海上超深复杂井固井技术在东海的应用

赵东辉

(中海油田服务股份有限公司油田化学事业部上海作业公司，上海 200050)

0 引言

随着海洋油气勘探开发规模的扩大和依托海洋钻井平台和人工岛钻大位移井数量增多[1-2],有效地利用海上现有的生产平台，充分运用大位移水平井钻井技术，可以对周边油田实施开发，从而节省昂贵的海上油田开发费用，同时为开发一些小的断块油田、边际油田开辟了一条崭新的道路[3-4]。

东海深部地层蕴藏着丰富的油气资源，目前正在逐步有效地开展勘探开发工作，通过统计，在东海地区所钻的有大约89 口深井和超深井，最大完钻井深达到7 506 m，2019 年—2022 年共作业约14 口大位移井，平均斜深6 652 m，平均垂深4 174 m[5-6]。在下套管和固井过程中，主要面临着裸眼段长、井斜大、煤层易坍塌，下套管困难，以及煤层和断层较多、窄压力窗口固井极易发生漏失等复杂情况[7]。所以，有必要开展针对东海海域开展海上超深复杂井固井关键技术研究，为现场作业提供理论依据和技术支持，达到满足东海海上作业的目的。

1 海上超深复杂井问题分析

海上平台，井深多在6 000 m 以上(孔雀亭B6S1井深7 506 m，PH16A 井深7 350 m 等)，水平位移多在5 000 m 以上，裸眼断长，井斜大，煤层较多，煤层段垮塌严重，打钻期间时常起下钻遇阻严重，憋压憋扭，已发生多次卡钻情况；下套管期间，多口井套管或者筛管下不到位，下套管遇阻风险较大，如图1 所示。

图1 海上超深复杂井断层情况

海上超深井，多有断层存在，且煤层较多，在打钻过程中频繁发生漏失，甚至失返，固井施工窗口极窄，固井施工期间易发生漏失[8-10]。

2 关键技术引入

2.1 海上复杂井配套下套管技术引入

统计了上海作业公司近几年下套作业情况和井况对比，经过多方研究，选取了旋转尾管挂+划眼浮鞋旋转下套管，以及无极限尾管挂+一次性马达配合下套管技术。以套管最大抗扭为界限，在下套管过程中能满足旋转下套管(贯串较短，套管抗扭较大：7〃尾管等)的采用旋转尾管挂，旋转划眼通过遇阻位置，如果由于贯串过长，扭矩超过最大抗扭极限(5〃尾管等)，采用无极限尾管挂+一次性马达下套管，靠泥浆驱动一次性马达通过遇阻位置。

2.1.1 旋转尾管挂+划眼浮鞋

使用划眼浮鞋，螺旋半刚性扶正器，减小摩擦阻力，旋转尾管挂+ 划眼浮鞋，实现旋转下套管，如图2 所示。

图2 旋转下套管

2.1.2 一次性马达的选取和无极限尾管挂

一次性马达的优选：SingleRUN Motor 一次性马达可使用泵入，携带最后一次套管或尾管到达井底部扩眼或钻进到目的深度，应用范围广，适用于各种尺寸套管或尾管，容易操作，不会令最后管柱的安装复杂化。此外，其动力输出、外径 (OD) 和接头的要求与标准马达相同，可在井内运行长达100 h。利用此工具，以经济的方式进行无旋转或顶部驱动的钻进作业，确保尾管下至完钻井深度，而且借助钻柱中马达产生的旋转力，冲刷和推动钻柱越过岩架。

无极限尾管挂的选择：选取了国内首创的基于压力平衡原理的无限排量循环尾管悬挂器，突破了传统尾管悬挂器的中途循环压力受限的瓶颈问题，在中途大排量、高泵压循环时不会提前坐挂，尾管下到位后可正常坐。

采用CemSAIDS 固井软件模拟套管下入受力分析，如图3 所示，辅助指导套管下入分析，保证套管顺利到位。

图3 CemSAIDS 固井软件模拟套管下入受力分析

2.2 精准控压固井技术引入

针对漏失严重井段，通过CemSAIDS 固井软件辅助模拟ECD 模拟指导浆柱设计优化，在保证前置液冲洗效果以及紊流冲洗时间的基础上严格控制施工期间漏失层，目的层和井底ECD，并通过软件计算边壁切力指导在保证顶替效率的基础上有效控制排量，控制ECD 等。

2.3 引入相应的固井工艺

在钻井期间，每500 m 进行一次短起下，处理井眼，保证岩屑及时处理出井眼。在下套管前要进行通井作业，分段循环，清洁井眼，下尾管过程中要严格控制下放速度，防止漏失发生，每500 m 打通一次，每1 000 m 循环一个裸眼容积，并分段用低比重低粘切泥浆置换环空泥浆，防止漏失发生。在易垮塌或大肚子位置定点循环，充分清洁井眼，顶替过程中，套管内采用低比重浆体顶替，使套管漂浮提高居中度，提高固井质量。

3 现场应用情况

PH-ZG1 尾管挂设计为旋转尾管挂和划眼浮鞋配套使用，下套管过程中，在5 517 m 发生遇阻(该位置起下钻期间频繁遇阻，坍塌严重)，多次尝试无法通过，开泵旋转划眼下套管，划眼至5 600 m 恢复正常，共用大约5 h，旋转下尾管挂和划眼浮鞋的应用保证了尾管顺利划眼通过了遇阻井段。PH12 井及PH15 井尾管挂设计为无极限尾管挂和一次性马达配套使用，下套管过程中，在划眼遇阻位置开泵划眼通过(煤层位置起下钻期间频繁遇阻，坍塌严重)，无极限尾管挂和一次性马达配套使用保证了尾管顺利划眼通过了遇阻井段，保证了施工的顺利进行。

据固井软件模拟，尾管下入过程受力分析，尾管下入可以顺利到底，通过下套管过程数据分析与模拟数据相近，如图4 和图5 所示，软件模拟有效指导了现场作业。

图4 PH-ZG1 摩擦系数反演图

图5 KQT-B6S1 摩擦系数反演图

通过精准的控压技术措施，并以软件计算(漏失点和井底等位置ECD 计算，紊流冲刷时间，壁面切力计算)作为辅助，在保证前置液冲洗效果，以及顶替效率的基础上精准控制CED，并辅助与配套的套管下入技术，有效保证了后续8 口井的顺利施工和保证套管顺利到位，固井施工期间无漏失发生，固井质量合格率100%，为后续作业提供了保障。

4 结语

(1)精确的控压技术措施，辅助以CemSAIDS 固井软件计算(ECD、紊流冲洗、避免切力等) 可以有效调整浆柱结构，降低ECD，防止漏失发生。

(2)超深复杂井可以采用“旋转尾管挂和划眼浮鞋”或者无极限尾管挂和一次性马达配套使用，划眼通过遇阻位置，保证套管顺利到位。

(3)打钻过程有效的短起下等措施可以将长裸眼段岩屑及时清除，下套管前通井作业，分段循环；在下尾管过程中，严格控制下放速度，每500 m 打通一次，每1 000 m 循环一个裸眼容积；在大肚子位置定点循环等工艺，可以防止漏失和提高井眼清洁。