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尾管固井桥浆堵漏、反注(挤)水泥浆固井联作技术

2020-04-26刘德平彭元春胡小强

钻采工艺 2020年6期
关键词:压阀尾管环空

刘德平, 彭元春, 胡小强, 冯 果, 张 峰

(1中石油川庆钻探工程有限公司川东钻探公司 2中石油川庆钻探工程有限公司安全环保质量监督检测研究院 3中石油川庆钻探工程有限公司井下作业公司)

下送尾管完循环、注替水泥浆过程中发生井漏,只好采用尾管固井正反注水泥浆固井技术[1-2]。大漏、井漏失返反注直接采用水泥浆反注[3-4],不易使上部套管环空充满水泥浆,将严重影响环空水泥封隔质量。因为钻具带回压阀可以进行堵漏作业,研究堵漏、反注(挤)水泥浆有技术必要性,研究成果的应用有利于提高漏失井固井质量。

1 基础研究

1.1 过流面积计算

1.1.1 钻具带止回阀堵漏

企业标准Q/SYCQZ375-2011规定钻具带止回阀可以进行桥浆堵漏作业,标准规定了桥浆的粒径、浓度及堵漏工艺。

1)桥堵浆粒径要求。粗:桥堵剂粒径2 mm以上;中:粒径2.0~0.9 mm之间;细:粒径小于0.9 mm。

2)桥堵剂类型。堵漏材料选择应避免堵水眼、堵回压阀,中细颗粒状、小颗粒状、小片状和纤维状材料以及粒径小于20目的核桃壳、粉状锯木、随钻材料等。

1.1.2 回压阀、悬挂器环空过流面积计算

长裸眼段一般是Ø215.9 mm井眼,中完后一般下Ø177.8 mm尾管,开展过流面积分析研究,是桥浆堵漏、注(挤)水泥浆固井的前提。

1)Ø127 mm钻杆止回阀、Ø177.8 mm套管回压阀参数见表1、表2。

表1 Ø127 mm钻杆止回阀参数

表2 Ø177.8 mm套管回压阀参数

2)悬挂器环空过流面积计算。目前使用的Ø244.5 mm套管壁厚最大为11.99 mm,套管内径220.50 mm,以壁厚11.99 mm套管为例计算悬挂器环空过流面积。悬挂器过流面积最小的部位是悬挂器本体、坐挂后卡瓦伸出部位有6个导流槽。经计算悬挂器本体过流面积52.22 cm3,卡瓦坐挂后导流槽过流面积达57.37 cm3,单个过流槽当量直径达34.9 mm,见表3。

表3 Ø177.8 mm悬挂器环空流道参数

1.2 过流面积对比分析

1.2.1 Ø127 mm钻杆止回阀、Ø177.8 mm套管回压阀过流面积对比

Ø127 mm箭形回压阀过流面积20.76 cm3,Ø177.8 mm D型回压阀过流面积19.63 cm3。强回过流面积28.27 cm3,Ø177.8 mm M型回压阀过流面积28.26 cm3,过流面积相差不大。对比认为小漏井尾管固井、套管固井也可以进行堵漏、注水泥浆固井联作。

1.2.2 Ø127 mm钻杆止回阀、Ø177.8 mm套管回压阀过流面积与悬挂器环空对比

从表3计算悬挂器本体过流面积51.22 cm2,卡瓦坐挂后导流槽过流面积达57.37 cm3,单个过流槽当量直径达34.9 mm,远大于Ø127 mm钻杆止回阀过流面积,在大漏、井漏失返条件下进行堵漏、反注(挤)水泥浆联作安全是可控的。

2 桥浆堵漏、反注(挤)水泥浆固井联作技术

2.1 堵漏浆配方

Ø177.8mm尾管固井发生大漏、失返,水泥浆难以返至喇叭口以上,需要反挤水泥固井施工,可根据漏失大小可采取先注堵漏浆、再反注挤水泥浆施工,可以较大提高反挤水泥质量、降低施工风险[5-7]。桥堵剂推荐浓度见表4。

