哈法亚油田生产套管固井技术分析

夏元博，邹建龙，曾建国，张雯斐，熊钰丹（1.中国石油天然气集团公司天津中油渤星工程科技有限公司，天津 300451；2.中国石油天然气集团公司钻井工程重点实验室固井技术研究室，天津 300451；3.油气钻井技术国家工程实验室固井技术研究室，天津 300451）



哈法亚油田生产套管固井技术分析

夏元博1，2，3，邹建龙1，2，3，曾建国1，2，3，张雯斐1，2，3，熊钰丹1，2，3
（1.中国石油天然气集团公司天津中油渤星工程科技有限公司，天津 300451；2.中国石油天然气集团公司钻井工程重点实验室固井技术研究室，天津 300451；3.油气钻井技术国家工程实验室固井技术研究室，天津 300451）

伊拉克哈法亚油田储层段天然裂缝发育，且堵漏作业成功率较低，漏失井固井成为生产套管固井面临的主要问题。作业方提出的“单级固井、双级准备”等一系列技术措施，克服了漏失井井眼准备不充分、提高顶替效率难等难点，有效保证了储层段固井质量。基于哈法亚油田生产套管固井地质、工程条件，从工艺方案、环空流体结构、顶替参数方面分析该油田固井技术措施取得成功的内在机理，以期对其他油田漏失井固井技术方案制定提供借鉴。分析表明：固井面临固井段严重漏失井况、井眼准备无法充分完成时，确保管柱不贴壁、采用“冲洗液+低稠度领浆+高稠度尾浆”的浆体结构、加大冲洗液和低稠度领浆的用量、目的层段固井壁面剪应力接近15 Pa，可保证漏失井漏层以下井段固井质量满足开发要求。

固井；生产套管；漏失；哈法亚油田

0　引言

伊拉克哈法亚油田储层段由上而下发育Jeribe，Upper Kirkuk，Sadi，Tanuma，Khasib，Mishrif，Nahr Umr，Yamama等8个储层，最大埋深4 300 m，主力储层为Mishrif和Nahr Umr层。目前主要采用三开井身结构，φ244.5mm技术套管下至Jeribe层顶界 （深约1900m）。油层段采用直井、定向井或水平井进行开发，φ215.9 mm钻头钻进，φ177.8 mm套管分级固井。该油田储层段天然裂缝发育［1］，且堵漏作业成功率较低，漏失井固井成为生产套管固井面临的主要问题。作业方提出的“单级固井、双级准备”等一系列技术措施，克服了漏失井井眼准备不充分、提高顶替效率难等难点，有效地保证了储层段固井质量。本文基于哈法亚油田生产套管固井地质工程条件，从工艺方案、环空流体结构、顶替参数3方面分析总结该油田固井成功的经验，将为其他油田漏失井固井技术方案制定提供借鉴。

1　固井工程条件

1.1主要固井难点

1.1.1地层漏失

哈法亚油田储层段主要为灰岩地层，天然裂缝、溶洞发育，漏层主要集中于2 000～2 400 m井段，其他层位存在不确定漏层。由于裂缝连通性好、地层存在溶洞，承压堵漏工作的难度极大，最长单井堵漏作业达22 d，仍未见明显效果，因此，固井作业过程中严重漏失、失返现象频发（见表1）。

表1　固井过程严重漏失情况部分统计

1.1.2井眼准备困难

考虑到地层严重漏失，承压堵漏成功率较低，长期堵漏可能造成井眼条件恶化，固井前一般不再专门进行承压堵漏工作［3］，故漏失井的井眼准备工作无法充分开展，如模拟套管刚度通井、循环钻井液、钻井液性能调整等，导致管柱居中度、井眼清洁难以保证，提高顶替效率困难［4-7］。

1.2固井有利条件

1.2.1井径规则

哈法亚油田储层主要为碳酸盐岩底层，除漏层段外，主力层井段井径一般较为规则（见图1），“大肚子”和“糖葫芦”井眼较少，为保证固井顶替效率提供了有利条件［9-11］。

图1　井径曲线

1.2.2井径扩大率小

哈法亚油田储层井径扩大率较小，一般在5%左右。在井眼较小的前提下，考虑套管接箍对管柱的扶正作用，即使1只扶正器不加，一般管柱居中也能保持在30%左右（见图2），套管不至于严重贴壁，为提高顶替效率预留了空间。同时，井径扩大率小也减小了井底沉砂的风险。

图2　套管接箍对管柱的扶正作用

2　固井主要技术措施及分析

2.1工艺方案

综合考虑哈法亚油田固井工程特点，为节约钻时成本、保证储层段完全封固，生产现场提出了“单级固井、双级准备”的φ177.8 mm套管固井工艺方案。即：在套管柱上预置分级箍 （分级箍位于上层套管鞋以上100～200 m），按照一次固井的水泥浆量实施第一级固井；如果水泥浆返至上层套管鞋以内，则不再继续进行二级固井施工，否则，按分级固井工艺继续完成二级固井施工。

“单级固井、双级准备”固井方案在固井漏失发生时，较多的水泥浆量能够将产层段完全充填，满足开发的最低要求。同时，水泥浆对偏心环空中钻井液长时间顶替可在一定程度上提高固井顶替效率。

