复杂条件下的浅层气井固井技术

2016-12-09胡晋军史为纪孟庆祥郭秋实瞿志浩董政真赵凌霄

西部探矿工程 2016年11期

关键词：泥浆泵环空排量

胡晋军，史为纪，孟庆祥，郭秋实，瞿志浩，董政真，殷　波，赵凌霄

（天津中油渤星工程科技有限公司，天津300451）

复杂条件下的浅层气井固井技术

胡晋军*，史为纪，孟庆祥，郭秋实，瞿志浩，董政真，殷波，赵凌霄

（天津中油渤星工程科技有限公司，天津300451）

QHD4井是处于渤海湾盆地辽东湾的一口海上预探井。该井表层钻进过程中钻遇浅层气；钻完井深倒划眼过程中发生漏失，多次堵漏未成功；下完套管开泵循环，环空被流砂层堵塞，无法建立正常循环。针对井下复杂的状况，现场形成并使用无间断无胶塞综合浅层气固井技术，顺利完成了该井表层固井作业。

固井；浅层气；流砂层；漏失

浅层气埋藏深度浅，短时释放能量大，对钻井作业的危害极大；浅层气埋藏地层极为松散，地层承压能力弱，极易发生漏失。对于固井作业，在压稳浅层气，防止气窜的同时要防止固井漏失发生，保证水泥返高，固井存在两难局面。下完套管开泵循环，保证井眼通畅、井壁稳定是固井施工的前提条件，流砂层将环空埋塞，开泵即出现憋压，小排量顶通，循环压力高且不稳定，对固井施工造成极大的风险。现场形成并使用了无间断无胶塞综合浅层气固井技术，希望对浅层气井固井作业有参考价值。

1　QHD4井概况

（1）该井所在海域平均水深24m，海调资料显示，测区40m以内的地层中未见浅层气存。但钻井平台就位后压载，桩腿入泥17m，压载期间海面见少量浅层气泡。邻井在钻井取芯钻进过程中，800～1280m井段返出有H2S气体。

（2）该井在明化镇组1360m附近有断层，且该断层断至地表。

（3）平原组厚400m，地层主要为厚层粘土、散砂及含砾散砂层；明上段上部为厚层状泥岩与含砾砂岩互层，以浅灰色细砂岩为主。

2　钻井设计

2.1井身结构

QHD4井身结构如表1所示。

表1　QHD4井身结构

2.2一开井口安装

开孔领眼钻进至90～92m井口周围有微量气泡，邻井提示存在有毒有害气体风险，根据甲方要求一开井口安装了双闸板防喷器，如图1所示。

2.3一开复杂情况

2.3.1钻遇浅层气

一开钻进113～156m，气全量由基值0.2529%升高至9.4773%，全烃含量0.04%～0.95%，主要成分为甲烷。停钻循环，待气全量降低后继续钻进，钻进中严格控制机械钻速。

2.3.2地层漏失

一开钻进至504m，中完。倒划眼接立柱时发现漏失，后做了堵漏处理。

一开中完倒划眼发现井漏，处理井漏总计历时37h，打入桥塞堵漏钻井液233m3，堵漏期间液面基本维持在21m左右，停泵静止观察，液面无明显下降。划眼期间井口无返出，液面无明显变化，综合判断前期堵漏工作无效。现场钻井液储备量无法满足充分循环携砂的要求，为防沉砂卡钻，决定起钻。受船只限制，堵漏材料到现场时间延后。根据井下情况，现场决定下钻用海水循环划眼通井到底，扫稠塞，井眼顺畅后，垫稠塞起钻，进行下套管作业。

图1　一开井口安装示意图

2.3.3流砂层憋堵

下套管前下钻通井，下钻至430m遇阻，开泵划眼到底。扫稠塞15m3，泵速200spm，泵压9MPa，起钻前垫稠塞70m3，整个过程井口无返出。起钻后，下套管。下套管结束，小排量开泵顶通即憋压8MPa，经过多次憋压泄压，逐渐建立循环。

