普光“三高”气田安全钻井技术.pdf

第 3 9卷 第 1期 2 0 1 1年 1月 石 油 钻 探 技 术 PE TROl EUM DRI I 1 I NG TECHNI QUES V0 1 ．3 9 N0．1 J a n ．。 2 0 1 1 ． ． 酸性 气 田钻 井完井 防腐 技术 专题 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 0 8 9 0 ． 2 0 1 I ． O 1 ． 0 0 3 普光“ 三高“ 气 田安全钻 井技术 王春江 杨玉坤 翟建 明 中国石化 川气东送建设工程指挥部 ， 四川 达州 6 3 5 0 0 0 摘要 普光气田是我 国迄今 为止发现的最大的酸性整装气田， 具有井深超深和 高含硫、 高压 、 高产特性 ， 且 地质 环境异常复杂。为了安全、 高效开发该气田， 进行 了持续的技术攻 关。在综合考虑地质、 井控 、 固井质量 、 开发寿命及 钻井成本等诸 多因素的基础上 ， 优化 了井身结构设计 ； 通过研究形成 了高抗挤 、 耐腐蚀 、 适用于 高压 气井的管材优选 技 术 ； 针 对 超 深 、 多套 压 力 系统 和 复 杂层 位 共 存 于 同一 裸 眼 段 内 ， 钻 井 液 安 全 密度 窗 口窄 ， 易发 生喷 漏 同存 ， 以及 “ 三 高” 气田井控风险大的情况 ， 高标准地配备 了井控装备和防喷工具 ， 制定和 采取 了一 系列有针 对性 的井控特 别管理措 施 ； 针对裸眼段 长、 温差大、 安全密度窗口窄、 间隙小、 压稳与防漏矛盾突出、 防气窜难度 大、 顶替效果差等 固井难题， 采用 了分段 压稳 设计 ， 优 选 了水 泥浆体 系， 优 化 了浆柱 结构 ， 形成 了一 套适 合超 深“ 三 高” 气田 的综合 固井 工 艺技 术 。普光 气田 通过 综合应 用“ 三 高” 气 田安 全 钻 井技 术 ， 实现 了安 全钻 井 ， 提 高 了钻 井速度 ， 保 证 了固井质 量 ， 确 保 了气 井长期 安全 生 产。 关键词 钻井 问题 ；井身结构 ；井控 ；固井 ；水泥浆；普光 气田 中图分类号 T E 2 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 卜0 8 9 0 2 0 1 1 0 1 - 0 0 1 2 - 0 6 S a f e Dr i l l i ng Te c h ni qu e s Appl i e d i n Pu g u a ng HPHT S o u r Ga s Fi e l d Wa n g Ch u n j i a n g Ya n g Yu k u n Zh a i J i a n mi n g Co n s t r u c t i o n En gi n e e r i n g He a dq u a r t e r f o r Ga s Tr a n s mi t t i n g f r o m Si c h u a n t o Ea s t e r n Ch i n a， Si n o pe c， Da z ho u， Si c hu an， 6 3 5 0 00， Chi n a Ab s t r a c t Pu gu a ng ga s f i e l d i s t h e l a r ge s t s ou r ga s f i e l d e v e r f o un d i n Chi na ． I t i s a n u l t r a - de e p f o r m a t i on wi t h c o mpl e x ge o l og i c a l s t r u c t ur e， hi g h s ul f ur c on t e nt ， hi g h p r e s s ur e a nd hi gh p r o du c t i on r a t e ． Fo r s a f e a nd e f f i c i e nt d e v e l o pme n t o f t h e f i e l d， a l o t o f t e c hn i c a l r e s e a r c he s we r e c o nd uc t e d ．