樊116―1HF致密砂岩井水平段固井技术

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摘 要：本文针对樊116-1hf井固井技术难点，开展了保持井壁稳定的分段通井，为水平段套管顺利入井提供保证，水平段全部采用堵漏纤维水泥浆体系提高了水平段地层的承压能力，提高了胶结质量，优选了扶正器类型和扶正器安放间距，优选了高效驱油冲洗液和隔离液，满足充分隔离及驱油的目的，通过调整钻井液的流变性能使钻井液具有较好的流变性，提高了顶替效率。

关键词：水平井； 扶正器； 钻井液 ；水泥浆； 顶替效率

1 固井技术难点分析

该井固井技术难点主要表现在以下5个方面：

1） 套管长4110.94m，水平位移1512.27m，套管不易居中，同时水平段存在多处泥岩层、井壁不稳定，因此对扶正器的选择与安放间距提出了挑战。

2） 高固相的稠钻井液长期浸泡，井壁泥饼厚；钻井液与界面的附着力与高粘度给水泥浆顶替带来了很大的难度，影响顶替效率。

3） 封固段长4002米，环空静压力较高，容易压漏井底薄弱地层。

4） 水平段套管下入难度大；裸眼段长，水平段长，下套管作业风险大。

5） 水平段水泥浆需要具备良好的韧性，基本性能要求高，必须同时满足压稳和防漏的技术要求。大型压裂与分段压裂均对水泥环胶结质量提出了较高的要求，对其抗冲击能力要求高。

2 下套管前通井技术措施

1）模拟原钻具刚度通井，确保扶正器数量和套管顺利下入。

2）维持完钻钻井液性能，在下套管前不对钻井液进行大幅度的性能调整，确保井壁稳定。

3）大排量循环洗井，对通井遇阻井段进行划眼和反复短起下，彻底清洗岩屑床。

4）起钻前在造斜段及水平段注入钻井液，提高钻井液性。

3 下套管操作要求

1）做好下套管作业前的准备工作，缩短下套管过程的停顿时间。

2）采用逐根灌浆措施，并缩短钻井液灌满的周期，减少中途灌浆的时间；直井段灌浆时可以适当活动套管；下入斜井段之前一定要灌满钻井液，尽可能保持斜井段及水平段下入的连续性。

3）控制套管下放速度。直井段下放速度保证环空上返速度小于0.8m/s；进入造斜段和水平井段，上返速度小于0.5m/s。

4 扶正器设计原则及方法

1）水平段全部采用刚性扶正器，在每两个压裂段之间加密扶正器的安放密度，确保压裂段之间的封固质量，满足后期压裂层间封隔的需要。

2）扶正器的位置宜放在井眼较规则、井壁稳定的井段。

3）造斜段采用刚性扶正器与弹性扶正器交替安放的方法。

5 前置液设计

1）前置液采用冲洗液+隔离液组合。根据井下条件，用量为16m3，约占环空高度400m，以充分延长与井壁接触时间，达到较好的清洗、隔离效果。

2）冲洗液采用驱油活性剂+降失水剂+分散剂+水配置。

3）隔离液采用有效层流隔离液，由驱油活性剂+降失水剂+分散剂+加重材料+悬浮剂+水配置。

4）冲洗液和隔离液的具体数量分配比例，根据井壁稳定性和泥浆性能合理设计。

5）保持钻井液、隔离液与水泥浆的合理的密度梯度，提高顶替效率。

6 水泥浆体系设计

水泥浆体系设计满足以下4条要求：

1）由于封固井段长，为避免水泥凝固过程的失重，采用多凝水泥浆柱结构。

2）根据地层压力和完钻泥浆性能，上部水泥浆充填井段采用低密度水泥浆体系。其密度高于钻井液密度0.10～0.20g/cm3，稠化时间300～360min，失水不超过150ml。

3）中部采用中高温降失水水泥浆体系，其水泥浆密度控制在1.87～1.90g/cm3，稠化时间180～210min，失水量小于70ml。

4）水平井段采用增韧微膨胀水泥浆体系。其水泥浆密度控制在1.90～1.95g/cm3，稠化时间120～150min，失水量小于50ml，游离液为0。

7 循环洗井及钻井液性能调整

1）下完套管后小排量开泵顶通，防止压力激动憋漏地层或憋泵。

2）开始循环时，应维持下套管前的钻井液性能，以利于井眼清洗。根据循环压力和泥浆性能变化逐步提高循环排量。观察循环泵压及返出情况，待泵压及钻井液性能稳定后，大排量循环2周以上，彻底清除井内岩屑。

3）待井眼清洗干净后，在保证井壁稳定的条件下，在注水泥前的1～2个循环周内，适当降低泥浆的粘度和切力，降低循环摩阻，提高钻井液的易顶替性，为提高水泥浆顶替效率奠定基础。

4）在井下条件允许的情况下，可在注水泥前注入无固相或低固相的“新浆”，提高对原井浆的顶替效率。

8 固井施工过程控制

固井施工参数的设计上要以安全施工和提高顶替效率为出发点，合理设计施工排量。这方面特别要提到的是固井过程的“U型管效应”。在一般固井施工，特别是封固井段较长的施工中，套管内注入水泥浆的液柱压力克服了环空液柱压力和流动摩阻后，即出现“U型管效应”。一般在注水泥后期即已发生。此阶段从地面压力上反映为泵压逐渐下降为“负压”，又逐渐回升的过程。而从环空返速上则隐含着负压出现前、返速逐渐增大；负压产生后、返速逐渐降低；至达到动态压力平衡后、环空返速趋于稳定的过程。而环空返速降低的过程则存在顶替不充分甚至窜槽的风险，一旦窜槽形成，很难在后期顶替中得以弥补。固井施工过程在满足设计要求的施工参数的基础上，主要应保持连续施工，目的同样是为减少钻井液静止时间，避免结构力形成，实现连续顶替，保证顶替效率。

9 质量情况

从固井质量测井结果来看，水平井段胶结良好占60.29%，胶结中等占34.28%，胶结不好占5.43%，较F116-2HF井质量有了大幅提高。

10 结论

与樊116-2井对比，本口井从改变泥浆的流变参数、加放扶正器提高套管串居中度、使用驱油型冲洗液与加重隔离液并增加前置液使用量3个方面进行了技术改进：

1）通井初始时保持了泥浆性能的稳定，彻底循环洗井，保证了井眼的清洁、畅通，待泥浆性能稳定后降低泥浆的黏切，为套管的顺利入井提供保证，同时为下完套管后循环处理泥浆提供基础；下完套管后大排量循环洗井，循环正常后，固井施工前最后1-2周内尽量降低泥浆的黏切，以利于提高顶替效率；

2）根据后期压裂设计要求的射孔位置加放扶正器，加大了扶正器的用量，提高了套管串居中度；从电测质量图上看出，对应安放扶正器位置声幅固井质量较好，进而大斜度井段的声幅固井质量也得到了较好保证；

3）使用驱油型冲洗液，提高了界面胶结效果，加重隔离液进一步提高顶替效率，并增加前置液使用量，增加接触时间，有利于提高顶替效率。

参考文献

[1]李延伟. 固井过程中前置液对钻井液顶替作用.固井技术，2012，3：30-38.

[2]闫联国，周玉仓. 彭页HF-1页岩气井水平段固井技术. 石油钻探技术[J]，2012，40（4）：47-51.