孫榮，張猛

1.中石化西北油田分公司石油工程監(jiān)督中心，新疆輪臺(tái)，841600； 2.中石化華北石油工程有限公司井下作業(yè)分公司，河南鄭州，450042

0 引言

自順北1-XH井實(shí)現(xiàn)油氣突破后，順北油田成為中國石化西部資源戰(zhàn)略接替的重要陣地。由于順北區(qū)塊油藏埋藏深，鉆井一般采取四開制，二開為長裸眼鉆穿多套壓力體系[1]。順北1-AH井二開鉆遇石炭系卡拉沙依組、二疊系、三疊系級(jí)以上裸眼地層，二開鉆進(jìn)過程中鉆井液密度為1.12～1.24g/cm3，發(fā)生兩次失返性漏失[2]。本文通過分析順北1-AH二開技術(shù)套管下入、固井過程中的難點(diǎn)，結(jié)合各項(xiàng)針對(duì)性質(zhì)量控制措施的實(shí)際應(yīng)用，取得了良好的效果，對(duì)本地區(qū)深井二開長裸眼固井有了新的技術(shù)保障。

1 固井主要難點(diǎn)

（1）套管尺寸大，裸眼段長、上部地層地質(zhì)層序完整[3]，地層砂泥巖互層，下套管過程阻卡風(fēng)險(xiǎn)高。

（2）環(huán)空容積大，水泥漿在低排量下難以實(shí)現(xiàn)紊流流態(tài)，頂替效率低，易發(fā)生竄槽，不利于水泥石膠結(jié)，從而影響固井質(zhì)量。通過軟件模擬數(shù)據(jù)計(jì)算，該開固井環(huán)空頂替效率整體較差，最低僅為60%，其中4360～4750m環(huán)空處有大段泥漿未被頂替干凈。

（3）順北油田1號(hào)斷裂帶由于地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，鉆井中存在系列鉆井技術(shù)難題，其中最為突出的是二疊系火成巖漏失難題[4]。二疊系地層壓力低，鉆進(jìn)期間發(fā)生兩次失返性漏失，下套管和固井過程復(fù)漏風(fēng)險(xiǎn)高，影響水泥漿返高，固井質(zhì)量難以得到有效保障。

2 固井技術(shù)措施

2.1 通井技術(shù)措施

通過對(duì)比通井管串和套管串的剛度模擬，并以通井管串的剛度大于套管串剛度為原則，進(jìn)行通井鉆具組合的。通過模擬剛度，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際鉆具情況，優(yōu)選333.38mm牙輪+228.6mm鉆鋌×9.5m+330mm扶正器×0.5m+228.6mm鉆鋌+ 330mm扶正器+139.7mm鉆桿串的鉆具組合進(jìn)行通井，得出剛度比M為1.98，大于1，剛度比M用公式（1）進(jìn)行計(jì)算。

在通井過程中，對(duì)縮頸、遇阻、狗腿度化大的井段反復(fù)劃眼，達(dá)到起下鉆順暢的目的。通井到底循環(huán)洗井，徹底清潔井眼，降低鉆井液摩阻，以減小下套管摩阻。由于該類型井的裸眼段長、下套管時(shí)間長，所以在固井前需要調(diào)整鉆井液性能。通過加入抗高溫材料、改善鉆井液觸變性等措施來滿足套管的安全下入和到位后的正常頂通循環(huán)要求[5]。同時(shí)在二疊系及以下井段封入15%細(xì)顆粒堵漏漿來提高井壁承壓能力，并加入適量固體潤滑材料，確保井眼穩(wěn)定性并進(jìn)行鉆井液觸變性和老化性實(shí)驗(yàn)。

2.2 下套管技術(shù)措施

（1）封隔式分級(jí)箍設(shè)計(jì)。該井273.1mm套管下深大于5000m，鉆遇二疊系低壓力地層，且固井施工一次性水泥漿量較大，封固段上下溫差大，水泥漿性能不易調(diào)節(jié)。綜合考慮以上因素，采用封隔式分級(jí)箍[6]。分級(jí)箍設(shè)計(jì)安裝在二疊系地層以上較為規(guī)則的泥巖井段，保證漲封效果。