Thr ou g h t he c o mpr e h e n s i v e s t u d y o n g e o l o g y， we l l c o n t r o l ， c e me n t i n g， e f f e c t i v e p r o d u c t i o n p e r i o d ， a n d c o s t s e t c ．， t h e we l l c a s i n g pr o gr a m i s o p t i mi z e d wi t h c o ns i de r a t i o n o f we l t bo r e s t a b i l i t y， c o r r o s i on r e s i s t a n c e a nd hi g h pr e s s ur e ． Du e t o t h e n a r r o w ma r g i n be t we e n b r e a kd o wn a n d f r a c t u r e b r e a ko u t p r e s s u r e gr a d i e n t ， c o mp l i c a t e d s t r a t a s y s t e m ， a n d hi g h r i s k o f ga s we l l c o n t r o l ， h i g h - s t a nd a r d we l l c o n t r o l e q u i p m e n t a nd BOP we r e u s e d a n d a s e r i e s o f we l l c o n t r o l me a s u r e s we r e a d o p t e d ． Fo r t h e p r o bl e m o f l on g o p e n h o l e， l a r g e t e mp e r a t u r e d i f f e r e n c e， n a r r o w s a f e mu d wi n d o w， s ma l l a n n ul a r c l e a r a n c e， l o w d i s p l a c e me n t e f f i c i e nc y， e t c ．， c e me n t i n g t e c h ni q u e s f o r u l t r a - d e e p g a s we l l we r e us e d， i n c l u d i ng s t a g e c e me n t i n g a nd o p t i mi z a t i o n o f s l ur r y ．A c o mp r e he n s i v e c e me nt i n g t e c h n i q u e i n HPHT s o u r ga s f i e l d wa s de v e l o p e d ． Th e a p p l i c a t i o n o f t h i s t e c h ni q u e i n Pug u a n g g a s f i e l d e ns u r e d t he s a f e d r i l l i n g， i mp r o v e d dr i l l i n g s p e e d， e n s u r e d t he c e me n t i n g q u a l i t y a nd t he l o n g - t e r m g a s p r o du c t i o n． Ke y wo r ds dr i l l i n g p r obl e m ； c a s i ng pr o gr a m ； we l l c on t r o l ； c e me n t i n g； c e m e nt s l u r r y； Pugu a n g g a s f i e l d 川渝地 区是 我 国 天然 气 富 集 区 ， 也 是井 喷事 故 发生频 率最 高 的地 区 ， 历史 上 曾发生 过多起 重 、 特大 井 喷事故 ， 不仅 造成 了重 大 的人员伤 亡 和经济损 失 ， 也严 重影 响 了川 东 北 地 区 的勘 探 开 发 进 程 。