1、提高靖邊氣田固井質量的工藝措施劉健摘要:2003年是長慶靖邊氣田快速發(fā)展的一年。固井作為整個鉆井工作中十分重要的一環(huán),其固井質量的好壞,直接關系著氣井能否長期順利地進行氣層開采。本文針對靖邊氣田各區(qū)塊的地質特征和氣層特點對固井所造成的影響,著重從井眼準備、下套管工藝、水泥漿體系、現(xiàn)場施工質量等四個方面淺析了提高靖邊氣田固井質量的各項主要工藝措施。不妥之處,敬請指正。主題詞:分級固井、正注反擠、靜壓力平衡一、序言靖邊氣田的分布區(qū)域較廣,橫跨陜甘寧蒙四省。其地質特點差異較大,主要區(qū)塊可劃分為:1、南部區(qū)塊井該區(qū)塊天然氣井完鉆井深一般在4000米左右,鉆進中延長組中下部和劉家溝組地層的巖質疏松,承壓

2、能力較低,地層漏失嚴重,少數(shù)井通過堵漏、分段循環(huán)、平穩(wěn)起下鉆等工藝措施后仍能保持正常循環(huán),只存在固井時可能漏失問題,但大部分井通過各種工藝措施后仍不能建立正常循環(huán)(此時漏層主要在延長組中下部,井底大量沉砂不能被有效攜帶出地面,固井時巖屑在漏層部位易形成砂橋,從而導致固井時可能出現(xiàn)蹩泵,這正是南部固井的難點。2、中北部區(qū)塊該區(qū)塊完鉆井深一般在3500左右,儲層埋藏中等,劉家溝組和延長組承壓能力都相對較高,鉆井和固井作業(yè)中一般不易發(fā)生漏失問題,但存在完井固井時的氣竄問題。3、東部區(qū)塊東部氣田區(qū)塊完鉆井深在2900米左右,儲層在2600米,主要開采上古生界石盒子的氣層,該區(qū)塊部分井二級固井時存在嚴重

3、漏失情況,固井技術的難點就是解決漏失和氣竄問題。二、靖邊氣田氣層特點1、氣層分布段長。從上古生界石盒子、山西、太原組到下古生界奧陶系均有含氣層,總含氣井段長達600米。2、氣層類型多。在長慶天然氣井中存在砂巖氣層、煤層氣、裂縫含氣等含氣類型。3、天然氣井開采帶來的影響。由于長期開采,中部區(qū)塊存在氣層壓力失穩(wěn)的情況(特別在中部氣田,這會對固井質量造成一定影響。以下著重從井眼準備、下套管工藝、水泥漿體系、施工質量等四方面來分析提高固井質量的工藝措施。三、井眼準備1、井眼質量切實以工藝堵漏為手段,提高劉家溝和延長組地層承壓能力,堵漏時機要選在轉換泥漿后,進入石盒子氣層以前;要注意鉆進過程中的泥漿維護

4、工作,泥漿性能不可大幅調整,起下鉆要平穩(wěn),灌好泥漿,保證堵漏效果的長久性。2、通井劃眼鉆井中由于壓差作用和鉆井液失水,在井壁上形成了一層泥餅,當?shù)貙訚B透性好,鉆井液固相含量較高時,會在井壁上形成很厚的疏松泥餅,它的存在將在水泥石與井壁之間形成微環(huán)隙,從而嚴重影響第二界面的膠結質量。而用原鉆具通井并對氣層段劃眼并大排量循環(huán)(南部漏失井除外,可以達到有效破除井壁疏松泥餅的作用。須注意,必須使用原鉆具通井,否則不僅泥餅破除不理想,影響水泥膠結質量,而且由于環(huán)空間隙小,在頂替作業(yè)中容易出現(xiàn)蹩漏情況。3、調整鉆井液性能完鉆前不能盲目提高粘切,保證鉆井液密度在1.10g/cm3左右,以利于壓穩(wěn)氣層,固井前

