金跃101井7000m一次上返固井技术

2015-12-17李苏新孟凡忠于永金任洪涛温培源

西部探矿工程 2015年1期

关键词：缓凝剂阿克苏固井

陈江，李苏新，孟凡忠，于永金，任洪涛，温培源

（1.西部钻探工程有限公司固井压裂工程公司，新疆克拉玛依834000；2.中国石油集团钻井工程技术研究院固井完井研究所，北京102206）

金跃101井7000m一次上返固井技术

陈江1，李苏新1，孟凡忠1，于永金2，任洪涛1，温培源1

（1.西部钻探工程有限公司固井压裂工程公司，新疆克拉玛依834000；2.中国石油集团钻井工程技术研究院固井完井研究所，北京102206）

金跃101井位于塔里木盆地塔北隆起轮南低凸起西斜坡，二开完钻井深7161m，垂深7153.28m，造斜点6942m，∅200.03mm+∅177.8mm技术套管下深7159m。针对该区块地层承压能力低、易漏失、水泥浆一次上返至井口、常规固井方法无法满足固井要求等问题，采用三凝双密度大温差水泥浆体系，同时制定对应技术措施防止下套管及固井过程中发生漏失。先导浆及领浆采用1.35g/cm3低密度大温差水泥浆，封固段0～5449m，尾浆采用1.88g/cm3常规密度水泥浆，封固段5449～7161m。声幅测井结果显示，固井质量合格，现场应用表明，采用低密度大温差水泥浆技术，提高了低压易漏井、长封固井段的固井质量，为该区块超深井一次上返固井提供了借鉴。

超深井；长封固段；大温差；一次上返；固井

金跃101井是塔里木盆地塔北隆起轮南低凸起西斜坡的一口评价井，钻探目的是探索金跃区块金跃101缝洞带奥陶系一间房组—鹰山组含油气性。二开使用∅241.3mm钻头钻进至7161m，∅200.03mm+∅177.8mm套管下至7159m。上部2根套管采用∅200.03mm，其余套管均为∅177.8mm，钻井液密度1.27g/cm3，井底温度132℃。二开采用1.35g/cm3低密度大温差水泥浆配合1.88g/cm3常规密度水泥浆一次上返固井，固井质量合格。

1 固井难点及对策

1.1 固井难点

（1）地层承压能力低，易漏失。塔里木油田塔北地区二叠系低压易漏，下套管及固井过程中易发生漏失，尤其是在下套管过程中，由于激动压力大，很容易发生漏失，而且一旦发生漏失只能被迫采取正注反挤工艺固井，无法达到一次上返的效果。

（2）封固段长，注替量大。水泥浆要求一次上返至井口，封固段长7161m，地层存在多套压力体系。地层承压能力低，可能出现的井漏、井涌等井下复杂情况，若固井过程中发生漏失，固井质量难以保证。若井径按10%扩大率考虑，理论计算水泥浆量220.42m3，替浆量为130.94m3，注水泥量及替浆量大，施工时间长，水泥浆稠化时间需足够长，保证固井施工安全。

（3）井底温度高，上下温差大。设计1.35g/cm3低密度水泥浆作为领浆，封固5449～0m井段。领浆封固段底部温度132℃，顶部温度30℃，温差达到102℃。为保证施工安全，延长领浆稠化时间可能会造成水泥石顶部强度发展缓慢，对水泥浆体系性能要求高。

（4）固井施工难度大。技术套管管柱质量大（套管净重372.91t），坐套管头时对套管抗挤毁要求高。下套管作业时间长，对井壁稳定性要求高，封固段长，顶替效率要求高。

1.2 技术对策

（1）切实做好电测后的下钻通井工作，对存在缩径、遇阻、狗腿度变化大的井段认真划眼、短起下钻确保井眼畅通、无阻卡。最后一次通井时,循环处理好钻井液性能，降低钻井液摩阻，提高润滑性。

（2）为防止压力激动压漏地层，严格控制下放速度，均匀下放管串，严禁猛提猛放。

（3）针对封固段长、顶替效率低、封固段上下温差大的难题，替浆过程中采用部分1.60g/cm3的重钻井液，以降低固井过程中的施工压力，尽量提高顶替排量，以提高水泥浆环空返速，从而提高顶替效率；采用大温差水泥浆体系，保证低温水泥面处强度发展，防止长封固段固井超缓凝问题出现，有效保证固井质量。

2 水泥浆室内试验

双密度水泥浆体系均采用抗高温降失水剂GT-11LH及缓凝剂GT-21LH为主剂。电测前，由于井底温度未知，选取3个循环温度点作为试验温度进行室内试验，即：100℃、110℃和120℃，相对应的井底静止温度分别为118℃、129℃和141℃（温度系数按0.85计算）。在3个试验温度下，对以GT-11LH为主剂的低密度水泥浆及常规密度水泥浆综合性能进行了评价。