进 入 2 1世纪 以来 ， 随着 钻 井 技 术 的发 展 ， 该 地 区 的勘 探 开发 进入 了一个 新 时期 ， 相继 发现 了多个 大型气 田 ， 普光 气 田是 其 中 之 一 。普 光 气 田 H S平 均 含 量 1 5 ， C 0 。 平 均 含 量 8 ， 原 始 气 层 压 力 平 均 5 5 ． 8 MP a ， 平均 配产 8 0 1 0 m。 ， 是 典型 的高含 硫 、 高 压 、 高产 的“ 三高” 气 田。在 钻井期 间 面临“ 喷 、 漏 、 塌 、 卡 、 硬 、 斜 、 毒” 等诸多施工 风险 ， 若井 身结构 不合理 、 套 管 选型不 当或 固井 水泥不能有效 封堵气层 ， 易发生 钻井 收稿 日期 2 0 1 0 1 1 2 5 ； 改回日期 2 0 1 0 1 2 2 5 作者简 介 王春 江 1 9 5 6 一 ， 男， 山东 禹城人 ， 1 9 8 0年 毕业 于胜 利石 油学校采 油专业 ， 2 0 0 7年获石油大学 北 京 油气井工程专业硕 士学位 ， 高级工程 师， 现任 中国石化川气东送建设 工程指挥部常务 副 指挥 ， 主要从事石 油工程技术研 究与管理工作 。 联 系方 式 0 8 l 8 4 7 3 6 3 2 8 ， l 5 9 2 8 2 4 0 0 7 7 s o hu ． c o m 第 3 9卷 第 ]期 王 春 江 等 普 光 “ 三 高” 气 田安 全 钻 井技 术 安全事故 ， 甚 至发 生套 管腐 蚀 、 硫化 氢 泄 露等 难 以处 理 的重大 安全 事故 。为 了保 障气 田安 全 、 优 质 、 高 效 开发 ， 井 身结构及 套 管选 材 、 井 控 和 固井 工艺 等 是 必 须攻 克的关键技术 ， 是 实现长期 安全生产 的基础 。 1 井 身结构设计及套管选材 1 ． 1 井身 结构 井 身 结 构设 计 需要 综 合 考 虑地 质构 造 、 井 控 安 全 、 优 快钻 井 、 固井质 量 、 成本 、 开发 寿命 等多 方 面 因 素 ， 其 主要任 务是 确定 套管 与钻 头 的尺 寸 、 套 管 的下 人 层次 和下 入深 度 等 。对 于普 光 气 田超 深 、 大 段 盐 膏层及 “ 三 高” 气 田地 质 环境 的气 井 井 身 结 构设 计 ， 套 管还 要满 足高抗 挤 、 气 密封 、 耐酸 性流 体腐 蚀等 特 殊 技术 要求 Ⅲ 。 普 光 气 田在 不 断 总 结经 验 教 训 的基 础 上 ， 先 后 对井 身结构 进行 了多 次 优化 ， 最终 形成 了适 合 普 光 气 田并 能满 足长 期安 全生 产 的井身 结构 ， 见 表 1 。 开钻次序 钻头尺寸／套管尺寸／ 套管 下深／ 套管 下至层位 m m m I n m 该 井身 结构 的主 要 特 点 在 于 导 管 下 深 5 0 m， 采 用 常规 固井工 艺 ， 解 决 了导 管气窜 问题 ， 利 于一 开 采 用气 体钻 井 技 术 钻进 。一 开 下人 3 4 6 ． 1／ T i m 套 管 ， 二 开采 用 ≯ 3 2 0 ． 0 mm 钻 头钻 进 ， 保 证 了二 开 井 眼尺寸 ， 降低 了技 术套 管 的下入 难度 ， 利 于提 高水 泥 封 固质量 ； 技 术套 管封 过多压 力 系统 、 地质 构造 复 杂 的陆相地 层 ， 把陆相 、 海 相地 层有 效 隔开 。三开 采用 2 4 1 ． 3 mm 钻头 钻进 ， 下 人 1 7 7 ． 8 mF g t 生产 套 管 ， 既有 效保 证 了高配 产需 求 ， 提 高 了 固井 质 量 ， 又 保证 了生 产 套 管在 钻 井 过程 中不 会被 磨 损 ； 嘉 5段一 嘉 4 段 的盐膏层 中段 选择 使用 高抗 挤外 加厚 的 j 5 1 9 3 ． 7 ml T l 套 管 壁 厚 为 1 9 ． 0 5 I T 1 r iq ， 其 抗 挤 强 度 高 达 1 3 4 ． 5 MPa ； 对 于高产 井 ， 生产套 管 串优化 为 2 2 2 ． 