超深井復(fù)雜地層固井技術(shù)研究與應(yīng)用論文

　　摘要：在石油可采、易采儲(chǔ)量不斷減少的情況下，油田勘探開發(fā)已向海洋、復(fù)雜地層、深井、超深井方面發(fā)展。由于各種油藏分布情況不同，目的地層地質(zhì)條件復(fù)雜，給固井工程帶來了許多難題和挑戰(zhàn)。本文針對超深井復(fù)雜地層的固井技術(shù)難點(diǎn)，從水泥漿體系、固井工藝等三個(gè)方面開發(fā)完善深井水泥漿體系技術(shù)、提高井下工具附件可靠性，并在現(xiàn)場中得到了良好應(yīng)用。

　　關(guān)鍵詞：復(fù)雜地層；固井技術(shù)；固井工具；應(yīng)用

　　在深井、超深井完井固井中，由于受到超高溫、超高壓、鹽膏層、復(fù)雜地層等諸多因素的影響，固井質(zhì)量一直不盡人意，影響了新區(qū)或深層油氣的發(fā)現(xiàn)和油藏的評價(jià)。開發(fā)超深層、超高壓、高含硫、低滲致密等復(fù)雜油氣藏，目前還沒有成熟配套的技術(shù)，有些甚至屬于世界級難題。而井越深，井下越復(fù)雜，固井完井的難度也越大。

　　1 深井復(fù)雜地層固井難點(diǎn)

　　1.1 地層情況復(fù)雜

　　超深井固井地層情況復(fù)雜，多套壓力體系地層并存，存在固井防漏和防噴的難題。同一個(gè)井眼存在上涌下漏、地層易破碎、易垮塌等問題。部分地區(qū)高含硫化氫，存在固井防腐問題。

　　1.2 井底溫度高

　　井底溫度高對水泥漿抗高溫穩(wěn)定性能提出更高的要求。水泥漿的流變性能與頂替排量等發(fā)生稍微的變化，就會(huì)導(dǎo)致環(huán)空窄間隙內(nèi)鉆井液的頂替效率發(fā)生很大的變化，難以實(shí)現(xiàn)紊流頂替，水泥環(huán)薄弱，抗沖擊力差。

　　1.3 多壓力層、窄間隙固井

　　由于井身結(jié)構(gòu)的限制，有許多井采用“非常規(guī)”的井身結(jié)構(gòu)。這將帶來以下幾個(gè)問題：a.非常規(guī)尺寸，工具配套難度大；b. 下套管風(fēng)險(xiǎn)加大，容易引起粘卡和漏失，套管不易居中；c.水泥石強(qiáng)度降低，保證不了封隔效果。

　　1.4 間隙小難題

　　井眼環(huán)空間隙小，泥漿比重高，循環(huán)摩阻大，造成施工泵壓高，固井或替漿過程中，因泵壓過高而無法正常施工。

　　1.5 長封固段固井，注水泥量大

　　長封固段固井，水泥量大。易發(fā)生泥漿連續(xù)竄槽、砂堵蹩泵、易壓漏地層等問題。

　　2 技術(shù)措施

　　針對深井復(fù)雜地層在固井過程中這些存在的這些問題，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)踐及試驗(yàn)研究，提出了如下的解決措施。

　　(1)固井前井眼準(zhǔn)備充分，除采取原鉆具組合通井外，還要模擬套管剛度進(jìn)行通井，有效避免了套管的下入過程遇阻或下不到位。從統(tǒng)計(jì)資料看，近期完鉆的深井未出現(xiàn)套管下不到設(shè)計(jì)井深的情況。

　　(2)對于長裸眼段固井，如果地層承壓能力不能滿足單級注水泥，可采用多級注水泥方式，在條件允許的情況下可采用雙膠塞注水泥的方式。在滿足地層承壓能力條件下，應(yīng)用雙膠塞固井質(zhì)量，并且在目前這種固井工藝在深井中普遍應(yīng)用。

　　(3)大尺寸套管固井多采用內(nèi)插管固井方式，一方面減少了混漿段，同時(shí)還有利于提高頂替效率，有效控制水泥塞的高度。

　　(4)針對同一井段多套壓力體系，除對固井工藝進(jìn)行優(yōu)化外，還要保障水泥漿性能。通常要求低失水、低收縮、高的早強(qiáng)度，同時(shí)要進(jìn)行抗壓、抗折以及膠結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)，調(diào)節(jié)外加劑加量，優(yōu)化水泥漿配方。

　　(5)針對井身質(zhì)量差，采用前置液紊流頂替技術(shù)，盡量提高頂替效率，在井況、設(shè)備能力允許的條件下盡量提高注替排量，或者采用旋轉(zhuǎn)固井，較完全清出井內(nèi)鉆井液，達(dá)到替凈，提高固井質(zhì)量。 3、現(xiàn)場應(yīng)用

