伊朗雅达油田小间隙尾管固井技术研究与应用

董 燕，夏保华

(1.中国石油大学胜利学院油气工程学院，山东 东营 257000;2.中国石化胜利石油工程有限公司黄河钻井总公司，山东 东营 257000)

伊朗雅达油田位于伊朗西南部的胡泽斯坦省，是世界上还未开发的特大油田之一，已探明石油储量约32亿桶，天然气储量约800亿立方米，属于中东波斯湾盆地扎格罗斯山前褶皱和阿拉伯地台东缘的过渡带，构造为近南北向的一个大型的长轴背斜。该油田产层有Sarvak产层和Fahliyan产层，而Fahliyan产层又分为上、下两层，对应井身结构分别为212.73mm钻头下177.80mm尾管和149.23mm钻头下114.30mm尾管。这两层套管固井均为小间隙固井，笔者主要介绍综合固井工艺在下Fahliyan产层小间隙尾管固井中的应用。

1 井况简介

下Fahliyan产层完钻井深4400～4600m，上层177.8mm尾管下深3800～4000m，下Fahliyan产层114.30mm尾管固井重叠段一般为100m，封固段550～700m。岩性为米黄色石灰岩，地层静止温度为150～175℃。

2 固井的主要技术难点

(1)环空间隙小，水泥环薄。149.23mm钻头下114.30mm尾管固井，理论间隙为17.46mm，一般常规井要求环空最小间隙不小于19mm，属于超小间隙固井。

(2)地层温度、压力高。本井固井前循环温度为120～140℃，属于高温固井。完钻钻井液密度为1.68～1.72g/cm3，油气显示活跃，属于高压井固井。

(3)套管贴边。该层采用最大外径149.23mm的螺旋式刚性扶正器，上层177.80m尾管的内径为154.69mm、井眼最大尺寸为161.16mm，造成套管贴边，其扶正效果和紊流发生效果有限。

(4)尾管悬挂器座挂后过流面积小。该层采用德州大陆架液压式单锥114.30mm×177.8mm旋转尾管悬挂器。裸眼及重叠段环空过流面积分别为100和85.3cm2，座挂前过流面积22.58cm2，座挂后过流面积16.13cm2，座挂后过流面积仅为裸眼段及重叠段的20%左右，悬挂器位置井段成为一个瓶颈，容易造成憋堵。

(5)泵压高，开泵困难。井眼环空小，地层压力高，钻井液密度高，悬挂器过流面积小，打钻、通井、刮管时形成的井底碎屑、沉砂等造成了高泵压，开泵初始泵压就很高。

(6)顶替效率差。固井要求最低流体环空上返速度不低于1.2m/s，现场仅为0.5～0.6m/s，无法实现紊流顶替，对井壁泥饼和尾管外壁的冲刷效果差，也易形成窜槽。

(7)地层流体伴含CO2和 H2S。地层中 CO2、H2S和水泥石产生反应，使水泥石渗透率增大，结构变得疏松，强度下降。

(8)油水互层多，间隔短。该产层油层、水层间隔出现，层间间隔仅为40～50m，且十分活跃。这对裸眼段水泥石封固质量，特别是对第二界面的封固质量提出很高的要求。

(9)钻井液添加剂的影响。从钻井液添加剂对水泥浆性能污染试验结果来看，部分钻井液添加剂如润湿反转剂(图1)、表面活性剂、固壁润滑剂、降失水剂(图2)，会引起水泥浆处理剂反向，并产生包心和造成温度波动，导致稠化时间大幅度缩短，并因为凝胶效应导致浆体稠度迅速增大，影响了流动性和强度的生成［1-2］。

图1 润湿反转剂对水泥浆的影响

图2 降失水剂对水泥浆的影响

3 固井技术对策

3.1 高温防窜抗腐蚀水泥外加剂的优选

通过试验筛选抗腐蚀材料，进行组合、复配等试验研究工作，对抗腐蚀材料的常规性能进行分析评价［3-4］，优选出 DC206防腐剂，试验表明:外加剂DC206在15%～30%的加量区间，进行21d水泥石腐蚀试验，水泥石的抗压强度不但没有下降，反而在一定程度上有所增加，说明防腐外加剂加入有效提高了水泥石腐蚀后的抗压强度，在一定程度上降低了腐蚀后的水泥石的渗透率。

3.2 带封隔器的旋转尾管技术

本区块采用威德福生产的TDH顶驱水泥头，通过旋转尾管，在套管外环空水泥浆穿过扶正器螺旋片时产生旋转，形成旋流流型顶替，根据工具性能和转动扭矩，在直井中，一般控制在14～20r/min，能有效改善小间隙井眼环空的驱替效果。