3 ml T l 2 0 0 r n 套 管 9 5 1 9 3 ． 7 I T l m 套 管 回 接 1 7 7 ． 8 mm 尾 管 盐 膏 层 段 下 人 1 9 3 ． 7 mm 外 加 厚套 管 复合 套 管管 串 见 图 1 ， 在 不 增 大井 眼 尺 寸 的前提 下加 大 了上 部生 产 套 管 的 内径 尺 寸 ， 满 足 下 大尺寸采 气 管 串的要 求 ， 为 高产 井 提 供 了必 要 的 条 件 ， 配产 达 1 2 5 1 0 m。 ／ d 。 Fi g ． 1 The s c he mat i c di ag r am o f c as i ng pr ogr am i n Pugua ng g as fie l d 管 蚀 1 ． 2套管 选材 普 光气 田天然 气 中 H S的含 量 高 ， C Oz的含量 中等 ， 含有 单质 硫 ， 地 层 水 矿 化 度 高 ， 管材 处 于 严 重 的腐蚀环境 中， 而 尤 以硫 化物 应 力腐 蚀 开 裂 和 Hz S 、 C O 及单质硫 共存 条 件下 的 电化 学联 合 腐蚀 影 响 最 为严重 。为保 证 安 全 、 长 期开 发 “ 三 高” 气 田， 普 光气 田通过研究形 成 了高抗挤 、 耐腐蚀 管材优选技术 。 套管 选 材标 准 结 合 普光 地 区的 储层 特 点 ， 依 据 NAC E 和 I S O 相 关 标 准 ， 对 日本 的 住 友 金 属 、 NKK 和川 崎 ， 美 国的 I O n e S t a r S t e e l ， 荷 兰的 DMV 和 法 国的 C a b v a l 等 公 司酸 性 环 境 下 的油 套 管 选 材 原 则 和规范 进行 了综 合 分 析 ， 制 定 出 了套 管 选 材 标 准 _ 2 ， 见 图 2和 图 3。 曼 ＼ 出 8 2 0 2 5 Cr 双相 不锈 N0 8 8 2 5 、N0 6 9 8 5 、 钢 N1 0 2 7 6 、N0 8 1 3 5 、 2 205 N06 255 、 N08 53 5、 9 1 3 C r S 1 3 C r N0 6 2 5 0 、 N0 6 0 6 0 2 5 0 7 _ _ L8O、 C90 H40 一 J 5 5 C9 5、 T9 0 9 0 S S 、 l 1 0 S S T 9 5 、1 1 OS K 5 5 Cl 0 0SS、 C1 1 OSS N8 0 1 2 5 S 、9 0 S 一 9 5 S I 】 O 一 Fi g． 2 1 O 一 1 0一 】0 】 0一 】 0 0 】 O 1 0 H 2 S 分压 ／ MP a 图2 管材选 用分析 The a nal ys i s c ha r t of t ubi ng s e l ec t i on _c _e 石 油 钻 探 技 术 ℃ 由由 由 巨 卤 卤 卤 卤 图3 管材选用流程 F i g ． 3 Th e fl o w d i a g r a m o f t u b i n g s e l e c t i o n 套 管选材 方案 l_ 3 普 光气 田管材 选择 方案 综合 考虑 了钻井 、 采气及产层 改造等工艺的要求 。对 于 生产套管， 不仅要考虑地层孔隙压力对套管强度 的 影 响 ， 还要 考虑 能 承受 长 期 开 采过 程 中气 体 可能 进 入套管与油管环空所产生的内压力 ， 以及在井下高 温 、 高压情 况下 地层 流 体 等 对 生产 套 管 的腐蚀 破 坏 等一系列因素 。结合普 光气 田 H。 s最高分压 9 ． 6 5 MP a ， C O 2 最 高分压 6 ． 5 MP a ， C 1 一 质 量 浓 度 1 5 0 0 0 mg ／ m。 ， 气 藏温 度 1 2 0 ～ 1 3 3℃ 等储 层 特 征 ， 1 7 7 ． 8 mm 生产 套管 在气 层顶 以上 2 0 0 m 至井 底采 用 了钢 级分 别为 S M2 2 4 2 1 1 0 、V M8 2 5 1 1 0 、 T N0 2 8 ， 壁 厚 1 2 ． 6 5 mm 的高 镍 基 耐 蚀 合 金 钢 气 密封 扣 型 套 管 ， 其他 井 段 采 用 l l 0 S S高 抗 硫 气 密 封 扣 型 套 管 。 