川渝地区漏失井固井工艺技术

陈 敏, 赵常青, 林 强

(1中石油川庆钻探工程有限公司 2中石油川庆钻探工程有限公司井下作业公司)

井漏是固井作业中既常见又复杂的技术难题，措施不当不仅会影响套管的顺利下入，还会严重危及到固井质量及井筒完整性。因此，通过认识井漏性质及其特点，剖析下套管作业风险以及对固井质量的影响和危害，制定针对性措施和应对之策，对于保障施工安全和固井质量具有十分重要的意义。

一、川渝地区漏失井现状

在川渝地区的钻井工程作业中，井漏发生频繁， 类型多，井漏造成的损失巨大。近几年来，井漏复杂时率居高不下，据不完全统计井漏复杂损失时间占钻井总时间的5%～8%。随着钻井技术的发展，使用了欠平衡钻井、空气钻井、空气雾化钻井、空气泡沫钻井等有效地解决了此类地层的钻进问题，但固井仍面临水泥浆严重漏失、返深不够等问题。固井质量得不到保证，2011年以前川渝地区漏失井固井质量合格率仅为47.85%。

二、漏失井固井主要技术难点

(1)下入套管困难。一方面下套管过程中不能通过有效循环破坏钻井液结构力，既增加下套管摩阻，又会诱发激动压力，加剧井漏或导致其它复杂情况；另一方面，虽然井壁台阶或井眼不规则导致的遇阻，则可通过上下活动解除，但是砂桥、沉砂或套管刮削虚厚滤饼堆积堵塞环空遇阻处理手段有限。

(2)水泥环完整性难以保障。一次正注工艺，主要风险:①水泥浆通过漏失井段时可能引起环空水泥浆返速降低，环空顶替效率降低；②水泥浆漏失可能引起水泥浆低返，造成上部井段漏封；③部分井注水泥浆过程漏失，施工停泵后返吐，导致漏失井段钻井液与泥浆重新回到井筒，引起固井质量差。正反注固井工艺主要风险:①正反注两段水泥浆无法有效衔接，形成“夹心”井段；②正注水泥浆返高过高，封住漏层，导致套管重合段(上部井段)被“封门”不能进行反注封固上部套管的风险[1-8]。

(3)安全作业风险大。 主要体现为: ①环空压力失衡可能引发的井控风险；②尾管固井喇叭口窜气的风险；③井壁失稳垮塌风险，或施工压力过高挤注困难。

三、漏失井固井主要技术对策

据漏失程度可分为恶性漏失井和一般漏失井两类。恶性漏失井，钻井液面不在井口完全不能建立循环的井，通常发生在喀斯特地貌、推覆体地层或地表存在大裂缝、溶洞等地层；一般漏失井，钻井液液面在井口可以建立部分循环的井。主要发生在中下部钻井作业中，这类地层裂缝发育、地层破碎、断层多，井漏治理困难，地层承压能力难以提高。

1. 下套管技术措施

(1)恶性井漏。这类井首先采用带扩划眼扶正器通井，重点修整井壁破除台肩，消除不规则井眼和井壁台肩对套管柱的阻碍；反复清砂净化井眼，并在井底注入一定稠浆作悬浮液；其次简化套管柱结构。取消引鞋管鞋浮箍等全部套管附件，下套管遇阻可从管内下入钻具循环冲砂，以确保套管下至设计井深。

(2)一般漏失井。这类井下套管，一是采用摸拟套管刚性钻具结构通井，重点消除井壁台肩、不规则阻点和虚厚滤饼，对遇阻段和复杂段重点拉划，确保井眼通畅、无砂桥、无沉砂；保持优质钻井液性能，减少虚滤饼；充分清洁净化井眼，尽可能清除钻井液中的堵漏材料。二是下套管过程中重点落实分段开泵顶通、间断掉灌保持液面在井口等措施，确保井眼稳定和井控安全。

