川東北地區(qū)淺層氣井防氣竄、防漏固井技術(shù)——以五寶場(chǎng)構(gòu)造沙溪廟組氣藏為例

摘 要

摘要：針對(duì)川東北五寶場(chǎng)構(gòu)造侏羅系沙溪廟組地層壓力系數(shù)低、淺層氣發(fā)育等主要固井難題，提出以下對(duì)策和措施：①利用微硅漂珠低密度水泥漿固井技術(shù)，下套管前認(rèn)真通井，充分循環(huán)，使井眼
摘要：針對(duì)川東北五寶場(chǎng)構(gòu)造侏羅系沙溪廟組地層壓力系數(shù)低、淺層氣發(fā)育等主要固井難題，提出以下對(duì)策和措施：①利用微硅漂珠低密度水泥漿固井技術(shù)，下套管前認(rèn)真通井，充分循環(huán)，使井眼干凈、無(wú)垮燎、無(wú)沉砂、無(wú)后效；②套管串中加入適量扶正器來提高固井質(zhì)量；③采用微硅漂珠低密度水泥漿，降低液柱壓力，防止，抬漏，使水泥漿一次性返至地面，保證固井質(zhì)量；④固井水泥漿采用雙凝或多凝設(shè)計(jì)，優(yōu)化水泥漿體系配方，增加水泥石膠結(jié)強(qiáng)度，使其具有低失水、零析水、早強(qiáng)、沉降穩(wěn)定好的特點(diǎn)，嚴(yán)格控制水泥漿的稠化時(shí)間和過渡時(shí)間，提高水泥漿的防氣竄能力，并及時(shí)進(jìn)行環(huán)空憋壓，確保壓穩(wěn)淺層氣。將上述技術(shù)措施在五寶淺1-1井實(shí)施，解決了五寶場(chǎng)構(gòu)造沙溪廟組地層壓力系數(shù)低、淺層氣發(fā)育等主要固井難題。
關(guān)鍵詞：四川盆地；東北；侏羅紀(jì)；大斜度井；固井；微硅漂珠低密度水泥漿；防竄；扶正器
O 引言
五寶場(chǎng)構(gòu)造地處川東高陡構(gòu)造區(qū)北部邊緣，地表出露侏羅系沙溪廟組。該地區(qū)有較好的油氣水儲(chǔ)藏條件。實(shí)鉆鉆井、錄井及測(cè)井資料顯示，五寶場(chǎng)構(gòu)造各井油氣水顯示都比較好，尤其是淺層氣顯示異常活躍，最淺處(如五寶淺2井)在井深286～287m發(fā)生氣測(cè)異常。
1 鉆井情況
五寶淺1-1井是五寶場(chǎng)第一口大斜度井。該井9244.5mm套管下至井深338.41m。從井深702m開始定向鉆至1032.81m，井斜最大為47.21°(井深為1715m)。用密度為1.23g/cm3的鉆井液鉆至2054.39m完鉆，全井最大井斜為47.21°。Ø139.7mm套管下至井深2053.44m，注密度為1.58g/cm3微硅漂珠低密度水泥漿固井，質(zhì)量合格。井身結(jié)構(gòu)見表1。
表1 井身結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)表
鉆頭
套管
規(guī)格(mm)
井深(m)
規(guī)格(mm)
井深(m)
311.20
339.00
244.50
338.41
215.90
2054.39
139.70
2053.44
    該井鉆進(jìn)中淺層氣顯示活躍，共發(fā)生3次氣測(cè)異常和1次井涌。其復(fù)雜井段為：380～382m，氣測(cè)異常；808～810m，井涌；1556～1558m，氣測(cè)異常；1566～1567m，氣測(cè)異常；1702～1703m，無(wú)固相井漏，漏速為0.8～5.0m3/h。
2 固井難點(diǎn)
    1) 地層壓力系數(shù)低，固井施工中容易發(fā)生井漏，固井質(zhì)量難以保證。
    2) 淺層氣發(fā)育，容易造成竄槽，引起水泥環(huán)質(zhì)量差。
    3) 大斜度定向并，下套管及居中困難，固井質(zhì)量難以保證。
    4) 后期作業(yè)使用油管探塞、試壓，水泥塞短。既要保證水泥塞強(qiáng)度，又要保證碰壓，對(duì)頂替要求高。
    5) 沙溪廟組砂泥巖互層，鉆進(jìn)中容易形成臺(tái)階，套管下入困難。
3 固井技術(shù)對(duì)策
3.1 固井前井眼準(zhǔn)備
    1) 模擬套管強(qiáng)度的鉆具組合通井。遇阻堅(jiān)持劃眼，特別是對(duì)鉆進(jìn)中掛卡、遇阻及全角變化率大的井段的劃眼，通井到底后要大排量循環(huán)一周以上，墊入高黏鉆井液后起鉆，使井眼干凈、無(wú)垮塌、無(wú)沉砂、無(wú)后效。通井完起鉆前要在井內(nèi)裸眼段加入3%的固體潤(rùn)滑劑，減小下套管的摩阻，確保套管順利下到井底。