2.1 1.35g/cm3低密度水泥浆综合性能评价

1#阿克苏G级水泥+29%GT-160S玻璃微珠+10%微硅+4.5%GT-11LH降失水剂+3.0%GT-21LH缓凝剂+4.8%GT-31LH减阻剂+水；

2#阿克苏G级水泥+29%GT-160S玻璃微珠+10%微硅+5.0%GT-11LH降失水剂+3.3%GT-21LH缓凝剂+4.8%GT-31LH减阻剂+水；

3#阿克苏G级水泥+29%GT-160S玻璃微珠+10%微硅+4.5%GT-11LH降失水剂+3.5%GT-21LH缓凝剂+4.8%GT-31LH减阻剂+水；

4#阿克苏G级水泥+29%GT-160S玻璃微珠+10%微硅+5.0%GT-11LH降失水剂+3.7%GT-21LH缓凝剂+4.8%GT-31LH减阻剂+水；

5#阿克苏G级水泥+29%GT-160S玻璃微珠+10%微硅+4.5%GT-11LH降失水剂+3.5%GT-21LH缓凝剂+4.8%GT-31LH减阻剂+水；

6#阿克苏G级水泥+29%GT-160S玻璃微珠+10%微硅+5.0%GT-11LH降失水剂+3.7%GT-21LH缓凝剂+4.8%GT-31LH减阻剂+水。

从表1可以看出，低密度水泥浆综合性能良好。水泥浆具有较好的流动性；API失水量有效控制在100mL以内；水泥浆稠化时间易调；顶部强度发展快，满足固井施工要求。

表1 低密度水泥浆综合性能

2.2 常规密度水泥浆综合性能评价

7#阿克苏G级水泥+35%硅粉+5.5%GT-11LH降失水剂+2.2%GT-21LH缓凝剂+1.7%GT-31LH减阻剂+水；

8#阿克苏G级水泥+35%硅粉+6.0%GT-11LH降失水剂+2.6%GT-21LH缓凝剂+1.7%GT-31LH减阻剂+水；

9#阿克苏G级水泥+35%硅粉+5.5%GT-11LH降失水剂+2.5%GT-21LH缓凝剂+1.7%GT-31LH减阻剂+水；

10#阿克苏G级水泥+35%硅粉+6.0%GT-11LH降失水剂+3.0%GT-21LH缓凝剂+1.7%GT-31LH减阻剂+水；

11#阿克苏G级水泥+35%硅粉+5.5%GT-11LH降失水剂+2.8%GT-21LH缓凝剂+1.7%GT-31LH减阻剂+水；

12#阿克苏G级水泥+35%硅粉+6.0%GT-11LH降失水剂+3.2%GT-21LH缓凝剂+1.7%GT-31LH减阻剂+水。

从表2可以看出，以GT-11LH为主剂的常规密度水泥浆综合性能良好，水泥浆的流动性好；API失水量可以控制在100mL以内；水泥浆稠化时间可调；24h抗压强度高；顶部强度发展快，满足固井施工要求。

3 配方适应性试验

金跃101井∅200.03mm+∅177.8mm技术套管固井使用一次上返固井工艺，封固段长，注替量大。为了考察水泥浆对工况适应性和不可预见的停注现象，重点进行了水泥浆温度、密度适应性试验及模拟间歇式注水泥试验。

3.1 水泥浆温度、密度适应性试验

金跃101井电测温度132℃，循环温度按113℃计算。为保证固井作业施工安全，进行了温度、密度高点稠化试验。

表2 常规密度水泥浆综合性能

水泥浆配方设计：

（1）领浆配方：阿克苏G级水泥+29%GT-160S玻璃微珠+10%微硅+5.0%GT-11LH降失水剂+3.5% GT-21LH缓凝剂+4.8%GT-31LH减阻剂+水；

（2）尾浆配方：阿克苏G级水泥+35%硅粉+6.0% GT-11LH降失水剂+3.0%GT-21LH缓凝剂+1.7% GT-31LH减阻剂+水。

从表3数据可知：水泥浆体系对于密度和温度的升高，稠化时间无显著变化，说明体系对自身密度变化和温度变化有较强的适应性。

表3 水泥浆温度高点、密度高点稠化试验

3.2 模拟间歇式注水泥试验

停机实验设计：稠化实验到达升温时间10min后，停稠化仪电机30min，再启动电机，测定稠化时间。

（1）领浆配方：阿克苏G级水泥+29%GT-160S漂珠+10%微硅+5.0%GT-11LH降失水剂+3.5%GT-21LH缓凝剂+4.8%GT-31LH减阻剂+水；

（2）尾浆配方：阿克苏G级水泥+35%硅粉+6.0% GT-11LH降失水剂+3.0%GT-21LH缓凝剂+1.7% GT-31LH减阻剂+水。

由表4可知：停机试验与未停机试验稠化时间变化不大，说明水泥浆对现场施工有较好的适应性；停机前后的浆体稠度变化较小，说明水泥浆体系具有一定网架结构，浆体的触变性较小，且无沉降，施工过程中不会因短时间停泵的意外情况而影响施工安全，水泥浆综合性能满足固井要求。

表4 间歇式注水泥模拟试验

4 现场施工

固井管线试压25MPa，稳压5min压力不降；注密度1.30g/cm3前置液10m3，平均排量1.50m3/min，压力8MPa；注低密度水泥浆165m3，平均密度1.35g/cm3，平均排量1.80m3/min，压力11～7MPa；注常规密度水泥浆54m3，平均密度1.88g/cm3，平均排量1.80m3/min，压力7～4MPa；注胶塞液2m3，替钻井液129m3，其中密度为1.60g/cm3的重钻井液60m3，密度1.27g/cm3的钻井液69m3，排量1.80～1.00m3/min，压力14～4MPa，未碰压。固井优良率87.4%。