高壓低滲透氣井欠平衡固井技術(shù)——以寶龍1井為例

摘 要

摘要：寶龍1井是四川盆地川中龍女寺構(gòu)造上的一口典型的壓力窗口窄、漏噴共存的預(yù)探井。寶龍1井下Ф177.8mm尾管至井深2250.05m發(fā)生井漏失返，下至井深4569.70m井漏未返，反灌鉆井
摘要：寶龍1井是四川盆地川中龍女寺構(gòu)造上的一口典型的壓力窗口窄、漏噴共存的預(yù)探井。寶龍1井下Ф177.8mm尾管至井深2250.05m發(fā)生井漏失返，下至井深4569.70m井漏未返，反灌鉆井液4.6m3見(jiàn)返，循環(huán)井漏，采用橋漿堵漏仍然井漏，不能建立循環(huán)。為此，提出采用正反注水泥法來(lái)固井施工的技術(shù)思路。正注水泥施工結(jié)束后出現(xiàn)溢流不能起鉆，決定在喇叭口處直接反注水泥然后起鉆，反注水泥完仍然出現(xiàn)高壓低滲透溢流，被迫循環(huán)排除水泥漿。在管內(nèi)注入密度為2.42g/cm3的加重鉆井液，在環(huán)空有限溢流的前提下把鉆具起至設(shè)計(jì)位置，進(jìn)行反注水泥施工作業(yè)，固井成功，電測(cè)固井質(zhì)量合格率為84.33%、優(yōu)質(zhì)率為76.79%。該技術(shù)為高壓低滲透氣井欠平衡固井提供了新的途徑。
關(guān)鍵詞：寶龍1井；高壓；低滲透儲(chǔ)集層；欠平衡；固井；四川盆地；龍女寺構(gòu)造
0 引言
    寶龍1井是四川盆地川中龍女寺構(gòu)造上的一口典型的壓力窗口窄、漏噴共存的預(yù)探井。該井下送尾管至井深2250.05m發(fā)生井漏失返，下送至井深4569.70m未返，反灌鉆井液4.6m3見(jiàn)返；施工改用正反注固井施工，成功完成了該井的固井作業(yè)(表1)。
表1 井身結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)表
井號(hào)
鉆頭
套管
規(guī)格(mm)
鉆深(m)
規(guī)格(mm)
下深(m)
1
660.4
201.50
508.0
199.61
2
444.5
1766.00
339.7
1764.49
3
311.2
3186.00
244.5
3184.76
4
215.9
4570.20
177.8
3058.61～4569.70
1 寶龍1井的基本情況
1.1 鉆井液性能
    鉆井液密度為2.14g/cm3：黏度為50s、失水為4mL、濾餅為0.5mm、切力為5～13Pa、含砂為0.2%、pH值為9.5。
1.2 地層分層(見(jiàn)表2)
表2 寶龍1井地質(zhì)分層表
地層
井深(m)
地層
井深(m)
地層
井深(m)
T1j23
3204
T1f2
3799
P1m1
4417.00
T1j22
3248
T1f1
3941
P1q2
4455.00
T1j21
3266
P2ch
4069
P1q1
4531.00
T1j1
3478
P2l
4224
P1l
4562.00
T1f4
3537
P1m3
4254
O1n
4570.20
1.3 井漏復(fù)雜
    該井Ф215.9mm裸眼井段存在8個(gè)漏層，其中茅二段有2個(gè)(4294.47～4298.70m、4357.91～4358.43m)、茅一段有1個(gè)(4389.77～4392m)、棲二段有1個(gè)漏層(4440.52～4441.07m)，棲一段有3個(gè)漏層(4493.45～4494.27m、4518.65～4519.64m、4530.79～4531.11m)，梁山組有1個(gè)漏層(4549.50～4549.97m)。
2 固井難點(diǎn)
    1) 該井Ф215.9mm裸眼井段存在多個(gè)漏層，經(jīng)多次堵漏后采用密度為2.05g/cm3的鉆井液鉆至井深4299.59m(茅二段)，發(fā)生溢流1.2m3，關(guān)井套壓為1.7～2.1MPa，控壓加重鉆井液密度，低于1MPa就外溢，高于3MPa井漏，采用15%的橋漿堵漏壓井，加重密度至2.14g/cm3后井下正常。該井段由于壓力窗口較窄，下套管、固井作業(yè)出現(xiàn)井漏，因井漏誘發(fā)溢流的可能性較大。
    2) 水泥封固段長(zhǎng)，環(huán)空間隙小，施工摩阻大，泵壓高，施工中井漏的可能性大，施工難度大。
3 施工方案的制訂原則
    該井由于漏、噴同層，原設(shè)計(jì)采用一次性正注固井，但下套管中發(fā)生井漏[1～5]，決定采用正反注固井施工；反注中發(fā)生溢流，采用加重堵漏漿壓穩(wěn)氣層，反注固井施工順利。
4 固井施工
4.1 下尾管井漏、堵漏作業(yè)