（2）分段頂通循環(huán)設(shè)計(jì)。為降低下套管過程的激動(dòng)壓力和套管到位后的開泵頂通壓力，從而降低漏失風(fēng)險(xiǎn)，在下套管過程中采取多段中途循環(huán)措施，根據(jù)實(shí)測井徑選擇中途循環(huán)，排量控制在1.0m3/min以內(nèi)，泵壓在5MPa以內(nèi)。在循環(huán)過程中采用緩慢提高排量的方法，每次循環(huán)不少于一個(gè)遲到時(shí)間，充分破壞泥漿結(jié)構(gòu)力，確保鉆井液性能與下套管前一致。

（3）套管下放速度設(shè)計(jì)。套管下放過程中，是造成井漏的重要因素，控制套管下放速度能減少激動(dòng)壓力。以鉆進(jìn)排量為基準(zhǔn)點(diǎn)，保證下套管環(huán)空返速不大于鉆進(jìn)鉆具組合中最大尺寸鉆鋌處返速為原則，設(shè)計(jì)下套管速度，公式（2）為鉆進(jìn)期間的鉆井液上返速度，公式（3）為下套管期間的套管下放速度。

以下套管期間的環(huán)空返速不大于鉆進(jìn)期間的環(huán)空返速為原則，計(jì)算套管的下放速度并附加一定的安全系數(shù)進(jìn)行本井下套管速度設(shè)計(jì)。

2.3 頂替效率設(shè)計(jì)

（1）優(yōu)化扶正器選用及加放，采用整體式彈性扶正器替換普通剛性扶正器，增加環(huán)空過流面積及最大化居中套管，通過軟件模擬居中度數(shù)據(jù)如圖1和圖2所示。

通過軟件模擬扶正器加防后的居中度來看，圖1的扶正器設(shè)計(jì)為4600m，以深井段每4根套管安放1只樹脂旋流扶正器、其余井段每5根套管安放1只整體式彈性扶正器，居中度在50%～80%之間。圖2的扶正器設(shè)計(jì)為4600m，以深井段每3根套管安放1只樹脂旋流扶正器、其余井段每4根套管安放1只整體式彈性扶正器，居中度在60%～90%之間，為提高頂替效率，采用圖2的扶正器居中度設(shè)計(jì)。

（2）合理選用前置液類型并增加用量，采用提黏高效沖洗液+纖維堵漏加重隔離液，確保接觸點(diǎn)井段鉆井液和虛泥皮能得到?jīng)_刷和驅(qū)替的同時(shí)起到一定堵漏作用，從而提高井壁穩(wěn)定性和套管潤濕性，提高固井質(zhì)量[7]。此外，考慮井下安全，隔離液密度盡可能達(dá)到ρ隔離液=0.5*(ρ鉆井液+ρ水泥漿)，同時(shí)為提高頂替效率，滿足環(huán)空流體流變性階梯級(jí)配、環(huán)空流體層層推進(jìn)的原則，隔離液動(dòng)塑比滿足式（4）：

表1 一級(jí)水泥漿性能

表2 一級(jí)水泥漿稠化實(shí)驗(yàn)

選用與鉆井液具有良好相容性的隔離液和水泥漿體系，能有效避免水泥漿受鉆井液污染。室內(nèi)優(yōu)化隔離液體系，在低排量下易達(dá)到紊流，前置液用量需滿足紊流沖洗接觸時(shí)間不少于10分鐘，且在安全前提下盡可能提高紊流接觸時(shí)間。隔離液按冪律流變模式設(shè)計(jì)，用量如式（5）所示：

式中，Vsp——隔離液用量，m3；Qc——紊流臨界排量，m3/min；t——紊流接觸時(shí)間，min。實(shí)際應(yīng)用中，為保證界面沖刷效果，加重隔離液均按紊流用量的1.5倍設(shè)計(jì)，充分沖洗井眼。

