悬挂工艺可以解决固井候凝过程中灰浆下沉低返及水泥浆被高压窜流顶出的问题，提高压溢流区块的固井成功率。

3 应用情况

截至到2010年12月，φ139.7mm+φ95.25mm尾管管柱配套技术在大港油田共应用71口井，经后期作业检验该套管可以完全满足后期投产、作业的要求。

针对小井眼小间隙固井要求应用的BCE-200S常规防漏水泥浆体系、低密度高强度水泥浆体系、胶乳防窜水泥浆体系及BCS隔离液。现场应用33井次，一次固井合格率90.9%，经二固补救合格1井次，总固井合格率93.9%。其中BCE-200S常规防漏水泥浆体系现场应用14井次，总有效率达85.7%；低密度高强度水泥浆体系现场应用13井次，水泥浆浆体密度1.45-1.60g/cm3可调，总有效率达92.3%；胶乳防窜水泥浆体系现场应用了6井次，总有效率达100%；BCS隔离液现场应用6井次，隔离液密度1.20-1.55g/cm3可调。

4 结论及建议

4.1 BCE-200S常规防漏水泥浆体系，水化性能好，便于现场批混，浆体性能稳定，失水低，防漏性能好。

4.2 漂珠低密度高强度水泥浆体系，密度可以1.30-1.65g/cm3之间调节，降低了固井过程中的地层承压，水泥石抗压强度≥14MPa，可以完全满足油气层后期作业的要求。

4.3 胶乳不渗透防窜水泥浆体系，降低了水泥浆摩阻，提高了水泥石的韧性等机械性能，水泥浆失水≤50ml，静胶凝强度发展过渡时间小于25min，具有较好的防气窜能力；

4.4 密度可调式BCS隔离液，隔离效果好、携屑性能强、稳定井壁效果好，密度可通过加重剂用量在1.0-1.9g/cm3之间调节；

4.5 φ139.7mm套管侧钻完井的φ95.25mm特种套管，使环空间隙提高到12.7mm，环空截面积增加30%,降低摩阻达30%以上，降低了固井漏失风险，套管居中程度高，大大提高了固井质量。

4.6 建议推广封隔式尾管悬挂器或可膨胀式性尾管悬挂器完井，两者都可以实现悬挂器部位的环空密封，防止固井后水泥浆外溢或漏失，且后者还可以实现固井过程中固井管柱活动，提高顶替效率。

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