如何提高深井超深井尾管固井质量(1)

设计、 钻井新工艺技术推广工作。现在在井下作业处固井公司从事固井工程设计、 现场施工和科研工作。
2000 年
第 23 卷
第3期
钻
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浆成份复杂 , 在高温高 压下 , 致使水 泥浆与 钻井液 接触 时混 浆稠度大 , 施工泵压 增大 , 甚至提 前稠化。 另一种 可能 是由 于混浆稠度 大 , 携带大 量的钻 屑阻塞 于小间 隙处 , 堵塞 环空 通道 , 使得水泥浆顶替不到位 , 甚至施工失败。
眼井段长 , 封固主要井段为油气层 , 再加上地层压力、 钻井液 性能、 井眼质量、 沉砂、 垮 塌、 漏失、 缩径 等因 素的影 响 , 往往 造成套管下入裸眼井段困难 , 阻卡严重 , 难以到位。 2 2 悬挂器坐挂倒扣困难 深井、 超深井井底 温度高 , 钻井 液密 度高 , 井底 压力 大 , 钻井液中含 砂高 , 再加 上尾管 负荷重 等因素 , 往往 造成 悬挂 器不能正常工作 , 坐挂倒扣困难。另外浮箍、 胶塞不密封 , 还 会产生小循环 , 影响 固井质量 。这些情 况在 深井、 超深 井尾 管固井中经常遇到 , 并往往造成固井事故。 2 3 施工压力高井下复杂实现紊流顶替困难 由于深井、 超深井 井段长 , 钻井 液密 度高、 环空 间隙 小 ,
0096 03 中图分类号 : TE 925 + 2 文献标识码 : B 文章编号 : 1006 768X( 2000) 03
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影响深井超深井尾管固井质量主要因素
( 1) 裸眼井段长、 温差大 , 喇叭口上部的水泥浆凝 结时间
再加上 钻 具 长、 水 眼 小 等 原 因, 往 往 造 成 施 工 压 力 高 达 20M Pa 以上 , 由于机泵能力和 井下安 全 , 不 能实现 较大排 量 的紊流顶替 , 顶替效率差。 2 4 水泥浆稠度大混配困难难以达到设计要求 深井、 超深 井尾管封固 的油气 层段 , 对水 泥浆性 能要 求 较高 , 要 求 水 泥 浆 失 水 100ml 、 析水 1 4% 、 流动度 ! 15Bc, 稠 化 22cm, 并要求其 稳定性好 , 不沉降 , 初始 稠度低
倒扣。倒扣完后 , 可在规定 距离以内 上提 下放 , 根据 悬重 变 化判断是否倒开 , 中心管是 否顺利 拔出 , 但动 作次数 应尽 量 减少 , 以防止中心管密封失效。川局 的 127 悬挂 器在中 心 管上开了一个小孔 , 可用反 循环来 验证悬 挂器 是否倒 开 , 这 对深井、 超深井的小负荷套管悬挂固井的判断尤为重要。 3 4 水泥试验技术措施 水泥试验是固井施工模拟试验 , 如果模拟试验未达到 设 计要求 , 就会造成施工失败 , 对于深井、 超深井的尾管固井 更 是如此。水泥试 验除 按 A PI 标 准外 , 还 要尽 量模 拟井 下 工 况的实际进行补充试验 , 以使得工程技术人员心中有数 。尾 管固井施工现场上要做好如下工作 : ( 1) 模拟现 场施工 环境下 的混浆 试验。由 于深井、 超深 井尾管固井配浆药水稠 , 再加上配制高密度水泥浆或硅粉 水 泥浆 , 环境温度 对水泥浆的 配制影 响很大 , 特 别是塔 里木 和 准南等北方油田在冬季低温下配浆十分困难 ; 另外水泥浆 的 触变性对使用过渡池固井影响很大 , 因此根据现场模拟制 浆 试验可制订不同的配 浆施工 方案 , 以保证 水泥 浆密度 均匀 , 水化良好、 流动性好。 ( 2) 由于设 备和操作 者技术 水平 , 固井时 水泥浆 密度 误 差大 , 对固井质量影响较大 , 为做到对浆体的充分 认识 , 应 做 一个高点密度水泥浆 稠化时 间 : 即 配浆药 水不 改变 , 多加 水 泥 , 将水 泥浆密 度提 高到 原设计 密度 附加 0 05g / cm 3, 高 密 度水泥浆的稠化时间应满足施工时间要求 ; 另外还要做喇 叭 口静止温度时 24h 或 48h 低点密度强度试验 , 强度要求达 到 规定 , 这样的浆体缓凝剂应对密度变化不敏感。 ( 3) 污染试 验对于 深井、 超深井 至关重 要。因为 在此 类 井施工中 , 水泥 浆与钻井液 中成份 复杂 , 钻井 液对水 泥浆 的 污染相当严重 , 加上尾管 固井环 空间隙 小、 井眼长、 泵 压高 , 水泥浆的污染将导致高泵压、 井漏 , 甚至施工失败 , 粘稠的 混 浆还可能带上大量的 砂子阻 塞小环 空间隙。 污染试 验应 在 高温高压稠化 仪器 做稠 化曲 线 , 认真 筛选 出 一套 前置 液 体 系 , 在保证井眼 安全有效的 前提下 , 有 效隔离 钻井液 与水 泥 浆 , 防 止污染 , 提高顶替效率。钻井液密度高、 井壁不稳定 的 井眼中 , 不应使用密度低、 粘度小 ( 如配浆水 ) 的前 置液 , 它 有 可能导致井壁垮塌和沉砂 , 桥堵环空通道。现场上一种简 便 易行的方法 , 是采用对原钻井液进行处理后作为隔离液 。如 适当降低其密度调整其粘度达到固井设计要求 , 钻井液中 加 入抗钙药品 , 这 种方法在准 南地区 高密度 尾管 固井中 运用 , 固井优质率达到 80% 以上 。 3 5 搞好水泥车地面配浆施工方案 对于高密度、 硅粉水泥 浆和稠 药水配 浆 , 我国除 少部 分 90 年代后期引进的装备在 增大了混浆能 力和自动 化控制 装 置后满足这种粘稠水泥浆自配自抽要求外 , 大部分设备还 达 不到要求。因此需要采用各油田自行研制的混浆 方法 , 如 过 渡池、 气灰分离多次过渡等。对深井、 超深井固井 因泵压高 , 施工时间长 , 在施工前必须检查水泥车的柱塞盘根和环尔 胶 皮等。 3 6 抓好工具附件的选择检查工作 对于深井、 超深井尾管固井 , 其悬挂器的工作 性能十分
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提高尾管固井质量的措施
搞好固井设计 固井设计的好坏直接关系到固井质量的好坏 , 因 此首先
必须搞好固井设计。套管柱强度设计主要考虑其抗挤强 度 ; 管串设计时 应选用性能 良好的悬 挂器 , 为保 证密封 良好 , 应 采用双级浮箍 ; 水泥浆密度应大于钻井液 密度 0 28g/ cm 以 上 , 井底至油气层 以上 200m 左右 选用 快 干水 泥浆 , 上 部井 段至喇叭口选用缓 凝水 泥浆 , 井 温大 于 110 % 的井 , 选 用硅 粉水泥。在保证井眼安全和设备能力的条件下 , 可采 用较大 排量 , 以实现紊流顶替。 3 2 搞好下套管前的井眼准备 电测完 后 , 下套管 前的井 眼准备 十分重 要 , 它 是套 管顺 利下到预定位置的保证。首先应用原钻具、 钻头去掉 喷嘴通 井 , 钻具的刚度要大于 下入套 管的刚 度 , 井 斜变化 率大 的井 可考虑改变钻具稳定器位 置来逐 渐增加 钻具刚 度的方 法多 次通井 , 在阻卡井段要反复划眼、 消除阻卡。钻具通井到 底 , 应用较大的排量洗井 2 周以上。