　　3.1 勝科1井

　　勝科1井是中石化的一口重點(diǎn)科學(xué)探井，完鉆井深7026m。三開鉆進(jìn)過程是最復(fù)雜、最困難的階段。鉆遇了大段的鹽膏層以及紫紅色軟泥巖層，地層十分復(fù)雜；鉆進(jìn)過程中有太多的蹩鉆、蹩泵，起下鉆阻卡；鉆井液密度高達(dá)2.26g/cm3；而且井徑不規(guī)則，出現(xiàn)大肚子、糖葫蘆井眼，對固井質(zhì)量造成極大的威脅。為防止套管擠毀和保證固井質(zhì)量，采用抗高溫抗鹽抗污染高密度(2.30g/cm3)水泥漿體系和配套的工藝技術(shù)措施。

　　1、前導(dǎo)水泥漿：2720～3900m采用1.94 g/cm3抗溫抗鹽防污染水泥漿體系。

　　配方：勝G水泥593g+硅粉207g+SWH-1 2.4g+SWJ-1L 32g+SWJZ-1 6g+NaCL 57.6g+H2O 302g

　　性能：密度1.94g/cm3；失水16ml/90℃*6.9 MPa*30min；稠化時(shí)間274min/130℃*58MPa

　　2、正常水泥漿：3900～4250m采用密度2.30g/cm3的加重高密度抗鹽抗高溫體系。

　　配方：勝G484g+鐵礦粉440g+硅粉176g+SWH-1 8.0g+SWJ-3L 30g+SWJZ-11.6g+NaCL 48.6g+H2O270g

　　性能：密度2.30g/cm3；失水50ml/95℃*6.9 MPa *30min；稠化時(shí)間 234min/140℃*70MPa；強(qiáng)度 19.3 MPa/140℃*21 MPa *24h

　　3.4 豐深3應(yīng)用情況

　　豐深3井是一口局級重點(diǎn)探井，主探濟(jì)陽坳陷東營凹陷北部陡坡帶豐深3砂體較高部位含油氣情況。鉆進(jìn)中途測試油氣顯示較好，固井質(zhì)量的好壞直接影響油氣層的評價(jià)。由于同地區(qū)井深4000m以上井，固井質(zhì)量均較差。為此，公司經(jīng)過深入分析和研究，優(yōu)選了抗高溫高壓的井下工具附件，并建議采用抗高溫防氣竄膠乳水泥漿體系。

　　水泥漿配方如下：

　　勝濰G級水泥+5.0%SDJR-1+5.0%SWJ-3+0.4%SWJZ-1+0.25%SDW+12%鹽+現(xiàn)場水(150℃，60MPa)

　　水泥漿密度為1.88g/cm3，流動(dòng)度為19cm，21MPa、150℃養(yǎng)護(hù)36小時(shí)后抗壓強(qiáng)度為23.4MPa，水泥漿稠度到達(dá)40Bc時(shí)間為235min，6.9MPa下30min的失水量為47ml。

　　現(xiàn)場配制藥品水3.92方，大樣復(fù)查合格；下完套管后循環(huán)洗井調(diào)整水泥漿性能，座掛后洗井排量0.65m3/min，泵壓13MPa，第二天倒扣后固井，注入隔離液4方，水泥漿5.3方(用藥品水3.2方)，替漿21.15方，泵壓0-16，碰壓20MPa；拔出中心管循環(huán)，候凝48小時(shí)。

　　4 認(rèn)識(shí)與建議

　　(1)大尺寸套管固井技術(shù)(勝科1井)、分級固井、尾管固井、長封固段雙膠塞固井及低密度水泥漿固井工藝，能夠滿足目前深井固井需要。

　　(2)在鉆穿鹽膏層、膏巖層和軟泥巖以及低壓裂縫漏失層等多種復(fù)合復(fù)雜地層的情況下，采用了抗鹽抗高溫抗污染高密度水泥漿體系，完成了大噸位，高泵壓的擠注水泥施工。取得了滿意的效果。

　　(3)配套工藝技術(shù)措施的應(yīng)用、工具附件的正確操作、高密度水泥(與外摻料、外加劑)的混拌質(zhì)量以及與混拌用水的大樣復(fù)查，對于保證復(fù)雜井、深井的正常固井施工和保證質(zhì)量十分重要。

　　(4)建議進(jìn)一步加強(qiáng)水泥漿體系的合理設(shè)計(jì)。尤其是長尾管，確保尾管上部及重疊段的封固質(zhì)量。以及由于長封固段溫差大，在保證施工作業(yè)安全的前提下，防止上部井段水泥漿可能出現(xiàn)凝結(jié)時(shí)間過程，或凝結(jié)強(qiáng)度發(fā)展太慢的情況。

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