QHD4井下套管结束，以10spm小排量顶通即憋压8MPa，现场经过反复泄压、循环，建立循环排量100spm，泵压5MPa。但是重新开泵，泵压就上升较快。现场处理17h仍无法建立正常循环。根据通井探沉砂60m情况判断，分析为流砂堆积憋堵环空。由于整个环空为海水，携砂能力差，且井下存在浅层气和井漏等复杂情况，根据井下情况现场决定采用无间断无胶塞综合浅层气固井方案。

3　现场施工

3.1无胶塞固井技术

一开钻进过程中钻遇浅层气，为防止固井候凝期间浅层气窜出井口，决定环空关井候凝。一开井口安装有双闸板防喷器，现场没有与表层套管相匹配的闸板芯子，现场决定使用大小头固井。井口套管连接大小头后，再连接钻柱，钻柱下放至防喷器适当位置，使防喷器可以抱住钻柱，实现环空关井候凝，无胶塞固井井口如图2所示。

图2　无胶塞固井示意图

3.2无间断固井技术

下套管后开泵循环，流砂堆积堵塞环空，通过小排量开泵然后逐步提高排量能够实现循环，一旦重新开泵环空则憋堵。因此固井前循环加上整个固井作业要无缝衔接。要始终保证环空有流体在流动[1]。所以要泥浆泵与固井泵配合实现无间断固井。

（1）钻柱连接固井水龙带，固井撬试压20MPa，稳压10min。

（2）固井泵用海水小排量0.1m3/min顶通，然后逐步提高排量至1m3/min建立循环，固井泵压力稳定在4.5MPa。然后固井泵排量降低至0.4m3/min循环，这时倒通泥浆泵至固井水龙带闸门，泥浆泵开泵20spm，形成固井泵与泥浆泵同时向井内注海水的工况。然后停固井泵，迅速关闭固井泵至固井水龙带闸门。泥浆泵逐步提高排量至1m3/min，泵压4MPa，接着泥浆泵扫稠塞10m3，接着泥浆泵替海水40m3，将稠塞替入环空，替海水最后2m3时泥浆泵逐步降低排量至20spm，这时倒通固井泵至固井水龙带闸门，固井泵逐步提排量至0.4m3/min，实现泥浆泵向井内注海水同时固井泵向井内注淡水的工况。然后停泥浆泵，迅速关闭泥浆泵至固井水龙带闸门，固井泵逐步提排量至1m3/min，注入前置液淡水6.46m3。

（3）接着固井泵注水泥87m3。注水泥排量0.9m3/min，整个注水泥过程压力在4.5MPa左右。接着固井泵替尾水淡水2m3，尾水最后的0.5m3排量稳定在0.4m3/min，这时倒通泥浆泵至固井水龙带闸门，泥浆泵以20spm的排量替海水。然后停固井泵，并迅速关闭固井泵至固井水龙带闸门。接着逐步提高泥浆泵排量，保持泵压不超过5MPa，替至17.6m3时，井口有返出，累计替33.98m3，套管内预留3m3水泥浆，防止替空套管鞋。整个替浆过程采用变排量顶替技术，最大排量达到100spm，替浆压力未超过5MPa。整个循环注替过程密切注意固井泵及泥浆泵压力，施工压力未超过5MPa，保证了套管串完好。

（4）由于井下循环时间长，井下回压凡尔失灵，为减少套管内水泥塞长度，直接关井口旋塞阀，憋压候凝。

（5）关闸板防喷器候凝，环空关井候凝。防止浅层气气窜风险，井口随时处于可控状态。

（6）固井注水泥过程中井口无返出，替浆后期有少量返出。为保证井控安全，达到水泥返高设计要求，关井候凝8h后，向环空挤水泥。

3.3防漏固井技术

甲方设计一开固井水泥浆体系使用常规密度水泥浆[2]，全部为尾浆，以保证压稳浅层气。根据井下漏失情况，先期注入一定量的稀水泥浆，并在注稀水泥浆过程加入纤维，对井下漏失层实现预堵漏。同时在海水与常规密度水泥浆之间起缓冲作用，防止常规密度水泥浆返出套管鞋后携带大量沉砂造成环空憋堵。