小间隙尾管固井技术研究与应用

毕宏利

【摘 要】国内外石油界公认，套管固井水泥环厚度不得小于19.05mm，否则水泥环强度过低，影响今后石油开采作业以及多种不利后果产生。由于地层存在多压力体系原因，不得不使用多层套管结构来实现钻探目的，因而出现了非常规套管结构，套管重叠段也出现了非常规的小间隙。小间隙的出现不但不利于封固质量，而且加大了固井难度。这就为我们提出了如何运用小间隙固井技术提高固井质量的新问题。

【关键词】小间隙；固井；压力；质量

1.介绍

1.1基本数据

完钻井深：4122.73m，油顶：3214m，油底：3918m。

1.2完钻泥浆性能

1.3井身结构

2.固井技术难点分析

2.1小间隙问题

2.1.1重叠段出现非常规的小间隙，95/8″与7″套管环容为13.36l/m，仅是常规间隙的10%-26%，单边间隙间距21.36mm，水泥环易碎，强度低。

2.1.2裸眼环形容积与小间隙处环形容积差异过大，重叠段小间隙环容为13.26l/m，裸眼处环容为26.22-36.46l/m， 裸眼处环容是小间隙处的2-2.8倍。裸眼环容比小间隙处环容大于1倍时，顶替效率就很差。

2.1.3裸眼顶替速度受到严格限制，裸眼段返速低；若提高裸眼段的返速，小间隙处的流动阻力增加，套管鞋处的激动压力增大，就会发生井漏。

2.1.4尾管回接筒的使用严重缩小了有效环形间隙，产生柱塞作用，增加了对地层的压力。

2.1.5地层岩性不稳定，井眼条件差，受钻井液冲蚀严重，井径不规则，套管居中度差，顶替效率低。

2.1.6部分井含有原油伴生气，水泥浆在凝结过程中易发生气窜。

2.2井漏问题

该井四开钻至井深3495.50m，出现漏失现象，当时泥浆密度1.42g/cm3，后堵漏成功，钻至目的层时泥浆密度为1.47g/cm3，粘度110s。本井于下完套管，座挂循环时，发现漏失，漏速3m2/h，经过静止堵漏，循环排量在0.4-0.65m3/min左右无漏失，提高排量至1.08m3/min时有漏失现象，后循环堵漏成功，此时泥浆密度1.42g/cm3、粘度66s，循环排量1.47m3/min、泵压11Mpa。满足固井施工要求。

2.3压力问题

下完套管小排量0.11-0.22m3/min开泵顶通后，循环压力7.5Mpa，施工压力较高。为下一步的固井施工增加了难度。

3.主要技术措施

采用等容量替浆法和三低固井技术：

3.1等容量替浆法

注水泥前低速泵入等于或接近葫芦形状空间容量的低密度水泥浆或特制的隔离液，用以替换裸眼处的钻井液，然后用设计的水泥浆封固。在高密度钻井液环境中低密度水泥浆（或隔离液）的密度≥钻井液密度，粘度>钻井液粘度。

3.2三低固井技术

3.2.1低下放速度

尾管下放速度受到各种因素的影响，在确定下放速度时我们即要考虑尾管与外层套管间隙，还要考虑尾管回接筒的有效间隙。于是我们根据薄弱地层强度、泥浆性能、尾管有效间隙和允许的激动压力对下放速度的影响，制定尾管的下放速度，并按顺序下入套管及附件，用套管钳上至最佳扭矩，每下入20根套管至少灌满泥浆一次，下钻每5柱灌满一次，下放速度控制在1.5-2分/柱。严格按照制定的最优化施工措施执行，使尾管顺利下至设计井深，防止了在下套管过程中发生漏失现象。尾管串成功地下至预定井深，对固井作业的成功起着举足轻重的作用。

3.2.2低排量循环泥浆技术

下完尾管小排量顶通后，我们对循环排量既要考虑它的开泵开始循环排量，还要考虑它的正常循环排量；一般来说，我们把钻进安全泵速的30%-50%作为开泵开始的循环排量，钻进安全泵速为正常循环排量，使用效果良好。在循环过程中随时对泵压表和泥浆池液面进行观察，以便调整好循环排量，防止发生漏失现象。

3.2.3低排量注水泥浆和顶替技术

在小间隙固井中注水泥的排量与顶替速度的控制同样重要，注水泥排量一般≤1m2/min，替浆排量一般要稍小于正常循环排量，特别在替浆后期，采用小排量替浆，防止泵压过高，压漏地层，影响固井施工。

4.现场应用

4.1等容量替浆法和三低固井技术的现场应用

4.1.1注水泥前注入隔离液4m3和冲洗液6m3来替换裸眼处的钻井液。目的：为了更好的冲洗井壁，并能适当的降低对地层所产生的液柱压力。

4.1.2该井悬挂器位置2687.74-2691.72m，重叠段长212.3m，环形容积为13.26l/m。为防止重叠段水泥环薄、强度差，顶替效率差，流动阻力大，我们在小间隙处替浆过程中采取降低排量塞流顶替，保证水泥环固井封固质量，满足今后试压要求。

4.2基于固井前有少量漏失，为防止在固井施工中发生井漏，必须在关键环节把好关

4.3控制好替浆各阶段的排量和压力

注完水泥浆压塞后，开始替浆排量65冲/min，因为此时没有压力，只有泥浆的自重和井内的抽吸作用。替至钻杆胶塞和空心胶塞复合时，要提前降低排量，防止压漏地层，过后要提至正常排量。替至漏失处3495.5m时，要降低排量，距设计差2m3时采用小排量顶替，确保缓慢碰压。在替浆过程中随时观察泵压变化，控制最高替压不能高于14 Mpa。

4.4现场数据及应用效果

4.4.1实注隔离液10m3，（S102+清水：4m3；清水：6m3）。

4.4.2实注水泥浆37.2m3，其中低密度水泥浆（1.60～1.65g/cm3）10m3，正常密度水泥浆27.2m3，平均密度1.83g/cm3。

4.4.3泵压情况：注水泥14～0Mpa；替浆0～14Mpa；碰压及顶压17.1Mpa。

4.4.4井漏情况：从注前置液到替泥浆结束，发现共漏失泥浆1.8m3。

4.4.5碰压后循环，共返出清水前置液和混浆约10m3。

4.4.6电测情况：电测固井质量合格，水泥返高到悬挂器。

5.总结

（1）尾管固井，特别是小间隙尾管固井，在下完套管后不要急于座挂，充分循环好泥浆，保证小间隙处环容畅通，压力正常后方可进行座挂。

（2）小间隙尾管固井在地层有漏失的情况下，建议使用低密度水泥浆体系。

（3）对于地层有漏失，循环压力较高的小间隙尾管固井，一定要计算校核漏失地层处的压力，设计好前置液和水泥浆量，替浆过程中随时调整替浆排量和观察泵压变化。

（4）在尾管顶替过程中，如果压力有波动，停泵后压力下降一定要观察返出口，出口处有泥浆返出说明未碰压，可能是由于尾管悬挂器与上层套管间隙小导致井眼内沙子堵塞。

（5）水泥浆流变性设计及防窜机理研究，对提高固井质量起到了指导性的作用。

（6）采用合适的水泥浆体系与合理的施工参数及技术措施，尤其是充足合理的稠化时间是小间隙尾管固井最基础的保障。