川渝地區(qū)漏失井固井工藝技術(shù)

陳 敏, 趙常青, 林 強(qiáng)

(1中石油川慶鉆探工程有限公司 2中石油川慶鉆探工程有限公司井下作業(yè)公司)

井漏是固井作業(yè)中既常見(jiàn)又復(fù)雜的技術(shù)難題，措施不當(dāng)不僅會(huì)影響套管的順利下入，還會(huì)嚴(yán)重危及到固井質(zhì)量及井筒完整性。因此，通過(guò)認(rèn)識(shí)井漏性質(zhì)及其特點(diǎn)，剖析下套管作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)以及對(duì)固井質(zhì)量的影響和危害，制定針對(duì)性措施和應(yīng)對(duì)之策，對(duì)于保障施工安全和固井質(zhì)量具有十分重要的意義。

一、川渝地區(qū)漏失井現(xiàn)狀

在川渝地區(qū)的鉆井工程作業(yè)中，井漏發(fā)生頻繁， 類型多，井漏造成的損失巨大。近幾年來(lái)，井漏復(fù)雜時(shí)率居高不下，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)井漏復(fù)雜損失時(shí)間占鉆井總時(shí)間的5%～8%。隨著鉆井技術(shù)的發(fā)展，使用了欠平衡鉆井、空氣鉆井、空氣霧化鉆井、空氣泡沫鉆井等有效地解決了此類地層的鉆進(jìn)問(wèn)題，但固井仍面臨水泥漿嚴(yán)重漏失、返深不夠等問(wèn)題。固井質(zhì)量得不到保證，2011年以前川渝地區(qū)漏失井固井質(zhì)量合格率僅為47.85%。

二、漏失井固井主要技術(shù)難點(diǎn)

(1)下入套管困難。一方面下套管過(guò)程中不能通過(guò)有效循環(huán)破壞鉆井液結(jié)構(gòu)力，既增加下套管摩阻，又會(huì)誘發(fā)激動(dòng)壓力，加劇井漏或?qū)е缕渌鼜?fù)雜情況；另一方面，雖然井壁臺(tái)階或井眼不規(guī)則導(dǎo)致的遇阻，則可通過(guò)上下活動(dòng)解除，但是砂橋、沉砂或套管刮削虛厚濾餅堆積堵塞環(huán)空遇阻處理手段有限。

(2)水泥環(huán)完整性難以保障。一次正注工藝，主要風(fēng)險(xiǎn):①水泥漿通過(guò)漏失井段時(shí)可能引起環(huán)空水泥漿返速降低，環(huán)空頂替效率降低；②水泥漿漏失可能引起水泥漿低返，造成上部井段漏封；③部分井注水泥漿過(guò)程漏失，施工停泵后返吐，導(dǎo)致漏失井段鉆井液與泥漿重新回到井筒，引起固井質(zhì)量差。正反注固井工藝主要風(fēng)險(xiǎn):①正反注兩段水泥漿無(wú)法有效銜接，形成“夾心”井段；②正注水泥漿返高過(guò)高，封住漏層，導(dǎo)致套管重合段(上部井段)被“封門”不能進(jìn)行反注封固上部套管的風(fēng)險(xiǎn)[1-8]。

(3)安全作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)大。 主要體現(xiàn)為: ①環(huán)空壓力失衡可能引發(fā)的井控風(fēng)險(xiǎn)；②尾管固井喇叭口竄氣的風(fēng)險(xiǎn)；③井壁失穩(wěn)垮塌風(fēng)險(xiǎn)，或施工壓力過(guò)高擠注困難。

三、漏失井固井主要技術(shù)對(duì)策

據(jù)漏失程度可分為惡性漏失井和一般漏失井兩類。惡性漏失井，鉆井液面不在井口完全不能建立循環(huán)的井，通常發(fā)生在喀斯特地貌、推覆體地層或地表存在大裂縫、溶洞等地層；一般漏失井，鉆井液液面在井口可以建立部分循環(huán)的井。主要發(fā)生在中下部鉆井作業(yè)中，這類地層裂縫發(fā)育、地層破碎、斷層多，井漏治理困難，地層承壓能力難以提高。

1. 下套管技術(shù)措施

(1)惡性井漏。這類井首先采用帶擴(kuò)劃眼扶正器通井，重點(diǎn)修整井壁破除臺(tái)肩，消除不規(guī)則井眼和井壁臺(tái)肩對(duì)套管柱的阻礙；反復(fù)清砂凈化井眼，并在井底注入一定稠漿作懸浮液；其次簡(jiǎn)化套管柱結(jié)構(gòu)。取消引鞋管鞋浮箍等全部套管附件，下套管遇阻可從管內(nèi)下入鉆具循環(huán)沖砂，以確保套管下至設(shè)計(jì)井深。

(2)一般漏失井。這類井下套管，一是采用摸擬套管剛性鉆具結(jié)構(gòu)通井，重點(diǎn)消除井壁臺(tái)肩、不規(guī)則阻點(diǎn)和虛厚濾餅，對(duì)遇阻段和復(fù)雜段重點(diǎn)拉劃，確保井眼通暢、無(wú)砂橋、無(wú)沉砂；保持優(yōu)質(zhì)鉆井液性能，減少虛濾餅；充分清潔凈化井眼，盡可能清除鉆井液中的堵漏材料。二是下套管過(guò)程中重點(diǎn)落實(shí)分段開(kāi)泵頂通、間斷掉灌保持液面在井口等措施，確保井眼穩(wěn)定和井控安全。

