复杂深井尾管固井及回接技术实践

钻井工程 天 然 气 工 业 2006年3月

139.7mm弹性扶正器50个,具体加法为4400~4643m井段每2根套管加1个,共20个;4400~4643m井段每1根套管加1个,共10个;4400~4643m井段每3根套管加1个,共20个。该井不考虑在重合段加刚性扶正器,以免因流道减少而增大环空施工阻力。

(3)水泥浆体系设计

根据该井固井要求,经大量室内试验,得到水泥浆配方为天山G级中抗硫水泥+1.0%RC800+0.7%USZ+0.3%TW-200R。水泥浆性能和密度波动试验结果,见表1和表2。

由表中数据可以看到:水泥浆各项性能满足该

表1 水泥浆基本性能表

位置井底喇叭口

密度(g/cm3)1.901.90

API失水条 件93 、6.9MPa90 、6.9MPa

失水量

(mL)5642

稠化时间条 件105 、84MPa90 、62MPa

时间

(min)161512

条 件

流变性

n

k(Pa sn)0.140.37

24h抗压强度条 件

强度(MPa)

93 、0.1MPa0.7490 、0.1MPa0.60132 、21MPa26.4

110 、21MPa25.6

表2 水泥浆密度波动试验表

密度

(g/cm3)1.851.901.95

93 、常压下流变性n0.720.720.65

K(Pa s)0.130.040.48

n

(5)辅助措施

为了降低固井施工压力,需配备密度为1.35g/cm左右的钻井液60~80m。 2.尾管回接

固两头技术[2]就是近井口段和近井底段环空用常规水泥封固,中间段环空用平衡液(清水或钻井液或低密度水泥浆)充填,以适当的压塞液顶替水泥浆并碰压。封固 上头 旨在防止井口油气水窜,封固 下头 旨在保证回接处密封和侏罗系油气层的开采,用平衡液的目的是降低环空当量密度。这种方法的作用类似于双级注水泥技术,但又可解决双级注水泥的工艺复杂、成本较高、循环孔泄漏等问题。 (1)平衡液充填段长度的计算 计算平衡液充填段长度的公式为:

Lb=( a- m)H1/( a- b)

(3)

式中:Lb为平衡液充填段长度,m; a为平均水泥浆密

3

度,g/cm3; m为钻井液密度,g/cm;H1为上浮箍位3置,m; b为平衡液密度,g/cm。

3

3

105 、84MPa下

稠化时间(min)

186161155

井尾管固井要求;施工密度应控制在1.85~1.95g/cm范围之内为宜。

(4)施工压力校核

1)井漏校核。固井环空当量密度过大会导致地层破裂,环空失返,严重影响固井质量,污染油层,还可能引起环空堵塞等复杂事故。固井环空压力计算公式为:

p环=p液+p压耗

(1)

式中:p环、p液分别为固井环空压力和环空液柱压力,MPa;p压耗为环空循环压耗,一般p压耗=0.0015H+1.2MPa;H为段长,m。

2)失重校核。水泥浆凝固过程中结构力不断增强,部分重量悬挂于套管及井壁上,产生失重现象,水泥浆失重后其当量密度相当于盐水密度约1.07g/cm3。因此,可能导致固井环空压力小于地层孔隙压力而发生溢流或井喷。安全条件为:

p孔隙 p自+p失(2)

式中:p孔隙、p自和p失分别为地层孔隙压力、环空自由段钻井液柱压力和水泥浆失重后压力,MPa。 该井施工压力校核结果表明:该井尾管固井环空当量密度为1.55g/cm,小于裸眼段最小破裂压力1.66g/cm3,故施工安全;该井水泥浆失重后环空当量密度为1.20g/cm3,大于地层孔隙压力,故水泥浆失重后应不会发生溢流或井喷。 66

3

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经计算,该井平衡液充填段长度取为1700m, 上头 水泥封固的长度为1000m, 下头 水泥长度为1700m。

(2)水泥量和平衡液量的计算

下头 水泥量和平衡液量的计算是固两头技术的关键,若用量过大,则可能把 上头 水泥浆顶出环空而不能有效地封固近井口段;若用量过小,则可能未把 上头 水泥浆顶至井口而使井口漏封。该井水泥量和平衡液(清水)量计算结果见表3。 (3)水泥浆稠化时间的计算

为了保证施工安全, 上头 和 下头 水泥浆的稠化时间应满足下式: