筛管顶部双级固井在哈萨克斯坦热迪拜油区的应用

郭新超 张新文 翟亚锋 杨 睿

（西部钻探钻井工程技术研究院，新疆克拉玛依 834000）

筛管顶部双级固井在哈萨克斯坦热迪拜油区的应用

郭新超 张新文 翟亚锋 杨 睿

（西部钻探钻井工程技术研究院，新疆克拉玛依 834000）

热迪拜油区地层含有天然裂缝，微裂缝较为发育，承压能力弱，固井水泥封固段垂深较大，虽然在一定程度上调整了水泥浆密度，但采用常规固井方式施工的多口井仍然出现了严重漏失，无法保证固井质量。针对该区块固井遇到的问题，引入筛管顶部双级固井有效地解决了此类漏失问题。从筛管顶部双级固井的配套工具和施工工艺上介绍了该类型固井方式的适用井况、施工流程和相关工艺、工具要求，为同类井施工提供有益的借鉴。

双级固井；分级注水泥；封隔器；低压；裂缝性漏失；哈萨克斯坦

哈萨克斯坦热迪拜油区地层普遍具有低压易漏失的特点。该油区垂深1 100～1 200 m处有多个纵向裂缝漏失层，漏失类型为自然裂缝性漏失，致使该井段承压能力极弱，且油层垂深一般大于1 800 m，因此，固井作业必须要考虑该处的封固问题［1］。热迪拜油区前期采用三开井身结构完井，需要下入技术套管，后采用二开结构。但二开井身结构固井作业时，面临一次封固井段长、地层压力复杂、封固段温差梯度大、顶替效率低等技术难题［2］，无论是常规固井还是其他特殊工艺固井，均出现了严重漏失，无法保证固井质量。为满足热迪拜油区固井需求，在多次试验论证的基础上，提出了一种新型的固完井工艺方法——筛管顶部双级固井。多口井的试验结果表明，该固井工艺方法完全能够满足该类型地层和井型的固完井作业要求。

1 筛管顶部双级固井工艺原理和技术特点

1.1 筛管顶部注水泥固完井工艺

该项技术采用封隔器、分级箍等配套工具，实现对油层上部复杂地层的套管固井，油层段直接筛管完井，同时筛管段可以根据具体情况安装若干裸眼封隔器，封隔泥岩等复杂地层，生产管柱尺寸上下一致，方便后期作业［3］。采用筛管完井，可相应提高水平井产量［4］。

1.2 筛管顶部双级固井作业工艺

筛管顶部双级固井是一种同时使用2个分级箍和1个封隔器的筛管顶部注水泥工艺。其原理是在常规筛管顶部固井的基础上，在需要注水泥进行封固的套管柱中再增加1个二级分级箍，此分级箍的位置一般选择在易漏失地层的顶端位置。前期采用和常规半程固井相同的作业工艺，但一级水泥返高位置由二级分级箍位置确定，此返高要略浅于二级分级箍下深。施工时，首先涨封管外封隔器封堵套管和井壁之间的环形空间进行一级完井，然后进行二级完井中一级分级箍的开孔、注水泥、关孔作业，等待水泥初凝，最后利用上端增加的分级箍再进行三级完井。该工艺所需特殊工具如图1所示，入井管串见图2。

图1 筛管顶部双级固井特殊工具

图2 筛管顶部双级固井管串

1.3 技术特点

常规筛管顶部固井中，若管外封隔器所在位置垂深较深，水泥浆需要返到井口或者返深较浅，就会造成固井作业时，一次水泥浆封固段过长，在地层承压能力有限的情况下，增大了漏失风险；同时对于垂深温差梯度大的地层，长封固段的温度变化影响同一类型水泥的胶结质量，进而无法保证固井质量［5］。

筛管顶部双级固井相对于上述工艺具有以下优点：（1）筛管顶部多级注水泥，有效解决了一次封固段过长产生的漏失；（2）分多次注水泥固井可以针对不同井段温度分布，调配相应的水泥浆体系，提高固井质量。

2 关键技术

2.1 封隔器、一级分级箍、二级分级箍的选配组合方案

2.1.1 分级箍的选型 目前固井用分级箍大致可分为机械式和压差式。机械式是通过开重力塞利用重力开孔，或者重力塞落到开孔座后，直接憋压完成分级箍的开孔作业。压差式则是利用开孔套两端面积差产生的承压差进行开孔作业［6］。由于一级分级箍所在井段位于油层顶界附近，对于定向井和水平井来说该处井斜较大，不能利用机械分级箍的重力式开孔，因此一级分级箍必须选用压差式；而二级分级箍所在井深较浅，通常位于直井段或者井斜很小处，则可以使用机械式。

2.1.2 施工压力匹配 筛管顶部双级固井从工艺流程上共需要以下几个压力：①可循环盲板承压能力；②封隔器涨封填充的开启压力；③封隔器的填充极限压力；④压差式分级箍的开孔压力；⑤压差式分级箍的关孔压力；⑥机械式分级箍的开孔压力；⑦机械式分级箍的关孔压力；⑧套管安全承压能力。其压力匹配应满足：②＜③＜④＜①＜⑧；⑦＜⑥＜①；⑤＜④。较多的压力级差对工具可靠性有较高的要求。

