缅甸D区块YAGYI-1井防漏防窜固井技术

2015-12-17张君亚

西部探矿工程 2015年9期

关键词：排量固井水泥浆

孟浩，张君亚

（胜利油田清河采油厂，山东东营262714）

缅甸D区块YAGYI-1井防漏防窜固井技术

孟浩*，张君亚

（胜利油田清河采油厂，山东东营262714）

缅甸D区块地质构造复杂，漏失与气窜是D区块固井的主要技术难题。前期2口井的固井施工均发生了固井漏失，固井质量较差，对D区块的油气勘探顺利开展造成了很大的影响。在分析该区块固井技术难点基础上，系统优化了YAGYI-1井的固井施工设计及施工方案，为该区块的油气勘探工作打下良好基础。

缅甸D区块；固井；气窜；漏失

YAGYI-1井是缅甸D区块最深的一口探井，固井时存在高压油气层、地层漏失与垮塌严重、压力窗口窄等难题。井漏会造成固井水泥浆低返，而发生气窜，会造成层间封隔失效。在钻井堵漏技术难以突破的前提下，研究窄安全窗口下防漏防窜固井技术，从固井工艺及技术方面降低漏失和气窜的可能，保证固井质量及勘探进度已成为迫切的需求。

1 缅甸D区块固井难点分析

（1）井漏现象严重。D区块各井次漏失情况统计如表1所示。

表1 各井次漏失情况统计

（2）油气活跃，压力安全窗口窄。对密度和排量非常敏感，密度排量稍高就漏，稍低就涌。固井时水泥浆密度和顶替排量都受到了严格限制，不能使用大排量来提高顶替效率，压稳和防漏的矛盾很难解决。如PATOLON-1井二开完钻期间，钻井液密度高于1.84g/cm3就漏，低于1.82g/cm3就气侵严重；三开钻至2058m泥浆密度1.65g/cm3时，发生了井涌，关井后，套管压力高达10MPa，经分离器排气，点火后火焰高达3～4m，持续时间7～8h。

（3）井壁垮塌现象严重，井径极不规则。该区块各井次井眼扩大率垮塌与缩径现象共存，下钻遇阻、起钻挂卡，憋泵现象时有发生。水泥浆极易窜槽或憋堵，给固井施工安全和封固质量带来很多威胁。各井次井径扩大率见表2。

（4）套管居中度无法保证。如YAGYI-1X井Ø339.7mm套管，为防止扶正器破坏井壁泥饼，导致井漏，建设方决定在裸眼段不下套管扶正器，仅在上层套管鞋3根套管及井口2根套管各加入1个套管扶正器，裸眼井段没有使用套管扶正器，套管偏心，水泥浆极易发生窜槽。

（5）水泥浆密度受到限制。为防漏失，设计的水泥浆密度与钻井液密度基本接近，降低了水泥浆对钻井液的浮力，顶替效率受到影响。如PATOLON-1井Ø244.5mm套管固井前钻井液密度为1.84g/cm3，设计水泥浆密度也是1.84g/cm3。

（6）水泥浆失重后难以实现压力平衡。由于水泥浆密度与气层压力当量密度接近，水泥浆失重后，静液柱压力根本无法平衡气层压力，如果采用双级固井或尾管固井，固完后，由于要循环多余水泥浆，不能关井憋压候凝。易发生气窜，影响水泥环封隔效果，严重时会窜到地面，造成井口环空带压。

从以上分析可以看出，由于封固段长，井漏严重、井径极不规则，气层又非常活跃，固井难度大大增加，给水泥浆体系设计带来了很大的困难，提高固井质量的措施受到了极大的限制。

表2 各井次井径扩大率

2 主要技术措施

2.1 Ø339.7mm技术套管固井

（1）采用正、反注技术[1]。目的是降低下部井段的液柱压力，减轻下部井段的防漏难度，反注时还可以大排量，提高主力漏层以上井段的固井质量。考虑主要漏失层在445m左右，正注水泥设计返至500m，候凝24h后再从井口反挤水泥。YAGYI-1井正注反注施工数据见表3。

表3 YAGYI-1井正注反注施工数据表

（2）采用前导低粘切泥浆技术。由于钻井中频繁发生漏失，钻井液中堵漏材料多，粘切高，泥饼，固井前泥浆性能不能做大幅度调整。为提高顶替效率和两个界面的水泥胶结强度，采用前导泥浆技术，固井前先注入接触时间大于10min以上的前导低粘切泥浆，充分驱除井壁和套管壁的虚泥饼，并稀释冲洗井内粘稠钻井液。

（3）采用大量紊流冲洗液。以进一步冲洗井壁套管，使紊流接触时间达到7min以上，对防止窜槽，提高顶替效率有重要作用。YAGYI-1井实际注入密度1.09g/cm3冲洗液18m3。

（4）采用双密双凝水泥浆柱结构。采用1.60g/cm3低密度与1.85g/cm3高密度相结合，并在浆体中加入堵漏材料，形成的双密双凝堵漏水泥浆体系，降低静液柱压力，预防井下漏失，重点保证下部井段固井质量。

（5）采用紊流、塞流复合顶替技术[2]。由于井下条件限制，水泥浆无法达到紊流；采用塞流顶替，顶替排量过低，施工时间过长，施工安全得不到保证。起压前采用2.2m3/min排量顶替，使冲洗液达到紊流；起压后将排量降至1.0m3/min以下顶替，使水泥浆呈塞流上返。

2.2 Ø244.5mm技术套管固井

（1）提高地层承压能力。下套管前进行系统堵漏，根据地层存在裂缝和煤层的特点，采用锯末、谷壳、云母、单封、超细碳酸钙及复合堵漏剂等大小尺寸不同的材料进行堵漏，堵漏剂在压差作用下通过架桥、填塞压实堵塞漏失通道，以最大限度提高地层承压能力，并进行承压验证，保证固井时地层能承受预期的水泥浆柱压力。

（2）预置分级箍单级固井技术[3]。设计采用单级固井，水泥一次返至地面，但下入分级箍，如果固井过程中漏失严重，则打开分级箍，进行二级固井。分级箍位置下上层套管内1550m处。目的是延长水泥浆接触时间，提高顶替效率；施工完可以关井并适当加回压，有利于控制3196～3206m高压气层，预防气窜。

（3）采用前导低粘切泥浆技术[4]。在固井施工前30m3密度1.61g/cm3（与井内钻井液密度相同），粘度55s，具有良好的流动性先导浆钻井液，稀释冲洗井内粘稠钻井液。

（4）采用加重隔离液技术。以充分发挥隔离液对钻井液的浮力效应，实现“粘性推移”的塞流顶替，有效阻止钻井液和水泥浆混合起到关键作用，并防止使用冲洗液造成的液柱压力降低。YAGYI-1井使用密度1.63g/cm3隔离液18m3，塑性粘度35mPa·s，动切力25.1Pa。

（5）采用梯度密度水泥浆柱结构。在稠化时间上形成梯度，利用水泥在凝结过程中的时间差，来解决水泥浆因失重而压不稳产层造成的油气上窜问题；在水泥浆密度上形成梯度，来解决静液柱压力高的问题。不同密度注入数量的多少都经过认真计算，以保证浆柱当量密度尽可能低，同时又保证水泥浆失重后能压稳气层为依据。

（6）增强水泥浆的防窜性能。在水泥浆中加入防窜剂，使水泥浆在胶凝过程中膨胀压力，弥补水泥浆失重造成的压力降低。并优化水泥浆性能，使水泥浆呈直角稠化，尾浆防窜性能系数SPN仅为0.55，表明水泥浆防窜效果极好。YAGYI-1井Ø244.5mm技套固井尾浆稠化曲线见图1。

图1 YAGYI-1井244.5mm技套固井尾浆稠化曲线

2.3 Ø177.8mm尾管固井技术

（1）优选非渗透防气窜水泥浆体系[5]。非渗透降失水剂中的聚合物粒子可吸附自由水，并充填水泥颗粒间的孔隙，堵塞水泥内网架结构的孔隙，达到增加水泥浆抗气体侵入的阻力和非渗透能力，有效地阻止气体或地层流体的运移。YAGYI-1井Ø177.8mm套管采用双凝非渗透防气窜直角稠化水泥浆体系，两凝介面设计在4550m深度，两凝时间差控制在100min以上。

（2）采用封隔式尾管悬挂器固井工艺。

（3）采用低粘切先导泥浆。施工前注入紊流接触时间大于10min以上的先导钻井液30m3，先导钻井液的密度为1.98g/cm3，粘度小于70s,初切小于7Pa；充分驱除井壁虚泥饼，稀释井内钻井液。

（4）使用防漏隔离液。在隔离液中加入堵漏材料，堵漏胶粒进入地层孔隙后，与地层孔隙发生物理吸附，缩合成网状结构，在经过的井壁上吸附形成一个防漏屏蔽，起到防漏、堵漏作用。

（5）采用变排量顶替。施工期间，优化注替排量，控制好施工压力，采用变排量顶替，替浆前期采用1.6m3/min排量，尾浆出套管鞋后，逐渐降至0.5m3/min排量顶替，以尽可能提高水泥浆的顶替效率，削减固井漏失的风险。

（6）采用批混方式注水泥。用4017水泥车配浆，再用批混罐进行二次搅拌，由双机双泵水泥车再向井内泵注水泥浆，确保注入井内水泥浆密度均匀和水泥浆性能与室内化验相符，并保持施工连续，缩短施工时间。