2.4 水泥漿配方及性能

（1）采用雙級(jí)固井工藝。一級(jí)固井水泥漿采用雙凝雙密度體系，領(lǐng)漿采用高抗擠（12000PSi）漂珠低密度水泥漿體系。配方：水泥（KG）+30%微硅(Msi)+10%膨脹劑（DZP-T）+53%玻璃微珠（Y12000）+2%穩(wěn)定劑（DZW-T）+24%降失水劑（SCF180）+1%早強(qiáng)劑（H-T）+0.5%緩凝劑（SCR-4）+0.5%消泡劑（DZX）+165%水，降低井底靜液柱壓力，確保漏失井段當(dāng)量密度在安全范圍，減少漏失風(fēng)險(xiǎn)；尾漿選用自愈合短候凝水泥漿體系，配方：水泥+8%自愈合乳液（0SP）+1%膠乳穩(wěn)定劑（SD-1）+3%降失水劑（SCF180）+1%緩凝劑（SCR-4）+1%消泡劑（DZX）+33%水，封固井段4850～5088.7m保證尾漿段固井質(zhì)量。固井前鉆井液密度調(diào)整：固井前將鉆井液密度調(diào)整至1.22g/cm3，最大限度降低液柱壓力，減少漏失風(fēng)險(xiǎn)。

治療失敗患者方案的選擇原則是更換至少2種，最好3種具有抗病毒活性的藥物（可以是之前使用的藥物種類中具有抗病毒活性的藥物）；任何治療方案都應(yīng)包括至少一個(gè)具有完全抗病毒活性的增強(qiáng)PIs加用一種未曾使用過的藥物（如 INSTs、FIs）。

根據(jù)軟件模擬ECD（井底循環(huán)當(dāng)量密度，下同），優(yōu)化施工排量、壓力等參數(shù)；降低施工過程液柱激動(dòng)壓力，減少漏失風(fēng)險(xiǎn)。一級(jí)固井注替漿排量控制在1.0m3/min，降低固井施工過程中的漏失風(fēng)險(xiǎn)。

圖3中一級(jí)ECD模擬數(shù)據(jù)顯示，施工排量為1.0m3/min時(shí)，井底最大ECD為1.282g/cm3，最小為1.251g/cm3；4648m處最大ECD為1.268g/cm3，最小為1.237g/cm3，能夠有效防止漏失。

（2）二級(jí)固井采用正注反擠工藝。二級(jí)正注固井水泥漿優(yōu)選高抗擠微珠低密度水泥漿體系，平均密度1.35g/cm3，以降低靜液柱壓力，減少漏失風(fēng)險(xiǎn)，保證分級(jí)箍位置全封固。二級(jí)反擠固井水泥漿防沉降常規(guī)水泥漿體系的平均密度為1.90g/cm3，可提高液相黏度，保障水泥漿沉降穩(wěn)定性，從而提高套管重疊段和井口固井質(zhì)量。

圖4中的二級(jí)ECD模擬數(shù)據(jù)顯示，施工排量為1.5m3/min時(shí)，分級(jí)箍處最大ECD為1.566g/cm3，最小為1.272g/cm3，因此固井施工排量需要下降。

3 應(yīng)用效果

3.1 下套管作業(yè)

套管串組合：300mm浮鞋+273.1mm套管× 22.501m+297mm浮箍×0.488m+273.1mm套管× 22.391m+297mm浮箍×0.488m+273.1mm套管× 22.35m+297mm碰壓短節(jié)×0.288m+273.1mm套管×6 5 9.2 9 2 m+31 0 m m封隔式分級(jí)箍× 4.128m+273.1mm套管×1133.341m+273.1mm定位短節(jié)×2.068m+273.1mm套管×3221.423m。

分級(jí)箍位置選擇：根據(jù)測井井徑，選擇在4356.144～4360.272m放置封隔式分級(jí)箍，該井段井徑擴(kuò)大率為2.8%～4.4%。

