又喷又漏井的固井技术

收稿日期:1998—11—18

作者简介:吴宗国,钻井高级工程师,1985年毕业于西南石油学院钻井专业,现在川东钻探公司钻井科从事技术管理工作。曾发表固井方面的论文多篇。

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又喷又漏井的固井技术

吴宗国

(四川石油局川东钻探公司钻井科,重庆大石坝400021)

摘　要　又喷又漏井的固井技术包含两个方面,一是裸眼客观存在又喷又漏的情况,其固井方法是采用全井下套管固井、尾管固井、分级固井;二是在下套管过程中,或下完套管循环时,或在注替水泥浆的过程中发生井漏诱发的溢流或井喷时,其固井方法是以正注为主的井口反补挤水泥工艺,以正注水泥为辅的一次或二次反注水泥工艺技术。具体应采取什么样的固井技术,应根据漏失速度的大小、井内钻井液密度与水泥浆密度的差值大小等来确定。

关键词　井喷　漏失　钻井液　水泥浆　固井

中图分类号:TE256+11;TE28　文献标识码:B 文章编号:1006—768X (1999)05—0084—03

川东地区钻探的深井,大多数目的层是石炭系。通常

24415mm 套管下至

T 21j 3

中部,要钻达目的层石炭系还要钻

过T 21j 2,T 21j 1T 1

1j 1,T 1f ,P 2ch ,P 2l ,P 1m ,P 1q ,P 1l 等层系。由于

这几个层系地层压力各不相同,差异较大,在同一裸眼中常常存在漏失层和产气层,这就给钻井工作和固井工作带来许多问题,即又喷又漏,处理这类问题非常困难。针对又喷又漏问题,在钻井过程中研究和发展了处理这类问题的一些有效方法,如反循环堵漏压井技术,平衡钻井技术等,收到了良好的效果。但有一部份井,由于钻井液密度低,采取桥堵或降密度钻进等方法,解决了钻井过程中的喷漏问题。而在固井过程中,因水泥浆密度很难调节到与钻井液密度一致,且下套管后环空流动阻力的增加等因素,导致固井过程中发生井漏,进而诱发溢流和井喷。因此,要保证环空有良好的水泥环质量,不窜不漏,就显得很困难。本文正是针对这些问题的一些探讨和实践,取得了良好的效果。

1　又喷又漏井的特点

111　又喷又漏井在钻井过程中的表现形式

又喷又漏井在钻井过程中,一般表现为上喷下漏和上漏下喷两种形式。上喷下漏是产气层在漏失层的上部,通常表现为上部气层为高压层。当钻进上部气层时,须采用高密度钻井液平衡气层,而钻下部地层时,因液柱压力过高压裂地层而发生钻井液漏失,导致整个井筒内部液柱压力降低,诱发上部气层发生溢流或井喷。上漏下喷是漏失层在产气层的上部。通常发生在钻进下部地层时发生溢流,当提高钻井液密度压井时,造成上部低压层发生井漏,导致井内液柱压力降低,反过来再次诱发下部气层发生溢流或井喷。

112　又喷又漏井在固井工程中的表现形式

它与钻进中发生的情况不一样,不同之处在于固井下套管前井眼处于稳定平衡状态,即不喷不漏。只是在固井作业中,如下套管作业时,因下放速度过快造成压力激动,下完套管开泵过猛;注水泥施工作业中,水泥浆密度多于钻井液密度,当水泥浆顶替到环空后,环空液柱压力升高等引起井漏,使井内液柱压力降低而诱发气层发生溢流或井喷。

2　又喷又漏井的固井技术

又喷又漏井的固井技术包含两层意思:一是裸眼中客观存在又喷又漏的情况,可采用全井下套管固井,尾管固井、分级固井;二是在下套管过程中,或下套管完循环时,或在注替水泥浆的过程中发生井漏诱发的溢流或井喷时,可以正注为主的井口反补挤水泥工艺,以正注水泥为铺的一次或二次反注水泥工艺技术。具体方法应根据漏失的速度大小,井内钻井液密度与水泥浆密度的差值大小等来确定。

211　全井下套管的正注水泥为主反补挤水泥工艺

该方法适用于下完套管后,漏失速度小,在一定排量下液面基本能保持在井口,且井内钻井液密度与水泥浆密度基本相当。因为固井注替水泥浆中虽然会发生井漏,但不会发生溢流和井喷,故采用正注水泥工艺技术,但在固井过程中有以下两个问题应引起重视。

①采用该法固井,有可能顶替水泥浆时因井漏而导致水泥浆不能返到地面,使井口不能得到很好的固定。可以采取适当多设计正注水泥量,使水泥浆尽可能的返到地面;在井口补挤一定量的水泥(通常为8t ～10t )将井口固定。

②采用该法固井,有可能在顶替水泥浆时因井漏发生桥堵而出现高泵压,即“实心套管”。这采取;a.发现泵压在逐渐升高时应提高其顶替排量,尽可能地将水泥浆顶替出去;

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b.要控制好水泥浆的失水,可以通过加降失水剂达到目的。212　全井下套管正注水泥为铺反注水泥为主的工艺该方法是解决又喷又漏固井的最主要方法,它适合于各种条件下的又喷又漏井。具体又分为一次反注,二次反注或多次反注。它同样应根据漏失速度大小和水泥浆密度与钻井液密度的差值大小来确定。但不管采取何种方式反注,其正注水泥量的设计均是返在漏层位置,但不封固漏层。其正注水泥量为:下水泥塞水泥量加上漏层以下环空水泥量,漏层以下水泥量按环空电测井径计算再附加5%。

