TK4XX尾管固井事故原因及对策分析

齐恒之 邳进达 苗金峰

(1.中海石油(中国)有限公司天津分公司康菲联管会 ， 北京 100027； 2.中海油田服务股份有限公司钻井事业部， 天津 300452；3.中海油田服务股份有限公司油田生产事业部， 天津 300452)

塔河油田深井尾管固井，环空间隙小导致固井时漏失和顶替效率低下[1-3]，因此尾管固井风险大、难度高。塔里木TK4XX井9-58技术套管下深3 912.5 m， 8-12″井深5 419.7 m，7″尾管下深5 416.2 m，尾管顶部3 670 m，泥浆比重1.32 g·cm-3，水泥为“嘉华‘G’级+35%硅粉”。在7″尾管固井作业过程中，由于泵压升高无法按照设计完成替浆，导致套管内留有水泥塞1 005 m。

1 固井施工过程

表1 固井施工过程

固井作业结束后决定起钻，在起第一根短钻杆时指重表显示由90 t上升到150 t再降到90 t(钻具实际重量为90 t)。根据实际替泥浆量的计算，预计环空外有水泥浆625 m左右(水泥浆返到4 791 m)，7”套管内有水泥塞1 083 m左右。

2 事故原因分析

2.1 水泥浆“闪凝”分析

为了确保安全施工，首先在实验室进行水泥浆实验，施工前后的实验数据如表2、表3、表4所示。

表2 施工前实验室稠化时间 min

表3 配水大样稠化时间 min

表4 施工后水样稠化时间 min

现场取水泥样品在水浴锅内养护,经检查,时长达5 h后仍可流动。从以上实验数据可以排除水泥浆发生“闪凝”的事故原因，因为施工时间远远短于施工前后的稠化时间复查结果。替泥浆后期，泵压逐渐升高而非突然升高，且当替泥浆造成憋压并放压回零后，井口仍有时断时续的泥浆返出。在起出送入工具时，悬重由90 t上升到150 t，然后突然下降到90 t，而实际钻具悬重应为90 t，从替量上判断水泥浆一定未返至尾管顶部,造成卡尾管送入的只能是返到尾管顶部的岩屑和泥饼混合物。在钻套管内水泥塞时，当下钻到水泥塞顶部后开泵循环出细钻屑约600～800 kg，说明在尾管悬挂器位置以上有大量的岩屑和泥饼，因此判断环空发生堵塞。

2.2 环空堵塞原因分析

清洁的井眼是保证固井作业顺利的基础条件[4-8]。本次固井前循环泥浆只有47 min，循环一周需要约108 min，在未循环完全的情况下实施了固井作业，这为固井失败埋下了隐患。

为保证水泥浆与地层有良好的胶结而创造有利条件，对长裸眼井段进行有效冲洗，提高顶替效率，设计冲洗液用量20 m3(淡水+CW-1，比重1.03 gcm3)；采用长段高黏隔离液8 m3(淡水+CSP1+CSP2，密度1.03 gcm3，黏度120 s)，以确保有效携带由冲洗液在高返速条件冲洗下来的泥饼和岩屑；为提高顶替效率而设计的高效冲洗液用量偏大，冲洗液用量超过关键封固井段的环空容积，造成冲洗后的泥饼和岩屑增多。

固井设计采用双速顶替技术，开始替泥浆至内外压差平衡前采用高速顶替，要求环空返速大于1.2 ms，内外压差平衡后降泵速并采用低速顶替，在钻杆胶塞到达套管胶塞位置时降低排量，致使由冲洗液带起的泥饼和岩屑在环空中和尾管顶部下沉回落并逐渐堆积，造成环空堵塞。

另一个原因是对井下地层特性认识不足，没有充分制定针对新井地层特性的技术措施。忽略了冲洗液对敏感性地层的破坏作用，井眼中的水敏地层遇到大量冲洗液时发生剥落和坍塌而引起环空堵塞，另外冲洗液和隔离液的携砂能力较弱，给固井作业埋下了安全隐患，最后导致固井事故。

3 改善固井作业质量的措施

(1)尾管的固井作业，固井前必须至少循环两周，确保井眼干净稳定后才能进行固井作业。循环的最大排量按钻井时环空的最大返速计算，固井替浆的排量原则上不能超过固井前循环泥浆的最大排量。

(2)新地区的固井作业，应对其地层、岩性进行调研和了解。当存在水敏性地层，井段固井，时少用或不用普通冲洗液(包括清水)，应使用对地层具有抑制性能的冲洗液和隔离液。当存在对应力敏感或易垮塌地层时，必须调整冲洗液和隔离液的用量，并根据井况调整隔离液的密度，保证固井全过程作用于该类地层的压力不得低于引起地层坍塌所需的压力。

(3)裸眼段比较规则的固井施工，应始终保持以允许的最大排量替浆，而不采用低返速技术替浆。只有当井内存在严重“糖葫芦”状井眼或易漏失地层的情况下，才采用低返速替浆。

(4)在固井施工过程中，应使泥浆泵、固井泵和水泥头通过“三通”相互连接，确保泥浆泵和固井泵能随时向井内泵送液体，以保证施工的连贯性和处理事故的及时性。

(5)为强调提高顶替效率而进行的前置液的设计技术在有水敏地层和规则井眼下的应用应进一步改进和完善，即冲洗液不应超过关键封固井段的环空容积。

(6)应加强对水敏性地层的性能和适合于水敏性地层的前置液性能的研究工作，即要求冲洗液在满足冲洗液的效能及满足冲洗效果的前提下接近泥浆滤液的性能。

4 结 语

通过本文研究，提出以下对于尾管固井的认识和建议：

(1)清洁的井眼是保证固井作业顺利的基础条件。

(2)应加强适合于水敏性地层的前置液性能的研究。

(3)综合考虑地层特性、固井液性能、固井工艺等多种因素进行固井作业。

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