特 殊井可 考虑用 高粘 钻井 液清扫井底一周 , 要 求井眼通 畅 , 井底干 净。对于 摩阻 大的 井 , 可在裸眼井段替入 加有减 阻剂的 钻井液 , 有利 于套 管顺 利下入。固 井施工前要求 钻井液粘 度低 , 性 能好 , 在固 井施 工前大调整 钻井液性能 是不可取 的 , 而应在 钻井期 间 , 特别 是快打到预定固井井深时 , 逐渐调整钻井液性能达到 固井施 工要求范围 。另外在 下套管 前还应 用刮壁 器对上 层套 管刮 壁以利于保护悬挂器顺利下入。对送入钻具要进行称重 , 核 对好指重表 和压力表 , 要考虑 环境温 度对指 重表的 影响 , 记 录送入钻具在上提停止与下放停止、 开泵与停泵时不 同工况 下的悬重记录 , 为悬挂器的坐挂提供正确的指 导性数据。 3 3 悬挂器的坐挂倒扣措施 悬挂器 下到 坐挂 点位 置后 , 如 井下 复杂 应 尽量 不 探井 底 , 应就在坐挂点位置开泵循环 , 开始排量要小 , 根据 压力控 制排量 , 压力控制在液 缸剪钉 剪切压 力以内 , 待环 空返 出正 常井底钻井液循环到悬挂器以上后 , 可逐渐提高排量 到设计 值循环一周以上 , 然后进行投球坐挂 , 蹩压小球投入后 , 钻具 提到坐挂点 位子 , 球在 钻具内 靠自重 下落 , 下落速 度与 钻井 液性能和自身密度有关 , 同时可开泵小排量送 球到位。但要 求操作者必 须小心 , 留 意压力 表变化 , 控制 泵压上 升不 能超 过球座压力 , 小球进入 球座后 , 逐渐 升压至 液缸剪 钉剪 断时 的压力 , 下放钻具根据 指重表 变化判 断是否 坐挂 , 如坐 挂成 功 , 则下放钻具至指重表降到送入钻具重量 , 如果尾管较 轻 , 还可下压 5~ 10t 后 , 再上提至送入钻 具重量 , 这样有利于坐 挂更稳。坐挂完毕后 , 开泵憋掉球座打开循环通道可 进行倒 扣 , 悬挂器生产厂家不同其倒扣和判断方法略 有不同。 T IW 和贝克悬挂器由于不须严格找中和点 , 受压时反扣不 承受轴 向载荷 , 可以加压 1~ 5t 倒 扣 , 川局悬 挂器应 严格找中 和点
摘 要 深井、 超深井尾管固井是固井施工 中难度最高 , 风险最大的工程 , 固井质 量难以保证。 文中分析影 响
深井 、 超深井固井质量的主要因素 , 剖析其固井施工难点 , 全 面阐述 保证深井 、 超 深井尾 管固井质 量的方 法和技 术 措施 , 对保证固井质量和减少施工风险具有很好 的作用。 关键词 深井 超深井 尾管固井 质量 设计 施工 措施
塔里木油田石油管材防腐技术研究
集团公司石油管材研究所 , 1999 年 9 月
( 技审 : 俞新永 , 编辑 : 向幼策 )
收稿日期 : 1999
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16; 改回日期 : 2000
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作者简介 : 徐峰 ( 1965
) , 1987 年 7 月毕业于西南石油学院开发系钻井工程专业。 1987~ 1992 年在钻采工艺研究所钻井室从事探井钻 井
长 , 环空容易发生油、 气、 水窜。 ( 2) 高温 、 高压井水泥 石强度 衰减。 ( 3) 顶替效率差。 ( 4) 目的层 油气窜 移和邻 井开 采造 成地层流体运动 , 将 导致封固 油气层 段无水 泥浆。 ( 5) 固井 工具性能不好。 ( 6) 水泥浆密度不均匀。