5、應對鉆井液加以稀釋,把鉆井液粘度控制在60秒左右,失水<8Pa,初切<2Pa,含沙<0.5%,PH=9-10,并充分循環(huán)兩周以上(南部漏失井除外,使鉆井液具有良好的流動性,為鉆井液與水泥漿的紊流頂替創(chuàng)造條件。4、南部及其它易漏失井應注意問題南部及其它易漏失井在通過正常的堵漏作業(yè)、分段循環(huán)、平穩(wěn)起下鉆等各種工藝措施后,無論完鉆后能否建立正常循環(huán),下套管前一定要用振動篩把鉆井液中大顆粒堵漏材料篩掉,否則下套管灌漿或循環(huán)時浮箍、浮鞋處會被堵漏材料堵塞,不能開泵循環(huán),從而被迫起套管。四、下套管工藝1、套管質量鉆井隊鉆井工程師必須在井場對各類套管進行鋼級、內徑及絲扣檢查,以防止在搬運過

6、程中損壞的套管入井。2、套管串質量下套管前應換相應尺寸封井器閘板,套管串結構要按固井設計執(zhí)行;分級箍、浮箍、浮鞋在場地上要嚴格檢查;上下膠塞、重力塞要妥善保管;下套管必須使用對扣器套管液壓鉗及扭矩儀,上扣扭矩,上扣扭矩按API標準執(zhí)行;用雙吊卡下套管,嚴禁使用卡瓦;要即時灌漿,以防止因灌漿不及時導致壓縮空氣太多,出現(xiàn)井口溢泥漿甚至井涌現(xiàn)象。3、扶正器的使用扶正器應按設計數(shù)量和間距加放,氣層段每根套管加扶正器一只,氣層段上部每2根加一只,連續(xù)加15-20只,分級箍上下各加10只雙弧扶正器,井口加一只,全井不少于80只,以保證套管的有效居中,防止固井時泥漿串槽。五、水泥漿體系1、各類水泥漿體系的應

7、用在水泥漿設計時,以靜壓力平衡理論為基礎,根據(jù)不同的固井工藝,采用相應的水泥漿體系。(1分級固井(主要針對東中北部區(qū)塊不易漏失井分級固井的一級水泥漿一般選用二凝水泥漿體系,一級尾漿稠化時間在90-130分鐘之間,以保證產(chǎn)層封固質量,一級領漿稠化時間在180分鐘左右,這種稠化時間差異將有利于環(huán)空靜液柱壓力的傳遞和防止水泥漿“失重”所導致產(chǎn)層氣竄現(xiàn)象。二級水泥漿體系也遵循與一級同樣的原則,但二領的密度較一領為低,這使其可以在保障固井質量的前提下降低注水泥和頂替時環(huán)空動液柱壓力,防止水泥漿在延長組的漏失,并能保證水泥漿的有效上返高度。(2正注反擠(主要針對南部區(qū)塊嚴重漏失井和蘇里格氣田南部區(qū)塊因井漏

8、嚴重,故固井一般使用正注反擠工藝,其正注井段一般要求從井底返至延長組中下部。根據(jù)井深和漏層深度的不同,正注水泥漿一般選用二凝或三凝水泥漿體系,正注尾漿與正注中漿分別類似于分級固井的一級尾漿與一級領漿,而正注領漿的稠化時間則在240分鐘左右,其與正注尾漿、正注中漿之間的稠化時間差同樣有利于環(huán)空靜液柱壓力的傳遞和防止水泥漿“失重”所導致產(chǎn)層氣竄現(xiàn)象。正注領漿密度也較中漿低,其目的是為了減少頂替時環(huán)空動液柱壓力,防止水泥漿把劉家溝組地層壓漏,以使水泥漿能有效上返至延長組中下部。反擠是關閉封井器后從環(huán)空擠入水泥封固從井口至延長組中下部井段,反擠前先配一罐稠泥漿擠入環(huán)空堵漏然后再注入水泥漿。正注反擠工藝