2. 固井主要技术对策

(1)恶性漏失井固井。这类漏失井多发生在浅表层及中上部井段的第一、二开钻井作业中。根据固井目的选择对应技术措施见表1。

表1 恶性井漏正反注技术方案

(2)一般漏失井固井。漏失稳定,漏速较小甚至有时不漏，实测漏速小于10 m3/h，采取补偿漏失量一次性正注固井，其补偿水泥浆量根据漏失速度、漏层性质综合考虑。漏速较大不能建立循环或者能建立部分循环漏速大于10 m3/h，适合采用正反注固井技术,根据固井工艺不同，其正反注主要技术存在差异,见表2。

表2 一般漏失井正反注技术方案

四、现场应用实例

2011年以来，川渝地区共开展973井次的漏失井固井作业，固井质量平均优质率77.46%、合格率85.86%，整体质量与常规井固井质量相当见图1。同时因方案优化，降低堵漏等复杂情况处理，其节约成本高达上千万元。

1. L215井Ø339.7 mm表层套管正反注水泥固井情况(恶性漏失井)

(1)基本情况及方案。基本情况：用Ø444.5 mm钻头空气钻至井深323.0 m，地层出水，转为雾化钻进至338.50 m，出口未见岩屑返出，气量与清水量减少约50%，发生井漏，雾化续钻至井深532.0～594.0 m，空气与清水均失返， 实测井内液面深度320.0～325.0 m，实探沉砂高度15.0～20.0 m。

图1 2011～2019年川渝地区漏失井与常规井固井质量对比

固井方案：管柱上不加引鞋、管鞋、浮箍等任何附件，底端加工成铣齿状，下套管遇阻则下入钻具冲砂处理,注水泥施工采用正反注技术。

(2)施工情况及固井质量。施工简况：正注密度1.90 g/cm3水泥浆27.0 m3；四次反灌商砼共41 m3，反灌过程测试环空液面高度。

固井质量：测井评价固井质量合格率80.54%，套管上下部井段封固良好。

2. 双探9井Ø273.05 mm技术套管正反注水泥固井情况(一般漏失井)

(1)基本情况及固井方案。基本情况：完钻井深4 390 m，裸眼井段503.32.0～4 390.0 m。钻至嘉陵江地层井深2 906.90～4 140.25 m的中下部井段钻遇8个漏层，漏速在1.0～53.0 m3/h之间,累计漏失密度1.49 g/cm3钻井液769.2 m3。

固井方案：正注井快干水泥浆返至3 800.0 m，缓凝水泥浆覆盖全部漏层即返深2 900 m。反注井段：井口至4 150.0 m，水泥浆覆盖到最下部漏层，同时根据正注施工判断水泥浆返高，及时调整反注井段。

正注快干浆和最后反注水泥浆密度设计为1.90 g/cm3。其它正反注井段设计1.52 g/cm3低密度水泥浆。

(2)施工情况及固井质量。正注密度1.52 g/cm3低密度水泥浆45.0 m3，密度1.90 g/cm3快干水泥浆22.0 m3；从套管环空反注密度1.52 g/cm3低密度水泥浆105.0 m3，密度1.90 g/cm3水泥浆45.0 m3。

固井质量情况：测井评价段长4 310.5 m，固井质量合格率94.3%。正反注水泥浆衔接良好，水泥环无 “夹心”现象。

五、认识与建议

(1)采取不同技术措施，能够最大限度提高下套管一次成功率，对于恶性井漏，优化钻具组合，破除微台阶，简化管串结构；对于一般漏失井采用清洁净化井眼，下套管过程做好防卡等工作，实行分段循环及间歇式吊灌，确保安全下入与降低井控风险。

(2)根据漏失井地层特点与漏失程度，优化一次性正注并增加水泥浆数量与一次性正反注固井工艺，匹配工艺参数优化，实现环空水泥环有效充填，提高水泥环完整性。