扶正器安放：4600m以上深井段，每3根套管安放1只樹脂旋流扶正器、其余井段每5根套管安放1只整體式彈性扶正器，分級(jí)箍位置上下3根套管各安放1只樹脂旋流扶正器+2只整體式彈性扶正器，在確保套管居中度的同時(shí)盡量減少扶正器對(duì)井壁的刮擦。

下套管速度控制：通過計(jì)算并附加一定安全系數(shù)，即1500m以上井段單根純下放時(shí)間＞90s、3000m以上井段單根純下放時(shí)間＞150s、3000m以下井段單根純下放時(shí)間＞180s，進(jìn)入二疊系易漏段后單根純下放時(shí)間在＞180s的前提下可再放慢速度，同時(shí)縮短套管在裸眼段的靜止時(shí)間。下套管過程中分段頂通循環(huán)6次，下套管耗時(shí)79小時(shí)到位，頂通排量3L/s，壓力3.7MPa，全程無漏失。

3.2 固井施工

一級(jí)固井前置液使用為提黏高效沖洗液+纖維堵漏加重隔離液，一級(jí)使用10m3提黏高效沖洗液和30m3纖維堵漏加重隔離液，二級(jí)使用10m3高效沖洗液，在有效沖刷井壁提高頂替效率的同時(shí)也起到了一定的堵漏效果，降低了漏失風(fēng)險(xiǎn)。正注領(lǐng)漿30m3、尾漿15m3、替漿205m3未能碰壓，施工壓力最高6MPa。投入重力塞80min后開始開泵逐級(jí)蹩壓漲封封隔器，壓力0↑9↑11↑13MPa，漲封成功后，繼續(xù)打壓至15.4MPa，分級(jí)箍成功開工，開始循環(huán)1m3/min，壓力1.5MPa，侯凝24h開始二級(jí)固井。

二級(jí)固井前大排量（1.5m3/min）循環(huán)驗(yàn)證井眼ECD數(shù)據(jù)，固井過程控制最大排量小于循環(huán)排量（1.3m3/min），確保井內(nèi)ECD低于循環(huán)過程，最大化降低漏失風(fēng)險(xiǎn)。正注水泥107m3，替漿2 0 6 m3，到量碰壓關(guān)閉分級(jí)箍循環(huán)孔6↑16.5MPa，穩(wěn)壓5min后進(jìn)行套管坐掛。坐掛完成后從井口共擠入密度1.22g/cm3的泥漿2.5m3，排量0.2m3/min，壓力0～13.06↓12.7MPa，擠破地層（折合當(dāng)量密度2.102g/cm3），建立反擠通道，侯凝24h開始反擠作業(yè)，環(huán)空反擠75m3水泥，固井施工結(jié)束。

對(duì)測井CBL曲線圖的分析：二開套管除井口后置液段外，整體封固率達(dá)到100%，合格率96.6%，一級(jí)井段固井質(zhì)量為合格，二級(jí)井段固井質(zhì)量為優(yōu)質(zhì)，充分達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

4 結(jié)語

（1）通過剛度比模擬選擇剛度大于套管串剛度的通井鉆具組合，確保套管下入。

（2）通過調(diào)整固井液密度、優(yōu)化鉆井液性能、控制套管下放速度和施工排量等措施可有效降低漏層位置ECD，起到防漏作用。

（3）通過優(yōu)化扶正器的選用和加放，可在一定程度上減少下套管過程對(duì)井壁的刮擦并提高環(huán)空過流面積，減小環(huán)空過流阻力。

（4）控制套管下放速度，降低下套管激動(dòng)壓力，可以從鉆井液波動(dòng)壓力范疇來防漏，采用多段中途循環(huán)措施，排出井內(nèi)老化泥漿，對(duì)降低下套管激動(dòng)壓力和套管到位后的頂通壓力有利。

（5）結(jié)合軟件模擬ECD，優(yōu)化施工排量及壓力控制，用數(shù)據(jù)計(jì)算出安全排量值，在固井前循環(huán)和固井過程注替漿時(shí)，控制最大排量小于安全值，以確保施工過程井內(nèi)ECD在安全范圍內(nèi)，從而充分降低漏失風(fēng)險(xiǎn)。