吉林油田致密油水平井固井技术

吉林油田致密油水平井固井技术

李阳,刘宁泽,杨棋翔

渤海钻探第一固井分公司，吉林  松原

［摘要］分析了致密油水平井固井施工难点 （包括下套管难度大、套管不易居中、替驱不干净、对水泥浆性能要求高等），并提出了具有针对性的措施，即套管安全下入技术 （包括井眼净化、模拟通井和漂浮固井技术）、套管居中技术 （包括扶正器选型及加放、套管居中度校核）、变排量注替技术、固井前置液体系。现场应用表 明，采取上述措施可以提高固井质量，能 够 为致密油水平井固井施工提供参考。

［关键词］致密油；水平井；固井技术

为了满足分层、分段开采和穿层压裂等后期压裂增产改造的需要，这对固井施工质量提出了更高的要求。而致密油水平井水平段长 （一般在1000ｍ 以上），其井眼轨迹特殊，这给固井施工带来了困难。

为此，笔者对致密油水平井固井技术进行了探讨，以便为提高固井施工质量提供帮助。

１ 致密油水平井固井难点

1．1 套管不易居中

套管在自重作用下易靠近井壁下侧，而套管偏心影响岩屑携带及注水泥驱替干净效果，因此套管居

中是提高固井质量时必须考虑的问题。

1．2 替驱不干净

水平环空顶替过程中，前置液易发生指进效应［１］，而且顶替排量越大指进效应越明显，从而造成水

平段环空顶替不充分而影响水泥环的胶结，尤其在大位移水平段环空顶替过程中，指进效应会进一步显

著，即随着顶替接触时间的延长，宽边与窄边推进的差距会增大，使得水泥浆和钻井液发生不必要的掺

混，从而造成替压升高顶替困难的现象。此外，在大斜度 （井斜大于３０°）段和水平井段环空下部，由

于岩屑和重晶石的沉淀堆积或固相颗粒浓度的提高，导致黏度增加，最终造成难以驱替干净的问题。

1．3 对水泥浆性能要求高

在重力作用下，大位移水平段处的水泥浆沿水平井眼径线方向沉降，水泥颗粒沿水平井井眼轴线方

向重新排布，若水泥浆沉降稳定性较差，会导致大位移水平段处的水泥环强度不均匀，影响水泥环整体

的胶结质量和均匀性。此外，水泥浆在水平井中凝固时，容易在水平井眼上侧形成游离液通道，这会引

起油气水窜问题，严重时还会影响后期压裂等增产作业。

1．4 井眼条件差

大庆油田特有的薄砂岩储层致使井眼轨迹控制难度加大，同时随着水平段的增长，部分呈上倾水平

井。此外，浅层岩性疏松，造成井径扩大严重且不规则，使井眼椭圆度加大。

固井相关技术对策

２．１ 套管安全下入技术

1）井眼净化 优选排量进行大排量洗井，循环２～３周后进行重稠浆举砂，适当调整钻井液性能，

从而有效地携带岩屑和固相颗粒，充分清洗井筒，为套管顺利下入提供良好的井眼条件。

2）采用漂浮固井技术

在套管 串 结 构 中 加 入 漂 浮 接

箍 （见图1），下套管时，将

漂浮 接 箍 连 接 在 套 管 柱 上，

在套管 内 构 成 临 时 屏 障，漂

浮接箍 以 下 的 套 管 柱 内 充 满

空气，而 漂 浮 接 箍 以 上 的 套

管柱内 充 满 钻 井 液，这 样 增

加了漂 浮 接 箍 以 下 部 分 套 管

柱的浮 力，使 下 部 套 管 串 在

下套管过程中处于漂浮状态，

降低了 套 管 下 入 的 阻 力。同

时，由于 漂 浮 接 箍 以 上 部 分

的套 管 柱 内 充 满 了 钻 井 液，

可以增 加 将 套 管 柱 推 入 井 眼

内的压 力，从 而 实 现 套 管 顺

利下入。

２．２ 套管居中技术

1）扶正器选型及加放

半刚 性 扶 正 器 （见 图 2） 的应用既 起 到 井 壁 清 洁 器 的 作用，同时也改善了环空流态，显著提高了泥饼和滞留泥浆的清除效果。在现场施工中，采用半刚性扶正器与弹性扶 正 器 （见 图 3）组 合：井 斜 ８０°井 段 到 井 底 处，每 根 套 管 加 放 １ 只半刚性扶正器；井 斜３０～８０°井段，每根套管加放１只扶正器 （半刚性扶正器与弹性扶正器交替使用）。此外，井斜３０°井段到设计返高处，每根套管加放１只弹性扶正器。

2）套管居中度校核 在现场作业时，应对单井封固井段套管居中情况进行校核。实际校核结果表明，水平井段套管居中度最小为８０％，造斜井段套管居中度最小达到７４％，直井段达８３％以上。

２．３ 变排量注替技术

在施工过程中，采用变排量注替技术以提高顶替效率，即在隔离液及水泥浆出套管底角时，在保证注灰密度的前提下提高注灰排量。此外，在替浆前期采用大排量进行顶替，这样可以减小 Ｕ 型管效应，从而改善顶替效果。

２．4采用固井前置液体系

针对致密油水平井水平段长的特点，研发了一套新型固井前置液体系。该体系中表面活性剂作为冲洗悬浮剂，重晶石 作 为 加 重 剂，并 加 入 流 型 调 节 剂 以 调 节 其 流 变 性 能，其 主 要 特 点 如 下：密 度 适 中（1.0-1.80ｇ／cm3）；24ｈ沉降 稳 定 性 好 （≤0.02ｇ／ｃｍ3）；与钻井液和水泥浆体系具有良好的相容性；流变性能可调，可根据井况将前置液设计成紊流或塞流顶替模式，这样能够使其保持较低的黏度而易于施工。

３ 现场应用效果

以吉林油田黑81G平4-14井为例，其完钻井深4043ｍ，完钻垂深2511ｍ，水平段长1670ｍ。该井固井施工流程如下：①采用双机双泵大功率水泥车施工，这样能够进行密度、流量和压力监测，从而满足施工要求；②固井施工前进行管线试压。注水泥管线试压20MPa，替浆管线试压24MPa，稳压10min；③注入 冲洗隔离液16m3 （密 度 1.08ｇ／cm3）；④ 注 入 低 密 度 水 泥 浆 22m3（平 均 密 度1.52ｇ／ｃm3），注入 常规 水 泥 浆 49m3 （平均 密 度 1.88ｇ／cm3），注水 泥 排 量 1.7m3／ｍｉｎ；⑤ 替顶替液44.6ｍ3 （排量1.2～1.7m3／ｍｉｎ），碰压20MPa，套管 试 压24mpa，稳压10min不降，敞压。候凝48ｈ后声幅检测表明，分段压裂时没有发生层间窜的现象。目前，共完成致密油水平井固35口，固井质量合格率100％，优质率达75％，取得了良好的效果 。

［参考文献］

［１］万仁薄 ．现代完井工程 ［Ｍ］ ．北京：石油工业出版社，２０００．

［２］ＳＹ／Ｔ５３３４—８８，套管柱结构与强度设计标准 ［Ｓ］．

［３］屈建省，许树谦，郭小阳 ．特殊固井技术 ［Ｍ］ ．北京：石油工业出版社，２００６．

［编辑］ 李阳