21211　一次反注水泥工艺技术

一次反注水泥工艺是指当正注水泥浆顶替到位后,立即进行反注水泥作业,且一次性反注完漏层以上环空水泥量。漏层以上环空水泥量按井径计算的环空水泥量附加10%～15%。该方法适用于以下两种情况。

A1井内钻井液密度与水泥浆密度基本相当,且漏失速度较小,即在反注水泥浆时,井口一直保持3MPa～5MPa以上的压力,当反注完漏层以上的水泥浆量时,冲洗井口,立即关井再蹩压3MPa～5MPa候凝即可。

B1水泥浆密度大于井内钻井液密度,且漏失速度大于或相当于反注水泥浆的速度,可采取一次反注法。其基本要点是:首先,配制15t～20t左右的催凝水泥浆反注在前面,其催凝水泥浆的凝结时间等于反注完漏层以上环空水泥量的时间。其次,以与漏失速度一样大的反注水泥浆排量,连续反注完漏层以上剩下的环空水泥量。当前面反注的催凝水泥浆到达漏层时,其初凝时间基本达到。当静止时,将产生很大的阻力阻止水泥浆继续向漏层漏失,达到封固整个环空的目的。

从上面可以看出,一次反注水泥工艺,尤其适合于上喷下漏井的固井。它可以一次封堵漏层,不会因漏失其液柱压力降低而诱发溢流或井喷。

21212　二次反注水泥工艺技术

二次反注水泥工艺是指反注水泥量至少要两次才能到达井口。因为对于上漏下喷的井,正注的水泥浆量已经封固了气层,反注水泥浆时只要保证漏失层以上环空完全充满为止。施工要点:

①正注水泥浆量顶替到位后立即进行反注。

第一次反注水泥浆量按下式确定:

G1=P p・q0・K/0.0098ρc

式中:P p———漏层压力,MPa;

ρ

c

———水泥浆密度,g/cm3;

q0———漏层以上环空每米平均环空容积,m3/m;

K———配制一立方米水泥浆的干灰用量,t/m3;

G1———第一次反注水泥量,t。

②在进行第一次反注时应注意以下几个问题:若正注水泥浆在反注水泥浆的过程中能够达到初凝,则反注水泥浆的排量按正常排量进行施工。若按正常排量反注完时,其正注水泥浆仍不能很快达到初凝,则反注水泥浆的排量要适当降低,但始终保持正注水泥初凝前上部液柱压力大于气层压力。

③第二次反注水泥浆应在第一次反注水泥浆初凝后或者终凝后再进行,第二次反注水泥浆量等于漏层的静漏失量,即反灌水泥浆至井口为止。

213　尾管固井方法

尾管固井比全井下套管固井时流动阻力小,改善了注水泥过程中的水力条件。下套管时激动压力相对要小,同时,它也避免长段水泥浆失重导致溢流或井喷等优点。尾管固井中因漏失采取正、反注水泥工艺技术与前面的正、反注水泥方法有些不同。

(1)正注水泥顶替到位后,立即卸水泥头,将中心管提出喇叭口以上,其上提位置的高低应视其漏速的大小而定。

(2)配制一定数量的水泥浆顶替到喇叭口处,然后关井反挤或正挤,挤入水泥量的1/2～2/3即可。

尾管固井中采用正、反注水泥时,为防止挤水泥时尾管鞋处发生漏失引起尾管鞋处空,必须在正注水泥时,考虑顶替到位后尾管内液柱压力应低于管外液柱压力2MPa～3MPa。

214　分级固井工艺

该固井方法的一个关键是分级箍安装位置的确定,一般可遵循这样几条原则:

①上喷下漏的井,分级箍位置可安装在漏层以上100m 左右,第一级水泥封固漏失层。②上漏下喷的井,分级箍可安装在漏层以下100m左右,第一级水泥可封固住气层。

3　又喷又漏固井方法的实践

几年来,在不同的构造上,采取不同的固井方法解决了多口又喷又漏井的固井问题,收到了很好的效果。固井质量均达到合格,环空不窜不漏。下面举几个典型实例。

311　环山某井的17718mm套管固井

该井属于上喷下漏的正注水泥为主补挤水泥的固井方法。①基本情况:该井215mm钻头钻至S层20m,井深2940m,17718mm套管下至2722m的P1q2层,裸眼完成P1q2以下层。②主要显示情况:在P1m1层,用密度1138g/ cm3的钻井液钻至2668m～267011m发生井涌,后用1162g/cm3的钻井液压稳。在P1m1层,用密度1169g/cm3的钻井液钻进时井漏,漏速5m3/h,降低排量自停。再用1177g/cm3钻井液钻至井深281515m时放空015m,并发生井涌,用密度2106g/cm3钻井液压稳定。用该密度钻井液钻进至2883180m～2884.3m发生井漏,漏速24m3/h～28m3/ h,从钻进中的显示看主要有两个产气段和两个漏失井段,不能单一说上喷下漏或上漏下喷,但从封固井段看,属于典型的上喷下漏。③实际施工情况:在下完套管时循环有微漏,确定采用正注水泥工艺。正注水泥80t(其中缓凝水泥60t,早凝水泥20t),在顶替水泥浆时发生严重井漏,并诱发溢流。顶替到位后,出口返出严重的气侵钻井液。顶替完后立即关井反注催凝水泥8t,关井压力由515MPa上升到10MPa候凝。最后固井质量合格,环空不窜不漏。

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第22卷　第5期 吴宗国:又喷又漏井的固井技术