盐膏层固井技术在塔河油田的应用——以TK1127井为例

尹 飞，高宝奎(中国石油大学(北京)石油工程学院，北京 102249)

张 进(中石油冀东油田分公司，河北 唐山 063000)

周礼海(中石化华北石油局井下作业公司，河南 郑州 450042)

盐膏层固井技术在塔河油田的应用
——以TK1127井为例

尹 飞，高宝奎(中国石油大学(北京)石油工程学院，北京 102249)

张 进(中石油冀东油田分公司，河北 唐山 063000)

周礼海(中石化华北石油局井下作业公司，河南 郑州 450042)

盐膏层的塑性蠕动容易导致缩径、井壁坍塌，盐膏层的溶解会污染水泥浆，从而导致套管下入困难、水泥环质量下降和套管挤毁等固井问题。在分析盐膏层特点和固井难点的基础上, 以塔河油田TK1127井为例，阐述了盐膏层固井工艺技术。现场应用表明，利用该技术能够对盐膏层井段进行有效封固。

盐膏层；固井技术；尾管串设计；水泥浆性能

在我国盐膏层分布广、埋藏深，在第三系、石炭系和寒武系地层均有出现。盐膏层是指主要由岩盐(碱金属和碱土金属氯化物)和石膏(硫酸盐)组成的地层，可分为纯盐岩层和盐、膏、泥复合盐层，其具有如下特点：①强度很低，一般为5～16MPa；②泊松比较高，少数甚至接近0.5；③强度和弹性模量随温度升高呈减小趋势，泊松比随温度增高呈增大趋势；④温度和应力水平升高可使岩盐的蠕变速率增加[1]。塔河油田石炭系盐膏层具有埋藏深(5200～5600m)、厚度大(80～400m)、压力高、层间变化大和塑性变形严重的特点，容易导致其含盐泥岩垮塌，这严重影响了固井施工作业。如何提高盐膏层固井质量，成为需要迫切解决的重要问题[2]。为此，笔者对盐膏层固井技术在塔河油田的应用进行了研究。

1 盐膏层固井难点

1.1地层压力高

盐膏层大多出现在深部地层，由于上覆地层压力高和盐膏层的可塑性，必须用较高密度的钻井液以平衡盐膏层的压力，同时固井中需要有高密度的水泥浆以实现水泥凝固过程的压稳，这增加了井漏风险。

1.2对水泥浆性能要求苛刻

盐膏的溶解和蠕动会影响水泥浆的稳定性。在不同温度和浓度条件下，盐溶液对水泥浆流动性、稠化时间和水泥石强度产生复杂影响，例如，当盐的浓度大于14.5%时，其早期强度损失达38.0%[3]。

1.3替浆效果差

盐膏层易出现缩径、井壁垮塌等复杂情况，导致井眼质量变差，而缩径的井眼不利于套管居中，此外钻井液与水泥浆的密度差较小时容易窜槽混浆。上述情况造成固井时顶替效果差，从而难以形成良好的均布水泥环[4]。

1.4严重影响套管强度及寿命

盐层蠕动会破坏水泥环，导致套管极易被挤毁，从而严重影响后续作业和油井寿命，甚至使井报废。如塔河油田的S106井在盐下层钻进时，上部250.8mm技术套管被挤毁，严重影响了正常钻进及产层套管的顺利下入[5]。

2 盐膏层固井工艺技术

2.1优化水泥浆体系

优化水泥浆体系时，应注意如下几方面：①盐膏层蠕变速率的检测和控制，通过该步骤可以确定合理的水泥环早期强度和下套管时间。②选配抗盐水泥浆体系。半饱和或欠饱和的盐水水泥浆不会由于盐膏层的溶解而促凝，且水泥的早期强度发展较快，因而可使井壁稳定。由于水泥浆体系需要满足合理的稠化时间、沉降稳定性和较高流动性等要求，且水泥石在温度超过110℃时会出现强度衰退现象，因而应通过加入抗高温稳定材料(硅粉)来解决上述问题。③使用多凝水泥浆体系。对于长封固段的盐膏层固井，可以利用双凝或多凝的水泥浆柱组合，使前部水泥浆的稠化时间相对延迟而避免失重，实现从井底向上的分段凝固。

2.2采用高抗挤强度的套管串

盐岩层蠕变产生塑性流动，地层上覆压力会部分或全部作用在套管上；在构造活动活跃区，远比上覆压力大的构造应力作用于套管上[6]，上述情况导致普通套管很难抵御盐膏层的外挤力。因此，应在盐膏层井段采用具有高抗挤强度的套管，包括高钢级套管、厚壁套管和双层组合套管。此外，应通过在套管串上合理布置扶正器、旋流发生器等提高套管的居中度，从而形成一个完整的水泥环以消除不均匀载荷对套管的损坏。

2.3运用平衡压力固井技术

图1 塔河油田TK1127井井身结构

采用平衡压力固井技术时，注替水泥浆过程产生的环空液柱组合的压力应小于最薄弱地层的破裂压力,为避免驱替水泥浆到达设计位置后在凝固失重条件下受油气侵窜，要求其静液柱压力梯度值大于地层孔隙压力梯度值。