    2) 套管串：引鞋+管鞋+短套管+回凡+短套管+回凡+套管×1根+阻流環(huán)+套管+雙公+懸掛頭+聯(lián)頂節(jié)。加工短套管1m、2m各1根，確保水泥塞高度在15m左右。下套管中加入適量扶正器，提高套管居中度來提高固井質(zhì)量[1～2]。
3.2 固井技術(shù)
    1) 采用一級(jí)兩凝固井工藝，快干用G級(jí)高抗水泥(水泥漿密度為1.87g/cm3)、緩凝用微硅水泥(水泥漿密度為1.55g/cm3)，兩凝界面在1000m左右。優(yōu)化水泥漿體系配方，加入降失水劑、減阻劑、緩凝劑、膨脹劑等。以增加水泥石膠結(jié)強(qiáng)度，使其具有低失水、零析水、早強(qiáng)、沉降穩(wěn)定好的特點(diǎn)，嚴(yán)格控制水泥漿的稠化時(shí)間和過渡時(shí)間，提高水泥漿的防氣竄能力[3～5]。
    2) 環(huán)空憋壓，保證在快干水泥漿稠化時(shí)壓穩(wěn)地層。
    3) 采用優(yōu)質(zhì)輕型沖洗液2～4m3，充分沖洗井壁，確保第1界面、第2界面膠結(jié)質(zhì)量。根據(jù)壁面剪切理論和紊流頂替理論設(shè)計(jì)水泥漿注替排量，提高頂替效率。
    4) 采用批混橇工藝，保證固井施工的連續(xù)性和水泥漿密度的均勻性。候凝時(shí)間為48～72h，確保水泥塞強(qiáng)度。
4 固井施工
    1) 管串：引鞋+管鞋+回壓凡爾+套管1根+回壓凡爾+套管1根+阻流環(huán)+套管串+標(biāo)記套管+套管串+雙公+懸掛頭+聯(lián)頂節(jié)。
    2) 通井：原鉆具(雙扶正器)通井至井深1440.09m遇阻，劃眼至井底，同時(shí)在鉆進(jìn)和電測(cè)遇阻卡井段910～920m、1040～1058.09m、1338.42～4358.89m、1396.62～1436.50m等主動(dòng)劃眼。大排量循環(huán)一周以上，井眼充分循環(huán)干凈后，在大斜度井段墊入濃度為3%的固體潤(rùn)滑劑。
    3) 下套管：控制好套管下放速度，防止壓漏地層。在1000～2000m之間共加入16只剛性扶正器，保證套管居中。套管順利下至井深2053.44m。
    4) 固井施工。根據(jù)該井的實(shí)鉆情況，確定兩凝界面為1000m，確保壓穩(wěn)所有顯示地層。緩凝水泥漿密度為1.55g/cm3。注前隔液(緩凝藥水)4.0m3。注微硅漂珠低密度水泥漿40.0m3，平均密度為1.58g/cm3。注G級(jí)快干水泥漿35.0m3，平均密度為1.90g/cm3。用后隔(藥水)2.0m3頂膠塞。泵替密度為1.30g/cm3的鉆井液21.0m3。車替清水1.4m3，碰壓為14～18MPa，出口返出水泥混漿為8.2m3。卸壓檢查無(wú)回流。環(huán)空反憋壓3MPa，憋進(jìn)水泥漿為0.2m3，候凝。
5 固井效果評(píng)價(jià)
    固井后探水泥塞，塞面井深為2032m，試壓35MPa合格，滿足試油要求。電測(cè)固井質(zhì)量，合格率為99.50%，優(yōu)質(zhì)率為79.70%(見表2)。
表2 固井質(zhì)量統(tǒng)計(jì)表
井段
固井質(zhì)量
井段(m)
固井質(zhì)量
井段(m)
固井質(zhì)量
0～650
好
650～660
差
660～780
中
650～1750
好
1750～2032
中
 
 
6 結(jié)論與建議
    1) 五寶場(chǎng)構(gòu)造固井使用微硅漂珠低密度水泥漿降低靜液柱壓力，能夠使水泥漿一次性返至地面，保證固井質(zhì)量。優(yōu)化水泥漿體系配方，加入降失水劑、減阻劑、緩凝劑、膨脹劑等，以增加水泥石膠結(jié)強(qiáng)度，使其具有低失水、零析水、早強(qiáng)、沉降穩(wěn)定好的特點(diǎn)，能夠保證水泥石強(qiáng)度，滿足工程要求。
    2) 嚴(yán)格控制水泥漿的稠化和過渡時(shí)間，提高水泥漿的防氣竄能力，同時(shí)進(jìn)行環(huán)空憋壓候凝，切實(shí)把淺層氣壓穩(wěn)，防止水泥漿稠化時(shí)氣竄，確保固井質(zhì)量。
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(本文作者：卓云 廖富國(guó) 劉德平 川慶鉆探工程公司川東鉆探公司)