    下套管至井深2250.05m井漏失返；下套管至井深4569.70m，無(wú)返，漏失聚磺鉆井液31.3m3；反灌鉆井液4.6m3見(jiàn)返；循環(huán)，漏速為42m3/h，漏失鉆井液14.1m3。
    1) 注入密度為2.14g/cm3、濃度為12%的橋漿35m3；投球，替入密度為2.14g/cm3的鉆井液40m3，漏速為42～28.6m3/h，漏失鉆井液15m3；橋漿9.2m3，其中碰壓10MPa，坐掛倒扣成功。
    2) 注入密度為2.14g/cm3、濃度為12%的橋漿20m3(耗SDL 3t)，出口間斷失返，漏失鉆井液14.6m3。
4.2 正注水泥施工
    注入抗鈣鉆井液20m3，出口間斷失返，漏失鉆井液11.2m3。間斷正注鉆井液24.8m3無(wú)返，液面在井口；間斷正循環(huán)，無(wú)返，漏失鉆井液5.2m3。正注G級(jí)太鐵礦加重水泥17m3，平均密度為2.18g/cm3，泵替鉆井液碰壓成功，施工中出口一直不返鉆井液。
4.3 第一次反注水泥施工
    倒出短方鉆桿、短鉆桿，井深為3055.65m，鉆桿內(nèi)噴鉆井液3.4m3，不具備起鉆條件，決定在尾管頭處反擠水泥固井，注G級(jí)太鐵礦加重水泥26.6m3，平均密度為2.19g/cm3，按設(shè)計(jì)頂替到位。開(kāi)井卸方鉆桿，鉆桿內(nèi)噴鉆井液，噴高為0.2～0.3m，觀察10min沒(méi)有減小的趨勢(shì)，強(qiáng)行起鉆2柱至井深2997.13m，鉆井液從二層臺(tái)以上鉆桿水眼中噴下，起鉆困難，活動(dòng)鉆具正循環(huán)排出水泥混漿18m3，循環(huán)中地層有回吐現(xiàn)象。控壓3～8MPa循環(huán)加重鉆井液，加入重晶石粉45t，理論上鉆井液密度應(yīng)達(dá)到2.25g/cm3，實(shí)際上進(jìn)口密度僅為2.10g/cm3、出口密度低于2.00g/cm3。
4.4 第二次反注水泥施工
4.4.1關(guān)井準(zhǔn)備加重鉆井液
    關(guān)井8 h求壓，套壓上升到8.8MPa，立壓為6.3MPa，控壓7MPa在鉆桿內(nèi)注入密度為2.42g/cm3加重鉆井液30m3，在有限溢流的條件下開(kāi)井起鉆9柱至井深2794.89m，接回壓閥下鉆桿2柱至井深2852.37m。
4.4.2反注水泥施工技術(shù)
    關(guān)井反注鈦鐵礦加重水泥40m3，平均密度為2.25g/cm3，關(guān)井?dāng)D替水泥漿到設(shè)計(jì)井深。為了防止水泥凝固卡鉆具，關(guān)環(huán)形防噴器，調(diào)低環(huán)形封井器控制壓力至3～4MPa，起鉆2柱至井深2794.89m，關(guān)井?dāng)D鉆井液0.6m3，套壓為7.5～6.5MPa，關(guān)井候凝。
5 固井質(zhì)量分析
    固井后探得上塞井段為3024.80～3066.2m，下塞井段為4389.09～4570.20m；電測(cè)水泥界面為4310m，電測(cè)固井質(zhì)量合格率為84.33%、優(yōu)質(zhì)率為76.79%(表3)。
表3 電測(cè)固井質(zhì)量數(shù)據(jù)表
井段(m)
固井質(zhì)量
井段(m)
固井質(zhì)量
3058～3349
好
4266～4310
中
3490～3560
中
4310～4547
差
3560～4266
好
4547～4570
好
6 結(jié)論與認(rèn)識(shí)
    1) 該井屬于典型的高壓低滲透氣井，第一次反注水泥失敗后由于鉆井液密度高，脫氣性差，加重困難，采用全井加重成本高、周期長(zhǎng)。被迫在鉆桿內(nèi)注入加重鉆井液，開(kāi)井在有限溢流的條件下起鉆至設(shè)計(jì)井深，接回壓閥下鉆桿2柱，施工完后可以在低環(huán)形封井器控制壓力條件下起鉆桿2柱，確保了固井施工安全。
    2) 分析該井主漏層在茅口組地層、井深為4300m，需水泥漿量25m3，為了確保固井質(zhì)量施工一直關(guān)井作業(yè)，把鉆桿內(nèi)30m3加重鉆井液、15m3附加水泥量共45m3推入地層，較大程度地隔絕了氣層，有效地提高了固井質(zhì)量。
    3) 該技術(shù)僅適宜于高壓、低滲透，堵漏困難條件下的特殊固井作業(yè)，具有較大的井控、安全風(fēng)險(xiǎn)。固井的重要條件之一是井內(nèi)壓力平衡、井眼暢通，只有井眼準(zhǔn)備好了，才能保證套管的順利下入，才能保證施工安全、確保固井質(zhì)量。
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(本文作者：劉德平 王仕水 卓云 韓向軍 川慶鉆探工程公司川東鉆探公司)