2 7 3 ． 1 mm 技术 套 管选用 钢级 P 1 0 0 S S或 P 1 0 0 TS 、 壁厚 1 3 ． 8 4 mm 或 1 2 ． 5 7 mm 的抗 硫气 密封 扣 型套 管。表层套管选用钢级 N8 0 、 壁厚 9 ． 6 5 mm 的常规 扣型 3 4 6 ． 1 mm 套 管 。各层 套 管 从 材 质上 保 证 了 安全 ， 可 以满 足长期 生产 需要 。 2 井控技术 普光气田气井超深 又具有“ 三高” 特性， 难以通 过调整井身结构满足封隔复杂层位 的要求， 同一裸 眼段 内不可避免地存在多套压力 系统和复杂层位 ； 产层压力高 ， 酸性气体含量高， 不仅易对人身造成危 害 ， 对 井控装 备 和工艺 要求 也高 ； 钻井 液安 全密度 窗 口窄 ， 易发生 喷漏 同存 ； 气 体 溢 流 突发 性 强 ， 允 许 操 作 反应 时 间短 ； 产 层性 质具 有多样 性 ， 存 在裂 缝性 和 孔 隙性 气层 ； 地 面交通 条件 差 ， 生 产组 织和 应急救 援 实施 困难 ， 一 旦 发 生井 喷 后 果 将难 以预 料 。针 对 上 述 难题 ， 在 开发 建设期 间 ， 制定 了“ 立 足一 次井控 ， 强 化 二次 井控 ， 避免 三 次井 控 ” 的井控 工 作 指 导 思想 ， 完 善 了“ 三高 ” 气 田的井 控技 术 。 2 ． 1 井控 装备 配套 及技 术要 求 井 控 装 备是 二 次井 控 的关 键和 基 础 ， 因此 根 据 所 钻地 层最 高地 层 压力 ， 地层 流 体 性 质及 高 产 特性 高标 准配备 井控装 备 。 防喷器 组 普光 气 田开发井 防喷 器组采 用 四闸 板 防喷器 环形 防 喷 器组 合 ， 组 合 顺 序 自上 而 下 分 别 为 3 5 MP a 环 形 防喷 器 7 0 MP a半 封 闸板 防 喷 器 7 0 MP a剪 切 闸板 防 喷 器 7 0 MP a全 封 闸板 防喷器 7 0 MP a 半 封 闸板 防喷 器 双 四通 套 管 头 。在 材质 防腐要 求 上 ， 要 与地 层 含 腐蚀 性 流 体 情 况 相 匹配 ， 海 相 钻 井 选 择 HH 或 F F级 ， 陆 相选 择 EE级 。 套 管 头 套 管 头采 用 整 体式 结 构 ， 表层 以下 的 连 接 到井 口的套 管 均 采用 套 管 头 坐挂 密 封 的 形式 。 悬 挂 方式 主要采用 芯轴 式 悬 挂 萝 卜头 ， 并 配 备 应 急卡 瓦 。套 管头 的额 定压力 级别 要不 低于下 一开 次 防喷器 组 ， 并考 虑能 满 足 进一 步 采 取 增 产措 施 和 后 期注水 、 修井作业 的需要。套管头材质及防腐级别 套 管 头下 四 通 材 料 级 别 D D - NL， 上 四通 材 料 级 别 F F NL， 芯轴 悬挂器 材质 要求 为 HH 级 I NC 0N E L 7 1 8 ， 以满 足 同时抗 H S和 C O z 腐蚀 的要 求 。 节流 、 压 井 及 放喷 管 汇 开 发 井采 用 单节 流 管 汇 ， 采 用 楔形 节流 阀 ， 其 压力 等级 、 组合 形 式 和 防腐 要求 应与 防喷 器 相 匹 配 ， 主 通 径 ≥ 1 0 3 ． 0 ml T l ， 节 流 管 汇与 四通平 直 连 接 ， 不 允许 用 弯 头 连 接 。压 井管 汇 的压力 等级 和连接 形式 应 与防 喷器相 匹配 。采用 双 向放 喷管线 4条 ， 并 从互 为 大于 9 0 。 夹 角 的两 个方 向接 出 ， 其通 径 不 小 于 1 0 3 ． 0 mm， 接 至 离 井 场 1 0 0 m 远 的放喷 池 。保 证有 三种 有 效 点 火方 式 。 防喷 、 放 喷管线 使 用抗硫 材质 管线 ， 采用 标准法 兰连接 ， 不 准 在现 场 焊 接 。液 气 分 离 器 罐 内 径 不 小 于 1 2 0 0 mm， 额定 工作 压力 不 小 于 1 ． 6 MP a ， 进液 管 线 内径 第 3 9卷 第 1 期 王春江等 普 光“ 三 高” 气田安全钻井技术 不 小 于 1 5 2 ． 