9、在理論上是可行的,但實踐中它的最大缺陷是擠開的漏層或漏層深度不確定（延長組中下部、劉家溝組或套管腳都有可能被 擠開） ，導致正注段與反擠段銜接不好，從聲幅圖看個別井正注 段與反擠段之間的空井段長達千米。 今年正注反擠工藝之所以被 嚴格限制使用原因概在于此。 蘇里格氣田按開發(fā)要求是 81/2井眼下 51/2套管，根據(jù)甲 方要求正注段從井底返至氣層頂界 300 米以上， 反擠段則是封固 井口以下 500 米。 （3） 井） 分級固井加正注反擠工藝實質上是以上兩種固井工藝的糅 合，其一級是從井底返至紙坊組中下部，以封固劉家溝漏層，二 級是從紙坊組中下部返至延長組，以封固延長組中下部漏層，反 擠則是封

10、固從井口至延長組中下部井段。從使用效果看，它確實 起到了消除或減少空井段的作用， 不失為提高南部易漏井固井質 量的一種有效固井方式。 分級固井加正注反擠工藝 （ 分級固井加正注反擠工藝 主要針對南部區(qū)塊漏失 正注 2、 水泥漿外加劑的使用 、 要保證水泥膠結質量和層間封隔質量，水泥外加劑起著關 鍵作用。 （1） ） 尾漿部分 今年在東中北部及蘇里格氣田主要采用了泡沫水泥漿體系， 泡沫水泥漿是利用化學發(fā)氣劑發(fā)生反應生成氮氣， 在穩(wěn)泡劑作用 下，形成一種體系穩(wěn)定、氣泡均勻分布的防氣竄泡沫水泥漿。它 有彈性、可壓縮、可膨脹，能夠使水泥漿在整個凝結硬化過程中 保持足夠的孔隙壓力，從而達到防止“氣竄”

11、，提高固井質量的 目的。 中部區(qū)塊部分采用了 GSJ 降失水水泥漿配方體系， 南部區(qū) 塊則主要使用了 G307 降失水水泥漿配方體系。從聲幅圖看，這 三種水泥漿體系完全能夠滿足各個區(qū)塊的固井質量要求， 今年全 年所固氣井，其氣層段合格率達到 100%。 （2） ） 領漿部分 一級領漿主要使用了漂珠水泥漿體系， 二級領漿主要使用了 礦渣漂珠水泥漿體系和白土水泥漿體系， 反擠漿主要使用了礦渣 水泥漿體系。它們都基本上滿足各個區(qū)塊的固井質量要求，今年 全年所固氣井，其上部井段固井質量也都取得了較滿意的效果。 六、 提高施工質量 施工質量的好壞直接關系著固井的成敗。要以嚴格的現(xiàn)場 施工質量來確保固井質

12、量的穩(wěn)定性。這就要求： 1、 設備運轉正常 、 氣井注灰車輛均為 40-17 或 50-30 水泥車， 其混灰均勻穩(wěn)定， 排量較高， 設備故障率低， 能夠滿足固氣井的技術要求。 立式罐、 灰罐車應供氣量適中、下灰均勻。高壓管線要不刺不漏，有較強 的承壓能力。 2、 打好水泥漿密度 、 合適的水泥漿密度是氣井固井中最重要、最基本的條件。 保持水泥漿密度均勻穩(wěn)定，密度差不超過平均密度的+0.05g/cm3, 要求水泥漿密度先低后高注入，提高尾漿密度，以使水泥漿從上 而下依次凝固。 3、 保持施工連續(xù)性 、 施工中應盡量避免中途停頓，以防止壓力激動壓漏地層和 預防井壁坍塌可能誘發(fā)的蹩泵事故。在南部嚴重漏失井，尤其應 注意施工連續(xù)性，否則固井時巖屑易在漏層部位形成砂橋，從而 導致固井時蹩泵， “栽鐵樹”現(xiàn)象的發(fā)生。 4、 紊流驅替 、 堅持以紊流驅替為理論依據(jù)，在現(xiàn)場供水條件允許，并能 保證施工連續(xù)性和井下安全的前提下，確保注隔離液、注水泥、 頂替及碰壓的注替全過程實現(xiàn)水泥漿的紊流返速， 以減少泥漿竄 槽幾率，提高頂替效率。在分級固井中，為保證一級膠塞順利通 過分級箍，在膠塞快要到達分級箍應采用間歇掛泵，小排量 （0.5-1m3/min）頂替方式，以使