上漏下涌复杂井固井水泥塞技术实践

黄伟

中海油田服务股份有限公司油田化学事业部　天津　300452

摘要：打钻过程中井壁不断有新掉块出现引起了两次卡钻事故，被迫进行了两次水泥塞的回填侧钻作业，水泥塞作业保证侧钻成功和有效封隔阻止下部异常高压层的气体上窜。

关键词：上漏下涌　卡钻　气窜　水泥塞　高压挤入渤海某油田东二下段下部及东三段存在异常压力层，地层压力系数自1.1开始逐步升高至1.30～1.35，渤中13-1-A3井异常高压顶（海拔深度，-3450m）异常高压底深（海拔深度，-4180m）。本井在钻进过程中气全量一直居高不下，提钻井液密度超过1.59󰀁g/cm3（折算漏失当量密度是1.76󰀁g/cm3）又发生漏失，实钻过程中发生了两次卡钻，分别回填水泥塞后进行了侧钻。1　基本井况1.1　钻井情况

上层9-5/8吋套管下深：3796.84m⊥󰀁3197m，井斜35.43°；在3803m做地层承压试验（出9-5/8吋套管鞋5.4m）计算地层漏失压力当量钻井液密度1.76g/cm3，破裂压力当量1.80g/cm3。第一个井眼井身结构：8-1/2吋井眼深度：4805m⊥󰀁4015m，井斜35.°，倒划眼起钻途中发生卡钻，落鱼预测深度：4308.6m⊥3613m，井斜35.32°。第二个井眼下钻探水泥塞面时，循环期间最大后效气99%，第一次水泥塞没有封住第一个井眼的高压气。钻进至四开钻进至5046m，倒划眼起钻更换钻具组合，起钻前循环提密度至1.52g/cm3。倒划眼至4296.06m⊥3595.85m发生卡钻致使震击器脱扣；打捞发现落鱼已经被埋死，放弃打捞，回填注水泥塞侧钻，并在注水泥塞前钻井液比重提高至1.59g/cm3，发生漏失，漏失为1～2m3/h，后进行循环堵漏，无漏失。1.2　通过两次卡钻地应力研究结论

1）水平最大主应力方向：N60°E，本井方位处在最大主应力方向上，应力释放导致井壁容易失稳，开发井资料无参考性。2）水平最小主应力当量密度1.30～1.65󰀁g/cm3，水平最大主应力当量密度1.60～1.95󰀁g/cm3，水平最小主应力较低容易引起地层漏失。3）上部地层漏失压力当量钻井液密度1.76g/cm3，破裂压力当量1.80g/cm3。2　水泥塞作业后气窜发生的机理2.1　气窜的三个途径

1）因为顶替效率不高而造成水泥浆窜槽。2）水泥石与套管及水泥石与地层之间存在微环隙。其形成原因是水泥浆凝固时化学收缩或水泥浆自由水析出以及温度压力变化形成的。3）水泥浆失重。2.2　气窜的机理

1）“桥堵说”：水泥浆进入环空后，由于不断滤失，造成其水灰比急剧下降，导致水泥浆静压传递受阻，使环空水泥浆液柱压力小于气层压力而发生气窜。2）“水泥浆胶凝失重说”：水泥浆进入环空后，当其静胶凝强度为48～240Pa时，属于由液态向固态转化期，水泥浆逐步失去传递液柱压力的能力，也是气窜易发 288

生时期。为此研究开发了直角稠化水泥浆体系、非渗透防气窜水泥浆体系。3）“孔隙压力降低说”：在水泥浆凝固期间，由于水泥浆中的孔隙水随着水化和滤失而不断减少，使水泥浆中的孔隙压力不断降低，进而导致气体侵入到水泥浆基体内产生环空气窜。3　注回填侧钻水泥塞作业难点

难点1：落鱼顶都在主要的高压低渗气层上部，水泥塞不能直接封固气层；难点2：油气上窜速度较快，容易造成回填侧钻水泥塞作业结束后下部气体上窜的风险，无法有效封固；难点3：多次起下钻，井眼扩大率可能较大，水泥浆附加量较难精确调整；难点4：上部井眼不规则，水泥塞与地层的胶结质量难以保证，容易形成间隙。4　现场作业技术措施

4.1　前置液的性能优选及确定

分别模拟计算钻井液、隔离液、水泥浆3种流体在不同环空排量下反推水泥塞作业时水泥浆和井壁的顶替效果。壁面剪切力要求水泥浆比隔离液大10%、隔离液比泥浆大10%，则能进一步保证顶替效果更好。4.2　附加量的确定

采用投标志物（大米、黄豆、绿豆）和扫稠塞结合的方法，以循环方式测量井眼容积，而且是分段记录扫稠塞返出结果，综合各个井段的附加量作为水泥浆附加量的参考，通过第一个水泥塞洗水泥时反算第二个附加量。4.3　循环加压及逐步加压挤入作业

环空加压技术是指在注水泥作业结束后，通过在环空加一定的压力，保证环空中的液柱压力大于气层压力，达到防气窜的目的。环空加压技术是应用最早、最广泛、最经济实惠的防气窜工艺技术措施，但因其存在着较大的局限性，越来越多地作为防气窜辅助技术。5　结论

1）循环加压没有达到效果，在井下部井段有高压气、上部井段又存在漏失的情况下，循环加压的排量和加压值临界点不好控制，循环加压过程中界面胶结不好容易产生微间隙，气体有上移通道。2）调整隔离液和水泥浆的流变参数，满足水泥塞与井壁的壁面剪切力水泥浆比隔离液大10%、隔离液比泥浆大10%；提高了顶替效率和界面胶结能力。3）水泥塞下部注入高比重的重晶石塞能够有效减缓气体的上窜速度，辅助水泥塞阻止气体上移。4）依据地层漏失当量密度和水泥浆UCA起强度的时间实施逐步加压间隙挤入水泥浆，并进行憋压候凝，阻止水泥浆在凝固过程中的体积收而缩产生的界面间隙，逐步提高水泥塞的承压和封堵能力。5）控制好加压挤入的量和挤入的时间是本次水泥塞作业成功的关键。