2. 固井主要技術(shù)對(duì)策

(1)惡性漏失井固井。這類漏失井多發(fā)生在淺表層及中上部井段的第一、二開(kāi)鉆井作業(yè)中。根據(jù)固井目的選擇對(duì)應(yīng)技術(shù)措施見(jiàn)表1。

表1 惡性井漏正反注技術(shù)方案

(2)一般漏失井固井。漏失穩(wěn)定,漏速較小甚至有時(shí)不漏，實(shí)測(cè)漏速小于10 m3/h，采取補(bǔ)償漏失量一次性正注固井，其補(bǔ)償水泥漿量根據(jù)漏失速度、漏層性質(zhì)綜合考慮。漏速較大不能建立循環(huán)或者能建立部分循環(huán)漏速大于10 m3/h，適合采用正反注固井技術(shù),根據(jù)固井工藝不同，其正反注主要技術(shù)存在差異,見(jiàn)表2。

表2 一般漏失井正反注技術(shù)方案

四、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)例

2011年以來(lái)，川渝地區(qū)共開(kāi)展973井次的漏失井固井作業(yè)，固井質(zhì)量平均優(yōu)質(zhì)率77.46%、合格率85.86%，整體質(zhì)量與常規(guī)井固井質(zhì)量相當(dāng)見(jiàn)圖1。同時(shí)因方案優(yōu)化，降低堵漏等復(fù)雜情況處理，其節(jié)約成本高達(dá)上千萬(wàn)元。

1. L215井?339.7 mm表層套管正反注水泥固井情況(惡性漏失井)

(1)基本情況及方案?；厩闆r：用?444.5 mm鉆頭空氣鉆至井深323.0 m，地層出水，轉(zhuǎn)為霧化鉆進(jìn)至338.50 m，出口未見(jiàn)巖屑返出，氣量與清水量減少約50%，發(fā)生井漏，霧化續(xù)鉆至井深532.0～594.0 m，空氣與清水均失返， 實(shí)測(cè)井內(nèi)液面深度320.0～325.0 m，實(shí)探沉砂高度15.0～20.0 m。

圖1 2011～2019年川渝地區(qū)漏失井與常規(guī)井固井質(zhì)量對(duì)比

固井方案：管柱上不加引鞋、管鞋、浮箍等任何附件，底端加工成銑齒狀，下套管遇阻則下入鉆具沖砂處理,注水泥施工采用正反注技術(shù)。

(2)施工情況及固井質(zhì)量。施工簡(jiǎn)況：正注密度1.90 g/cm3水泥漿27.0 m3；四次反灌商砼共41 m3，反灌過(guò)程測(cè)試環(huán)空液面高度。

固井質(zhì)量：測(cè)井評(píng)價(jià)固井質(zhì)量合格率80.54%，套管上下部井段封固良好。

2. 雙探9井?273.05 mm技術(shù)套管正反注水泥固井情況(一般漏失井)

(1)基本情況及固井方案。基本情況：完鉆井深4 390 m，裸眼井段503.32.0～4 390.0 m。鉆至嘉陵江地層井深2 906.90～4 140.25 m的中下部井段鉆遇8個(gè)漏層，漏速在1.0～53.0 m3/h之間,累計(jì)漏失密度1.49 g/cm3鉆井液769.2 m3。

固井方案：正注井快干水泥漿返至3 800.0 m，緩凝水泥漿覆蓋全部漏層即返深2 900 m。反注井段：井口至4 150.0 m，水泥漿覆蓋到最下部漏層，同時(shí)根據(jù)正注施工判斷水泥漿返高，及時(shí)調(diào)整反注井段。

正注快干漿和最后反注水泥漿密度設(shè)計(jì)為1.90 g/cm3。其它正反注井段設(shè)計(jì)1.52 g/cm3低密度水泥漿。

(2)施工情況及固井質(zhì)量。正注密度1.52 g/cm3低密度水泥漿45.0 m3，密度1.90 g/cm3快干水泥漿22.0 m3；從套管環(huán)空反注密度1.52 g/cm3低密度水泥漿105.0 m3，密度1.90 g/cm3水泥漿45.0 m3。

固井質(zhì)量情況：測(cè)井評(píng)價(jià)段長(zhǎng)4 310.5 m，固井質(zhì)量合格率94.3%。正反注水泥漿銜接良好，水泥環(huán)無(wú) “夾心”現(xiàn)象。

五、認(rèn)識(shí)與建議

(1)采取不同技術(shù)措施，能夠最大限度提高下套管一次成功率，對(duì)于惡性井漏，優(yōu)化鉆具組合，破除微臺(tái)階，簡(jiǎn)化管串結(jié)構(gòu)；對(duì)于一般漏失井采用清潔凈化井眼，下套管過(guò)程做好防卡等工作，實(shí)行分段循環(huán)及間歇式吊灌，確保安全下入與降低井控風(fēng)險(xiǎn)。

(2)根據(jù)漏失井地層特點(diǎn)與漏失程度，優(yōu)化一次性正注并增加水泥漿數(shù)量與一次性正反注固井工藝，匹配工藝參數(shù)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)環(huán)空水泥環(huán)有效充填，提高水泥環(huán)完整性。