4 IT I IT I ， 排 液 管 线 内径 应 大 于进 液 管线 内径 ， 排 气管 线 内径不 小于 2 0 3 ． 3 mm。 辅 助 防 喷工 具 配 备 钻 具 内防 喷工 具 ， 包 括 方 钻 杆上 下旋 塞 阀、 钻具 止 回阀 、 钻 杆 回压凡 尔抢 装 工 具 、 箭形 止 回 阀、 井 底 式浮 阀和 防喷钻 杆 。钻具 内防 喷工具的额定工作压力不小于井 口防喷器额定工作 压 力 。钻 台上配备 与钻 具尺 寸相 符 的钻具 止 回 阀或 旋塞阀。钻台斜跑道上准备一根 防喷钻杆单根 带 与钻铤 连接 螺纹 相符 合 的配 合 接头 和钻 具止 回 阀 。 配 备与钻 杆 尺 寸相 符 的钻 杆 死 卡 各 1套 并 拴 好 绳 索 。安装 钻杆 防提 断装 置 。当使 用螺 杆钻 具或 在漏 层 中钻进 时 ， 使 用旁 通 阀 。 2 ． 2井控技 术特别 管 理措施 调整钻井液性能和钻井参 数是一次井控 的关 键 ， 如果 基础 工作做 得好 ， 开 发井 井控 安全 是可 以实 现 的 。在 严格执 行 常 规 井 控 制度 外 ， 针对 普 光 气 田 的特 点 ， 又 制定 了相 应 的特别 措施 1 强化 二开 及 以后 开 次 和 钻 开 油 气 层 前 的验 收制度 ， 甲乙方分 别 由局 级 副 总 师 以上 的领 导 带 队 进 行检查 、 验 收 ； 限 期 整改 检 查 、 验 收 中存 在 的 井 控 问题 ， 验 收不 合格 不准 开钻 ； 做好 防喷演 习和 防硫 化 氢演 习 ， 基本 做 到每 个 钻井 班 组 每 月 4次 不 同工 况 的防喷演 习 ， 钻开 产 层前 进 行 企 业 和 地 方 的 防 硫化 氢 联合演 习。 2 储备足量的轻重钻井液和堵漏材料， 当钻开 高压 含硫 气层 时 ， 能 够及 时压 井 ， 防止 硫 化 氢 溢 出。 现场 应储 备高 于钻 进 时 最 高 密 度 0 ． 2 k g ／ L 以上 的 高密度 钻井 液 ， 储 备 量应不 少 于井筒 容 积 的 1 倍 ， 并 储 备加 重剂 不 少 于 5 0 0 t 。对 易漏 失 井 应 储 备 与所 用钻井 液性 能相 同 的 钻井 液 和 堵 漏 材 料 ， 钻 井 液 储 备量 应是 井筒 容积 的 1倍 ， 堵 漏 材 料应 储 备 2次用 量 以上 。所储 备 钻 井 液应 按 规 定 循 环 、 维 护 。配备 自动 加重 装置 。 3 防硫 钻具 。高 含硫井 在 钻 进海 相 地层 前 ， 在 上部必 须 使 用不 少 于 3 0 0 0 m 的 防硫 钻 具 ， 待 钻 地 层压力 偏大 或具 有 不 可预 见 性 的施 工 井 ， 防硫 钻 杆 的使用 深度要 适 当增加 。 4 钻井 液 防硫 化 氢 腐 蚀 技 术 。钻 含 硫 化 氢 气 层 时钻井 液 中应 添 加 除硫 剂 、 缓 蚀 剂 ， 控 制 钻 井 液 p H 值 大于 9 ． 5， 必 要 时提 至 1 0 ． 5以上 。 5 电测 、 固井作业 中的防喷工作 。油气上窜时 间需 满足安 全测 井或 下套 管需 要 。 电测 前井 内情 况 应正常、 稳定 ， 若 电测时间长 ， 应考虑 中途通井循环 再 电测 。下套管前 ， 换装与套管尺寸相同的防喷器 闸板 。固井 过程 起 钻 、 下 套管 、 固井 中应保 证井 内 压 力平 衡 ， 尤其 应 防止 水 泥 浆 候凝 期 间 因失 重 造 成 井 内压力 平 衡破 坏 ， 导致 溢流 甚至 井喷 。 3 固井技术 普光气 田气井 固井 面临着温差大、 安全密度窗 口窄 、 裸 眼 段长 、 间隙 小 、 防气 窜 与 防 漏 以及 高 酸 性 环 境下 水泥 环与 工 具 附 件 防腐 等 难 题 ， 保 证 固井 质 量难 度极 大 。据 统计 ， 普 光 地 区探 井 固井 质 量 不 是 很好 ， 其 中表层套管 固井一次合格率 为 8 4 ． 6 ， 技 术套 管 固井 一次 合格 率 4 6 ． 2 ， 生 产 套 管 固井 一 次 合格 率 7 8 ． 6 。固井 质 量 是 气 田特 别 是 高 酸 性 气 田长期安 全勘 探 开发 的重 要 保 障 ， 是 必 须 解 决 的 关 键技术。