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;
・48・ 钻 采 工 艺 1999年　第22卷　第5期
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
312　龙会构造某井的17718mm 套管固井
该井属于上漏下喷的一次反注水泥工艺技术。

①基本情况:24415mm 套管下至T 1f 层3913m ,215mm 钻头钻至井深4420m 时,钻井液密度1165g/cm 3,因井漏诱发强烈井喷,后压井造成卡钻处理无效,重新侧钻至P 1m 2层4520m 固井。

②主要显示:在P 1m 2层4413m ～4420m ,钻井液密度1165g/cm 3发生井漏,诱发井喷,后为了压井平衡加重钻井液至密度2113g/cm 3时井漏,平均漏速6115m 3/h ,经多次堵漏后仍有微漏。

③固井情况:下完套管后,小排量循环不漏,以20L/s 排量循环,几乎失返,测漏速达到30m 3/h 以上。

针对这一情况,采取正注水泥为辅的一次反注水泥工艺。

正注水泥10t ,封固套管鞋和气层,顶替到位后立即反注。

首先反注催凝水泥20t ,其凝结时间80min ,基本上等于反注完漏层以上环空水泥量的时间。

结果在反注完剩下的65t 水泥时,环空压力由8MPa 上升至18MPa ,催凝水泥浆达到初凝。

经声幅测井,环空水泥环质量良好,不窜不漏。

井口试压
60MPa 不漏,测试产量101121×104m 3/d ,达到固井目的。

313　邻北构造某井的17718mm 尾管固井
①基本情况:该井24415mm 套管下到T 1j 32层中部2
409119m ,215mm 钻头钻至S 层3919146m ,设计采用筛管
完成产气层。

②主要显示情况:用密度1136g/cm 3的钻井液钻至P 1m 2层3619m ～3621m 发生井涌,用密度1142g/cm 3的钻井液压稳正常。

由于井内钻井液密度较低,水泥浆密度较高,采用全井下套管固井,很可能发生大漏而诱发溢流。

故虽然井深较浅,但仍决定采用尾管固井工艺,避免复杂情况发生。

③固井情况:因下完尾管后循环发生井漏,测得漏速32m 3/h ,当时分析认为24415mm 套管鞋处漏,决定采用尾管正反注水泥工艺技术。

首先是正注水泥40t ,封固气层段,顶替到位后,卸水泥头起钻1柱,注水泥15t ,然后关井挤入10m 3,关井压力15MPa 候凝。

后来声幅测井固井质量良好,环空不窜不漏。

4　几点认识
(1)本文总结的几种又喷又漏井的固井方法,除了分级
固井未在生产套管固井中实践外,其余均在多口井的固井中实践。

证明这些方法能够解决各种不同的又喷又漏中的固井问题,且收到了良好的效果。

(2)具体哪一种方法更适合于哪一种又喷又漏井的情
况,这要在实践中不断摸索和总结。

(3)分级固井在技术套管固井中用来解决长裸眼及低压
漏失井的固井较多,但作为一种解决深井又喷又漏井的固井方法,还需要分级箍的生产厂家提高分级箍的质量,尤其是分级箍的可靠性,以便用于生产套管固井中。

(技审:李　杰〈高工〉;编辑:黄晓川)
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水平井传输测井的常见故障分析及对策
11水平井管柱传输测井工艺
它是利用管柱携带测井仪器入井,并从管柱水眼送入湿接头,使之与井下仪器在冲力作用下对接,通过管柱推送到井底,通过电缆把井下数据信号传出的一种测井方法。

21施工中的主要故障及对策
(1)湿接头在管柱内下放不到湿接头公端所在对接位
置,主要原因①管柱内径太小、测量不准或者管柱变形。

②管柱内残存几何形状较大的物体。

③管柱内壁残存水泥环饼,使内径变小。

预防的方法:精确测量所有入井钻具、接头的内径,选择合格的通径规逐根通径,保证仪器在钻具内顺利通过。

(2)湿接头对接困难,主要原因有以下几点:①湿接头公
端存有杂物,如泵凡尔胶皮、悬挂器密封套铝片、钻井液沉砂等。

②湿接头公端插针受损变形,影响对接。

③湿接头公端位于井眼曲率较大井段,影响对接。

预防的方法主要是:电测之前大排量循环,有效使用钻井液滤清器,保证钻井液干净无污物;对接时不能排量太大,以防速度过快,撞坏湿接头;避开井眼曲率过大的地方,保证对接顺利。

(3)施工过程中湿接头频繁脱开,主要原因有以下几方
面:①下钻速度过快,接头母端受钻井液冲击力过大而脱开。

②湿接头自锁质量欠佳(标准仪器附加拉力在815kN ～
10kN 之间,才能将其拔脱)。

预防的方法主要是:控制下钻速度;调整钻井液性能,尽量降低钻井液粘切,减小其流动阻力;使用性能可靠的仪器。

(4)对接后无信号,主要原因有以下几方面:①仪器在下
钻过程中由于震动而损坏,尤其是仪器内电路陶磁元件。

②仪器在下钻过程中遇阻加压过大将仪器压坏。

③湿接头对接没完全到位,影响信号传递。

预防的方法主要是:减小下钻过程中的强烈震动;控制下放速度,遇阻不超过20kN ;上提母接头100m 之上开泵冲下,以确保对接充分。

31施工前的注意事项
(1)起钻前钻头在悬挂器位置旋转打磨几次,以保证此
处内径规则。

(2)起钻前大排量循环洗井,使大块杂物全部返出井眼。

(3)起钻前除将钻井液粘切适当降低外,其他性能维持完钻时性能。

(4)下钻时将入井钻具逐根通内径,以检查内径尺寸并清除内径杂物。

(5)钻具下到预定位置接旁通接头前,先开泵循环正常后,再接旁通接头下仪器。

(6)测井时钻具下放速度保持在每分钟6m ～8m 内,并使电缆与钻具同步起下。

———　王眉山 (编辑:向幼策)
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68・ 钻 采 工 艺 1999年。