2.2液柱结构

一级固井主要采用7 m3密度1.0 g/cm3的冲洗液+ 1.4/1.6 g/cm3领浆（返至井口）+1.6/1.9 g/cm3尾浆（返至Mishrif顶部）的环空液柱结构，二级固井主要采用7 m3密度1.0 g/cm3的冲洗液+1.6/1.9 g/cm3的环空液柱结构（返至井口）。领浆采用稀水泥浆，初始稠度12 Bc；尾浆采用稠水泥浆，初始稠度25 Bc。

浆体结构中，冲洗液用量较大，占裸眼段环空高度约450 m，可有效稀释钻井液，减小因未调整钻井性能对固井带来的不利影响；未使用隔离液，避免了水泥浆对隔离液的顶替困难；冲洗液与稀水泥浆直接接触、掺混，可在领浆顶部形成小段胀塑性流体，增大偏心环空中宽边流动阻力，减小水泥浆“窜槽”风险。

领浆采用稀水泥浆，可保证在较低管柱居中度条件下水泥浆充满整个环空，避免环空出现流动死区，水泥浆环空流速分布模拟计算结果如图3所示。

图3　管柱居中度30%条件下不同稠度水泥浆环空流速分布（排量0.8 m3/min）

尾浆采用稠水泥浆，封固主力产层。由于稠水泥浆渗流阻力较大，可降低主力产层渗透性漏失风险［11］。同时，稠水泥浆可产生较大的壁面剪应力，提高水泥环界面胶结效果［12-13］。

2.3顶替排量

考虑到主力产层同样存在漏失风险，φ177.8 mm套管固井的注替排量均较小。一般采用0.6～0.8 m3/min排量注水泥，顶替前期采用0.6～0.8 m3/min排量，顶替后期排量逐渐降低至0.3 m3/min。

虽然顶替排量整体较低，但根据壁面剪应力计算方法，尾浆在0.8 m3/min的顶替排量可获得14 Pa的壁面剪应力，在主力产层段基本满足壁面剪应力固井技术要求［14-15］。

3　固井质量

截至2013年底，哈法亚油田累计完成φ177.8 mm套管固井58井次，其中42口井在钻井完过程中存在不同程度的漏失。在井眼准备不充分的条件下，总体储层段固井合格率达到90%，优质率达到40%，有效地保证油田勘探开发效益。

如定向井287油层套管固井，在下套管过程中井口失返，井口液面下降，经分析漏层位于2 100 m处。采用环空吊灌的方法抢下套管，下套管完成后立即固井，储层段固井合格率100%，优质率60%（见图4）。

图4　287井胶结测井结果

4　结束语

固井面临严重漏失井况、井眼准备无法充分完成时，保证管柱不贴壁、采用“冲洗液+低稠度领浆+高稠度尾浆”的浆体结构、加大冲洗液和低稠度领浆的用量、保证目的层段固井壁面剪应力接近15 Pa等措施，可保证漏层以下井段固井质量满足开发要求。哈法亚油田漏失井固井技术措施可为其他油田漏失井制定固井技术方案提供借鉴。

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（编辑赵旭亚）

Cementing technology of production casing in Iraq′s Halfaya Oilfield

Xia Yuanbo1，2，3，Zou Jianlong1，2，3，Zeng Jianguo1，2，3，Zhang Wenfei1，2，3，Xiong Yudan1，2，3
（1.Tianjin Boxing Engineering Science&Technology Co.Ltd.，CNPC，Tanggu 300451，China；2.Key Laboratory of Drilling Engineering，CNPC，Tanggu 300451，China；3.National Engineer Laboratory of Petroleum Drilling Technology，Tanggu 300451，China）

Because of choppy reservoir and low success rate of sealing in Halfaya Oilfield of Iraq，serious loss of reservoir becomes the main problem during production casing cementing.To overcome the difficulties such as inadequate well preparation，low displacement efficiency，and so on，"single stage cementing，stage cementing prepared"and other cementing technology measures are provided by the operator of Halfaya Oilfield，which ensure the cementing quality of reservoir is acceptable.Based on the geology and engineering condition of Halfaya Oilfield，the mechanism for the success of the cementing technology measures is analyzed from three aspects of process program，slurry structure in annulus and displacement parameters to provide experience for serious loss well cementing of other oilfields.Analysis shows that:when cementing faces serious loss and inadequate well preparation condition，ensure casing not attaching to wall，use slurry structure of"flush fluid+low consistency lead slurry+high consistency tail slurry"，increase the volume of flush fluid and low consistency lead slurry，ensure wall shear stress close to 15 Pa，the cementing quality below leakage zone can meet the requirements of oil field development.

cementing；productioncasing；loss；HalfayaOilfield

TE254

A

10.6056/dkyqt201601026

2015-09-19；改回日期：2015-11-15。

夏元博，男，1983年生，工程师，硕士，主要从事固井工艺技术研究工作。E-mail：xiayb001@cnpc.com.cn。

引用格式：夏元博，邹建龙，曾建国，等.哈法亚油田生产套管固井技术分析［J］.断块油气田，2016，23（1）：117-119，124.

Xia Yuanbo，Zou Jianlong，Zeng Jianguo，et al.Cementing technology of production casing in Iraq′s Halfaya Oilfield［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2016，23（1）：117-119，124.