几年来 ， 通过优选水泥浆体系和固井工具 ， 优化 固井 工艺 ， 基 本 解 决 了制 约 该 地 区高 酸 性 气 田 勘探 开 发 的 固井 难 题 ， 保 证 了 “ 三 高 ” 气 田 的 固井 质量 。 3 ． 1 防气 窜 固井技 术 防气 窜 固井 技‘术 包 括浆 体 的压 稳设 计 、 水 泥浆 性 能要求 及 水泥 浆体 系优 选等 方 面 。通 过优 化环 空 内水泥浆柱的结构和组成 ， 优选 合适 的防气窜水泥 浆体系 ， 提高其性能要求 ， 形成 了一套适合川东北地 区酸 性气 田超 深井 高压 防气 窜 的综合 固井 技术 。 3 ． 1 ． 1分 段 压 稳 设 计 普 光 气 田在 同 一 裸 眼井 筒 中往 往 同 时存 在 高 压 和 易 漏 层 ， 因 此 压 稳 和 防 漏 的 矛 盾 比 较 突 出 。 达 到 既压 稳 又 防 漏 的 水 泥 浆 密 度 窗 口 比较 窄 ， 甚 至 难 以兼 顾 。为 了 解 决 这 一 矛 盾 ， 在 地 层 承 压 堵 漏效 果 有 限 的情 况 下 ， 采 用 了新 型 分 段 压 稳 设 计 模 型 。其 关 键 是 进 行 水 泥 浆 性 能 设 计 时 ， 根 据 漏 层 、 气层位置及封 固段长度 ， 合理确定领浆 和尾浆 的密 度 、 性 能 和 封 固段 长 ， 发 挥 领 浆 的 压 稳 作 用 ， 使 尾 浆 与 领 浆 的 静 胶 凝 强 度 呈 阶 梯 状 发 展 ， 即 尾 浆的静胶凝强度 在达到 2 4 0 P a 时 ， 领浆 的静胶凝 强度 要 小 于 4 8 P a ； 通 过对 水 泥浆 进 行分 段 分析 ， 根 据不 同段 水 泥浆 的水 化 状 态 ， 来 计 算 静 胶 凝 强 度 发 展 的临界 值 ， 然 后计 算各 段 的静 液压 力损 失 ， 累积后 计 算水 泥浆 柱 对气 层 的压 稳 系 数 ， 避 免 盲 目过 压 稳 或 欠 压稳 j 。 石 油 钻 探 技 术 2 O l i年 1月 3 ． 1 ． 2 优 选 防气 窜水泥浆 体 系 防气窜水泥浆体系要求在大温差下具有较小的 滤失量 、 较好的稳定性 、 较低的渗透性、 直角稠化、 水 泥 石 收缩提 高弹性 的性 能 ， 使 水 泥 浆 具有 很 强 的阻 力来阻止气体进人水泥环的能力 ， 且水泥石不易受 到 冲击 载荷 的破 坏 ， 保 持 水 泥环 的完 整 性 。根 据对 水 泥浆性 能 的要求 ， 分别 优 选 出 了适 用 于 普 光气 田 的胶乳 、 F S AM 非 渗透 和 胶粒 非 渗 透 等 防气 窜 水 泥 浆 体系 。 3 ． 2防漏 固井技术 普光气 田的陆相地层上沙溪庙组、 自流井组、 须 家 河组地 层较 厚 ， 砂 岩 、 泥岩互 层频 繁 ， 地 层倾 角大 ， 并 且部分 夹有 煤层 ， 裂缝 发育 。三叠 系嘉 陵江 组 、 飞 仙关 组 和长兴 组 地层 缝 洞 发 育 ， 地 层 压力 较 低 。由 于 裸 眼段 长 、 环空 间 隙 小 ， 存 在地 层 承 压 能力 低 、 钻 井 液和水 泥浆 流动 阻 力 大 等 因素 ， 注水 泥 过 程 中或 注 水泥 完成 后易发 生 井 漏 ， 造 成 固 井水 泥 浆 在 环 空 返 高不够 ， 气层 无法 压稳 ， 发 生气窜 甚至 井喷 。 固井 时 采取 的防漏 技术 主要有 纤 维防 漏水 泥 浆 所 优 选 的堵 漏 纤 维 由 5 、 1 0 mm 等不 同长度 纤 维 搭 配 ， 当堵 漏 纤 维 与 水 泥 浆 混 合体进入漏层时利用不同尺寸纤维 自身所具有 的搭 桥 成 网和不 同级配 固相 颗 粒 的填 充 特 性形 成 “ 滤 网 结 构” ， 增 加水 泥浆体 的流 动 阻力 ， 借 助 于水 泥浆 的 水化胶 凝作 用 和未 水 化 固相 颗 粒 的 填充 作 用 ， 达 到 堵漏 和提 高地层 承压 能力 的 目的 。同时还 可提 高水 泥浆径 向剪 切应 力 ， 改 善水 泥环抗 冲击 的韧 性 ， 提高 固井 质量 。 