深井超深井复杂情况下固井技术.doc

序　言 ? 　　由于目前我国经济的高速发展，对石油、天然气资源产生了巨大需求和依赖，为了保证国家经济和能源安全的需要，石油勘探开发力度加大，转向埋深更深地层，深井超深井数量不断增加。深井超深井目的层埋藏深，地质条件复杂，钻井勘探深度的加大，井下情况更趋复杂，固井难度不断增加。 ? 　　四川地区主产天然气，深井超深井井眼条件复杂，深井超深井裸眼井段长，地层压力系统不统一；地层压力高，一般下技术套管和油层套管前，泥浆密度都要加重，而且许多井地层压力平衡关系敏感，泥浆稍高则发生井漏，低则发生井喷；地层裂缝多、断层多，易破碎；泥页岩水敏性强，易坍塌，井眼极不规则，井径扩大严重，大肚子井眼和糖葫芦井眼普遍存在；川东北地区深层高含H2S及CO2，根据四川气井固井经验，各层套管水泥均要求返至地面，导致固井封固段长；地层倾角大，软硬变化多，井斜角大；油气层多且分布段长，地层压力高、气层活跃；随着油田的深一步勘探开发，钻井向深井定向井、侧钻井、水平井等发展。因此在四川深井超深井固井中，通常面临下述固井复杂问题： ? 　　1）套管下入困难； ? 　　2）长封固段固井技术难题； ? 　　3）小井眼、小间隙固井难题； ? 　　4）窄安全压力窗口、固井漏失及防气窜问题； ? 　　5）深井超深井水平井固井难题； ? 　　6）不规则井眼条件下固井质量问题。 ? 　　二十世纪八十年代以来，我们在四川进行了大量的固井工程作业，针对四川深井气井、复杂地层固井难点，完成了《川东北深井复杂条件下固井工艺研究》、《川西地区高压气井固井技术研究》、《川西中高压浅层气防气窜固井技术研究》、《提高川西深层固井质量技术研究》、《川西地区深井固井技术研究》等多项科研课题。同时近年来通过对深井技术的不断完善，深井套管的顺利下入、深井长封固段固井、深井小井眼小间隙固井、高压防气窜固井、深井大斜度井及深井水平井固井等系列深井复杂情况下固井工艺技术日趋成熟，深井固井成功率和固井质量全面提高，这对加快四川地区油气勘探进度和勘探效益具有重要意义。 ? 　　1 深井下套管技术 ? 　　四川地区多数深井完井井深超过5000m，个别井处于构造边缘，地层特性差，带有井斜、井漏、局部缩径，井壁稳定性差，事故多发等复杂情况；侧钻井、定向井、水平井井斜角大，存在不同程度的狗腿度；小井眼小间隙使入井扶正器使用受限；窄压力窗口等复杂情况增加了套管下入难度，套管不能下至设计井深而导致目的层位漏封。 ? 　　深井固井作业中，尤其是尾管或封隔目的层顶部先期完成的井及封隔特殊层位的井，如何将套管下至设计井深，是下步正常钻进或油气开采的基本保证。因此，为了解决套管下入困难的问题，主要从下面几个方面考虑： ? 　　1）合理设计井眼轨迹及在钻井过程中合理控制钻井施工参数，严防出现大的狗腿度。在钻进过程中形成狗腿、遇阻及缩径井段需重复划眼，以修正井眼，减小套管下入难度。 ? 　　2）下套管前充分循环洗井，彻底清除井内沉砂和浮泥皮。特别是在定向大斜度井和水平井套管下入的井眼准备过程中，下套管前的循环洗井尤显重要，只有彻底清除井眼底边沉积的沉砂和岩屑，才能确保套管顺利下至设计位置。 ? 　　3）调整钻井液性能，降低泥饼摩阻系数，减小套管下入摩组。由于套管下入的摩擦阻力与泥饼的摩阻系数是成正比关系的，因此，改善泥皮质量，降低泥皮摩阻系数，降低套管下入的摩擦阻力，有利于实现套管的顺利下入。在实际施工中，主要是通过在泥浆中加入钻井液润滑剂或玻璃微球来实现。 ? 　　4）加入套管扶正器，提高套管居中度，减小套管下入摩阻。当井斜角较大时，套管与井壁间的接触为面接触，由于套管与井壁接触面大，因此下入摩阻大，套管下入困难。通过加入适当的扶正器后，套管居中度提高，套管在井内与井壁接触变成了扶正器与井壁的点接触，降低了阻力，保证了套管顺利下入。在大斜度井和水平井中，扶正器选型十分关键，必要时使用刚性扶正器可避免使用弹性扶正器破损造成下套管事故。在薄节箍或无节箍套管的小井眼小间隙套管下入过程中，可考虑加工特殊的扶正短节来提高套管居中度。 ? 　　如CH126井121/4″钻头钻进过程中因地层倾斜严重，井斜厉害，钻进过程中发生粘卡，提下钻阻力大，在无法钻进的情况下，被迫在1552m去掉95/8″钻铤，换上81/2″钻铤钻进，下95/8″套管时，在下部严重井斜段加密使用扶正器，保证套管顺利地下入预定井深2782.37m。 ? 　　5）在下套管过程中，科学合理地利用起吊套管单根等间隙不间断灌浆，或者利用自动灌浆装置，减少下套管的中途停顿时间，对易塌易漏地层合理控制下放套管的速度，可大大降低套管下不到位的工程质量事故。 ? 　　在常规套管串的入井过程中，由于使用了回压凡尔，下套管过程中不得不多次停顿，以便在套管内灌满泥浆，避免过分掏空损坏回压凡尔和因泥浆