表4 不同漏速桥堵剂推荐浓度

2.2 作业流程

1)正注水泥完成后起钻150~200 m。

2)根据漏速大小配制不同类型、不同比例的堵漏浆。

3)注堵漏浆10~20 m3。

4)注配浆水2~4 m3。

5)注替水泥浆,在堵漏浆出钻杆前2~3 m3关井注挤水泥浆。①水泥浆出钻杆前环空带压,水泥浆出钻杆再正挤2 m3、反挤2~4 m3关井候凝。②水泥浆出钻杆后到注挤水泥浆到位环空一直未带压,开井起钻300~400 m柱关井候凝,起钻中按其出钻杆容积的1.5倍灌浆;③液面不在井口,水泥浆出钻杆后到注挤水泥浆到位期间环空逐渐带压,要认真分析水泥浆在环空上返量,正挤注到位后进行反挤,把上返量挤完后再挤3~4 m3关井候凝,有条件应开井再起钻200~300 m关井憋压侯凝。

3 HT1井Ø177.8 mm尾管固井桥浆堵漏、反注(挤)水泥浆固井

TH1井中完井深5 364 m,层位筇竹寺组,最大井斜9°,该技术在HT1井Ø177.8 mm尾管固井中进行了应用,固井取得成功,固井质量合格,为井漏条件下正注、反挤堵漏注水泥施工提供了借鉴,也可以推广应用到套管固井的反注施工作业。

HT1井身结构见表5。

3.1 井漏情况

该井Ø244.5 mm套管下深2 968.98 m,Ø215.9 mm井眼段钻进主要有3个漏失段。

1)用密度2.15 g/cm3钻井液钻至井深4 115.07 m井漏(层位:茅二),平均漏速18 m3/h,采用桥浆堵漏7次,在井段3 700~4 200 m采用水泥堵漏2次,堵漏成功。

表5 井身结构表

2)用密度2.17 g/cm3钻井液钻至井深4 947 m井漏(层位:龙王庙),平均漏速37.5 m3/h,采用桥浆堵漏成功。

3)用密度2.24 g/cm3钻井液钻至井深5 228.47 m井漏(层位:龙王庙),平均漏速7.0 m3/h,降密度至2.20 g/cm3钻至中完井深不漏,采用三扶通井发生3~5 m3/h井漏,分析为井底漏。

3.2 施工情况

下送尾管至井底循环井漏,正注2.30 g/cm3水泥浆60.6 m3,水泥浆出套管后井漏至失返,至顶替到位累计漏失49.8 m3,分析漏失井段为井深4 947 m井漏(层位:龙王庙)。反注期间反灌密度2.15 g/cm3钻井液20 m3未返,配制桥堵浆25 m3,配方:4%桥堵剂(中)+2%桥堵剂(细)+6%随堵剂。

1)起钻10柱至井深2 305 m。

2)替浓度12%桥浆18 m3。

3)注配浆水3 m3。

4)正注浓度12%桥浆15 m3、密度2.24 g/cm3水泥浆40 m3,在桥浆出钻杆前2 m3关井注(挤),注(挤)水泥浆过程中随着堵漏浆进漏层套压逐渐升高到13~15 MPa,钻杆内容积21.35 m3,正注(挤)配浆水、钻井液23 m3把水泥浆推出钻杆,反挤钻井液4 m3,注(挤)完关井候凝。

3.3 固井质量

固井成功,电测固井质量合格。候凝结束下钻至井深2 552.77 m探到上塞,对喇叭口试压11.2 MPa,稳30 min不降,下钻探下塞,塞面井深5 284.35 m。

4 认识与结论

1)Ø215.9 mm井眼带钻杆止回阀钻井中发生井漏,可以进行堵漏作业,经计算Ø177.8 mm套管回压阀过流面积与Ø127 mm箭形回压阀过流面积相差不大。在发生井漏的情况下,根据漏失量大小选择桥堵浆配方,采用堵漏、正注水泥浆固井联作技术,可以使水泥浆一次性返至设计井段。

2)Ø177.8 mm悬挂器环空过流面积远大于Ø127 mm钻杆止回阀、Ø177.8 mm套管回压阀,在尾管固井中发生大漏、井漏失返,可以采用桥浆堵漏、反注(挤)水泥浆固井联作技术,提高反注(挤)水泥浆效率和质量。套管固井作业中发生井漏,水泥浆未返至地面,完全可以采用桥浆堵漏、反注(挤)水泥浆固井联作技术提高反注(挤)水泥浆效率和质量。

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