调整 钻 井 液 性 能 及 采 用 导 浆 调 整 钻 井 液 性 能 ， 适 当降低 钻 井 液 的 黏 切 ， 能 够 有 效 降 低 循 环 摩 阻， 降低顶替压力， 从而降低发生井漏的可能性 。另 一 方面 ， 由于井 眼稳 定 和压稳 要求 ， 很多 井在 固井施 工 前 因其 钻井 液性 能 不 能 完 全满 足 固井 要求 ， 所 以 要 采用 符合 固井设 计 要 求 的 、 性 能 较 好 的钻 井 液 作 为先导浆。先导浆在降低井筒污染 的同时 ， 也能够 起到提高水泥浆顶替效率 、 降低循环摩阻、 降低固井 漏 失 的作用 。 低 密 度 固井对 于部 分地 层承压 能力 非常低 的 井， 承压堵漏无效后， 可以通过调整水泥浆的密度和 提高低密度 封 固界 面 ， 来 降低全 井 的井 筒 压力 ， 防止 固井过程 中出现漏失 。为保证 平衡 固井 ， 在井 底压力 超过 4 0 MP a的重点 井 中 ， 选用 3 M 玻 璃微 珠作 为 减 轻剂 ， 避 免因漂珠破碎 而导致水泥浆密 度增大 ] 。 采取 工 艺措 施减 少 水 泥 浆 漏 失 采 用 双 级 固 井 、 控制套 管下 放速 度 、 变 排量 顶替 以及控 制井 口压 力等 工艺 措施减 少 固井漏 失 的发生 。 正注反挤固井工艺对于部分井段漏失严重或 下套管发生漏失的井 ， 在采取堵漏措施无效后， 根据 漏层 特征 可直接 采 取“ 正 注反 挤 ” 固井 工 艺 ， 以最 大 限度地 封 固 目标 。 3 ． 3提 高顶替 效 率 通 过 提高套 管居 中度 ， 强化 井 眼准备 ， 调整钻 井 液性 能 ， 使 用好前 置 液和先 导浆 ， 调整 水泥浆 流变 参 数实 现 有 效 层 流 、 塞 流 或紊 流一 塞 流 复合 顶 替 模 式 ， 利用模 拟 软件优 选 固井施 工 参 数 等 技术 措 施 ， 改 善 和提 高水 泥浆 的顶替 效率 ， 提 高 固井 质量 。 3 ． 4水 平井 固井技 术 强化 通井方 案 ， 采用“ 套管 抬头 ” 工艺 ， 确保 水平 井套 管顺 利下 人 ； 采用 聚 酯 刚 性 扶 正器 和 螺旋 刚性 扶正器 间 隔安装 的方 式 ， 并 确定 不 同井 段 合理 的扶 正器 安装 间隔 ， 提高 套管 居 中度 ， 提 高顶替 效率 。 4 应用效果 在 国 内尚无成 功开 发整装 超深 高酸性 高 产气 田 的情 况下 ， 通 过优 化 井 身结 构 、 优 选 管 材 、 配 套完 善 井 控装备 、 提 高 固井质量 等技 术攻 关 ， 安 全 、 优 质 、 高 效 地开 发 了普光 气 田。普 光气 田已钻 成 3 8口开发 井 ， 钻 井 总 进 尺 2 2 8 9 7 4 ． 4 3 I T I ， 平 均 完 钻 井 深 5 9 7 4 ． 0 9 m， 平 均建 井周期 2 8 4 ． 6 1 d ， 平均钻 井周期 2 1 9 ． 9 7 d ， 平均 机械 钻速 2 ． 6 4 m／ h 。与 普光 气 田的 探井相 比 ， 平 均 井 深 基 本 持 平 ， 平 均 建 井 周 期 缩 短 1 0 8 ． 3 9 d ， 平均 钻井 周期 缩短 1 1 2 ． 8 0 d ， 平 均 机械钻 速提 高 了 0 ． 9 9 m／ h 。整 个 生 产 过 程 未发 生 氢 脆 断 钻具 、 硫化 氢泄 露 和 井 喷等 井 下 故 障 。技术 套 管 固 井一 次 合 格 率 9 4 ． 7 ％ ， 补 救 合 格 率 1 0 0 ， 优 质 率 3 4 ． 2 ； 生产套管固井一次合格率 1 0 0 9 ／ 6 ， 优质率达 到了 8 9 ． 2 。与探井相比， 生产套管 固井合格率提 高了 2 1 ． 4 。同时经普光气 田投产验证 ， 未发现套 管 环空 气窜 现象 。 5 结论和建议 1 普光气 田开发井采用三开井身结构， 在保障 第 3 9卷第 1期 王春 江等 普光“ Z - 高” 气田安 全钻 井技 术 安 全 的前提 下 ， 提 高 了钻井 速 度 。三 开 采用 j ＆ 2 4 1 ． 3 mm 钻头钻 进 ， 下 入 1 7 7 ． 8 r r l m 生 产 套 管 ， 既 达 到 了保护 高镍 基套 管 的 目的 ， 也 提高 了 固井 质量 。 2 技术 套 管采用