2.2 胶塞通过性优化设计

由于采用了图2管串结构中所示的免灌浆的可循环盲板，封隔器的涨封、压差式分级箍的开孔都需要投掷图1中的压差式分级箍的开孔塞，同时压差式分级箍的关孔需要投掷压差式关孔塞，那么就存在上述两个胶塞能否安全通过管串上端的二级机械式分级箍的问题。通过对胶塞的胶翼硬度和分级箍结构进行多次调整试验，保证了两个胶塞可靠通过，不会导致机械式分级箍提前开孔。由于关孔塞同时具有替浆塞的作用，还应保证关孔塞的替浆彻底性。

3 现场应用实例

热迪拜油区共施工此类井8口，声幅测井显示，全井固井段固井质量合格。以4405井为例，介绍筛管顶部双级固井在该油区的应用情况。4405井是二开结构水平井，一开Ø331.2 mm钻头钻至568 m，Ø244.5 mm表套下深567.5 m，表层固井水泥返至地面；二开Ø215.9 mm钻头钻至2 302 m，Ø168.3 mm油层筛管段长300 m，需要固井段为0～1 998 m，水泥返至地面，封固段最大垂深1 825 m。在钻井过程中于1 100 m和750 m有两处严重的漏失层，进行过堵漏作业，但堵漏效果并不理想。

3.1 入井管串组合

引鞋+ Ø168.3 mm筛管+可循环盲板+封隔器+Ø168.3 mm套管+液压分级箍+ Ø168.3 mm套管串+机械分级箍+ Ø168.3 mm套管。斜井段每20 m、直井段每30 m安放1只扶正器。

3.2 施工过程

（1）释放压差式分级箍开孔塞，开泵送至可循环盲板位置，封堵可循环盲板，井口憋压11～15 MPa，涨封和关闭管外封隔器。

（2）继续憋压至18 MPa，压差式分级箍开孔，进行二级完井一级注水泥作业。

（3）释放压差式分级箍关闭塞，替浆并关闭压差式分级箍的循环孔。

（4）投掷机械式分级箍重力塞，打开机械分级箍循环孔。

（5）等一级水泥浆凝固。

（6）进行三级完井二级注水泥作业。

（7）释放机械分级箍关孔塞，替浆并憋压6 MPa，关闭机械分级箍循环孔，施工完毕。

4 结论

（1）筛管顶部双级固井作为一种较为罕见的固完井方式，有效地解决了哈萨克斯坦热迪拜油区的固井难题，可以供具有类似情况的油区借鉴。

（2）该技术对所用固完井工具的可靠性提到了一定高度，保证工具100%可靠、对入井工具有效保护成为施工成败的重要前提。

（3）如果遇到漏失层位更多，需要进行更多级的筛管顶部固井工艺，还需要后期在固完井工具、配套水泥浆、施工工艺上进行进一步深入的研究。

［1］杨春和， 张春明， 靳先忠.大庆葡南油田三、五断块调整井固井技术［J］.石油钻采工艺， 2011，33（2）：42-45.

［2］王志刚， 韩卫华， 佟刚.双级防气窜固井技术在也门Judayaah-1 井中的应用［J］.石油钻采工艺， 2011，33（2）：38-41.

［3］信廷富， 张宏军， 王建仓， 等 .海相油气田超深井完井固井技术［J］.石油钻采工艺， 2008，30（2）：14-18.

［4］陈养龙， 田邵臣， 李忠庆， 等 .低压易漏固井技术［J］.断块油气田， 2001， 8（5）：60-63.

［5］陈超， 何青琴， 何世明， 等 .双级固井关键工艺［J］.钻采工艺， 2009， 32（4）：14-16.

［6］王小利， 李恒明， 于珊.分级注水泥装置的使用及推广［J］.西部探矿工程， 2007（1）：62-63.

（修改稿收到日期 2013-04-10）

Application of screen top double stage cementing in Dubai Kazakhstan

GUO Xinchao, ZHANG Xinwen, ZHAI Yafeng, YANG Rui
（Drilling Technology Research Institute of Xibu Drilling Engineering Company Limited,CNPC,Karamay834000,China）

Nature fractures scattered in Dubai oilf i eld and well-developed micro fractures cause poor bearing capacity of formation and long cementing section. Many wells treated by conventional cementing method still encounter serious leakage even though the mud density adjusted in certain degree. So the cementing quality is unable to obtain guarantee. Aiming at the cementing problem in this block, screen top double stage cementing technology was introduced to solve this leakage problem effectively. Based on the supporting tools and construction technology of screen top double stage cementing, the applicable well condition, construction process and related technology and tools of this type cementing method were recommended to provide a useful reference for similar well construction.

double stage cementing; multiple stage cementing; packer; low pressure; fractured leakage; Kazakhstan

郭新超，张新文，翟亚锋，等.筛管顶部双级固井在哈萨克斯坦热迪拜油区的应用 ［J］. 石油钻采工艺，2013，35（3）：42-44.

TE256

B

1000 – 7393（ 2013 ） 03 – 0042 – 03

郭新超，1982年生。在读硕士研究生，主要从事固完井现场技术服务和工具研发工作，工程师。电话：0990-6883940。E-mail:284168808@qq.com。

〔编辑

朱 伟〕