2.4提供稳定规则的井眼

稳定规则的井眼是封固好盐膏层的前提条件。在易缩径的地层钻进时，采用特殊的钻头和钻具结构，在固井前应进行扩眼通井，以增大盐膏层井段的井眼直径，利于套管的顺利下入和形成完整水泥环。

3 应用实例

为了对塔河油田TK1127井三开次的盐膏层井段进行有效封固，防止盐膏层蠕变挤毁套管，实现安全钻进或开采，采用尾管悬挂固井方法，固井设计原则是封固盐膏层及其他裸眼地层和重叠段。一开、二开采用单级固井，三开采用悬挂尾管固井，且尾管与技术套管应重叠150m。盐膏层位于5237～5343m处，应进行液力扩孔，扩孔井径不小于355.6mm。塔河油田TK1127井的井身结构如图1所示。

3.1尾管串设计

设计如下尾管串结构：浮鞋(TP-FJ)+2根273.1mm×TP140V×26.24mm×TP-FJ套管+浮箍(TP-FJ) +2根273.1mm×TP140V×26.24mm×TP-FJ套管+浮箍(TP-FJ)+2根273.1mm×TP140V×TP-FJ套管+球座(TP-FJ)+变丝套管(TP-FJ×VAM-MUST)+273.1mm×VM140HC×26.24mm×VAM-MUST套管串+变径套管(273.1mm×VAM-MUST×244.5mm×BTC)+244.5mm×11.99mm×TP110T×BTC套管串+244.5 mm×11.99×TP110S×BTC套管串+悬挂器+送放钻具。经计算，尾管浮重140.1t，钻杆浮重94.3t，总浮重234.4t。采用大陆架公司生产的 SSX-AS型∅339.7×∅244.5(13in×9in)悬挂器，最大拉伸负荷为240t，密封能力大于25MPa。

3.2水泥浆体系设计

领浆封固井段2948～5000m，用量为93.7m3；尾浆封固井段5000～5363m，封固至盐层以上237m，用量为23.22m3。水泥浆体系性能设计如表1所示。隔离液配方：300g H2O+36g NaCl+5g TAS155+9g TPF78L+470g SiO2+15g MS；隔离液密度：1.65g/cm3。

表1 水泥浆体系性能设计

3.3施工流程

塔河油田TK1127井固井施工流程如下：①固井管线试通水，试压25MPa；②注冲洗液8.0m3，密度1.09g/cm3，放回水，验证加压凡尔密封性；③注隔离液8.0m3，密度1.65g/cm3；④注水泥浆领浆100m3，控制水泥浆密度(1.65±0.02)g/cm3；尾浆25m3，控制水泥浆密度(1.92±0.02)g/cm3；⑤释放钻杆胶塞；⑥钻井队泥浆泵替浆，水泥车注后置液1.0m3，控制排量1.2～2.0m3/min，替浆先替密度1.40g/cm3，钻井液46m3，再替密度1.66g/cm3的钻井液72.68m3，替浆累计至30m3时，降低排量至1.0m3/min左右，待大小胶塞复合后，根据施工压力调整排量，共替118.68m3，到量前5m3降排量，到量如未碰压，进行适当附加后停泵；⑦放回水，卸水泥头，起出全部钻具，候凝60h探扫水泥塞。

3.4施工效果

对塔河油田TK1127井三开次的盐膏层井段进行封固后，综合评定盐膏层固井质量为良，能够防止盐膏层蠕变挤毁套管，从而实现下一步安全钻进或开采。

4 结 语

盐膏层具有塑性蠕变、易垮塌等地质特点，严重影响了正常钻进和固井质量。为此，设计了盐膏层固井工艺技术，包括优化水泥浆体系、采用高抗挤强度的套管串、运用平衡压力固井技术和提供稳定规则的井眼。利用该技术对塔河油田的TK1127井三开次的盐膏层井段进行封固后，综合评定盐膏层固井质量为良，保证了盐膏层施工作业的安全。因此，该技术具有推广应用价值。

[1]黄李荣.塔河油田盐膏层固井工艺技术研究[J].石油钻探技术，2004，32(3)：21-23.

[2]鲁小辉，杨兆中.塔河油田盐膏层钻井工艺探讨[J].四川文理学院学报(自然科学版)，2009，19(2)：119-121.

[3]黄李荣.塔河油田盐膏层固井工艺技术研究[J].石油钻探技术，2004，32(3)：21-23.

[4]陶世平，段保平.盐膏层固井技术探讨[J].吐哈油气,2007,12(1)：70-76.

[5]张克坚，王元敏，李银海，等.哈萨克斯坦滨里海盆地巨厚盐膏层固井技术[J].石油钻探技术，2008，36(6)：82-85.

[6]刘超，周训耀.固井工程中盐膏层蠕变危害分析[J].重庆科技学院学报(自然科学版)，2011，13(1):22-24.

[编辑] 李启栋

TE256

A

1673-1409(2012)05-N096-03

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.05.031

2012-02-24

国家油气重大专项(2011ZX0509)。

尹飞(1985-)，男，2009年大学毕业，硕士生，现主要从事油气井完井工艺及工具方面的研究工作。