另外，悬挂器上的封隔器，在替浆结束后，通过下压的方式胀开，关闭井眼流体上窜通道，有效防止固井后水泥环失重和微缩造成的流体上窜，对提高固井质量起到帮助。

3.3 加重前置隔离液技术

采用MS前置液+MS－R1悬浮剂+DZH－2缓凝剂+DZS分散剂+重晶石复合加重前置液技术，按照紊流接触时间满足10min的体积配置。

3.4 先导钻井液技术

配制性能良好的低切力钻井液，初切力为2～3 Pa，一般使用15m3，在加重前置液前面注入，较好地驱替被污染的钻井液及滤饼，提高水泥环第二界面胶结质量。

3.5 紊流－塞流复合顶替技术

固井施工期间，通过模拟计算控制好施工排量和压力，在不能达到紊流顶替情况下，可采用紊流－塞流相结合的复合顶替工艺技术，提高不规则井眼水泥浆顶替效率，改善水泥石胶结质量，并减小固井漏失的风险。下套管前，严格执行通井作业，保证井眼清洁，可考虑使用大尺寸喷嘴或者不装喷嘴。

4 其他辅助措施

4.1 压稳防窜设计

固井施工设计中要做详细的压稳防窜设计，优化环空浆体结构，以确保固井施工安全，做到平衡固井。

4.2 尽可能提高套管居中度

全部采用螺旋型刚性扶正器，在下部附件套管段和上层套管重叠段均为1根套管加1只扶正器，在井径大的井段套管上下分别加1只扶正器，其他井段每2～3根加1只扶正器。

4.3 调整钻井液参数，降低钻井液固相

原则要求在1.65～1.72g/cm3水基钻井液条件下，同时保证钻井液悬浮能力作为前提，漏斗黏度控制在60s以下。下套管前，降低钻井液固相含量，并进行清罐作业，钻井液泵入口滤子也需要清洗更换，充分使用好固控设备减少钻井液中有害固相含量，尽可能降低固相对尾管工具的不良影响。

4.4 保证循环周，并循环探底

尾管悬挂器座挂前，保证2周的连续循环时间;悬挂器座挂后，至少保证1周的连续循环时间;悬挂器坐挂前、后，均要求采用缓缓提速开泵法，初始泵冲控制在5冲以内，每次泵冲提高不得超过3冲，至少观察5～10min后才能再次提排量，直至达到固井作业需要的排量，井眼干净。循环一周后，确认井底钻井液返出地面后，再进行低泵冲循环探底作业，探底作业后缓慢提高排量，防止井底沉砂堵塞环空。

4.5 限制口袋长度

为防止悬挂器下滑时中心管棘爪脱出，应根据不同类型悬挂器的送放工具长度确认口袋长度。原则上177.8mm尾管口袋长度不超过0.5m，114.3 mm尾管口袋长度不超过2m。

4.6 预留上水泥塞

为确保尾管重叠段封固质量，保证与封隔器联合起到双密封的作用，悬挂器顶部以上预留30～50 m水泥塞，候凝结束后，扫塞测井。

4.7 采用浮鞋+双浮箍+球座的套管附件组合

采用防硫的浮箍、浮鞋，并采用双浮箍的方法，降低工具风险，防止倒返的发生而造成低返。

5 现场应用及质量评价

通过分析和研究，采用上述相应技术对策在该油田10余井次下Fahliyan产层114.30mm尾管固井中得到了应用，80%的井次取得到了良好的效果。第一及第二界面胶结质量都比较好，实现了层间的有效封隔。已经完成的5口井的产层试油情况也证明了层间的封隔是有效的。

以F14井为例。完钻井深4445m，114.30mm尾管下深4444.5m，口袋0.5m。钻井液密度1.73 g/cm3，循环排量0.72m3/min，循环压力15.5MPa，循环时间8h，尾管转速15～18r/min。注水泥前，先注入先导钻井液15m3，注入加重前置液6m3，密度为1.75g/cm3，采用密度为1.89g/cm3的FSAM+DZP+DC206的非渗透微膨胀防腐防窜水泥浆体系，水泥浆量9m3。顶替最大排量0.55～0.75m3/min，最高替浆压力19.2MPa。放压回零，无回流，上提下压座封悬挂器封隔器，卸水泥头，起钻1柱，预留上塞30m，接顶驱，开泵循环多余水泥浆。固井后48h，下钻扫塞到人工井底，测固井质量，封固段合格率为93.6%，优质率为83.3%。以F14井114.30mm尾管CBL及变密度曲线结果为例，见图3。

图3 F14井114.30mm尾管CBL及变密度曲线

6 结束语

实践证明，针对雅达油田下Fahliyan产层固井难点而制定的技术对策，基本保证了小间隙尾管固井的作业质量，也为该油田后续的同类型作业及其他油田固井作业提供了实践经验。随着新技术、新工具、新材料的不断发展，新的综合固井工艺及措施也将会在该油田的后续固井作业中得到引进与应用。

［1］刘崇建，刘孝良，刘乃震，等.提高小井眼水泥浆顶替效率的研究［J］.天然气工业，2003，23(2):46-49.

［2］马勇，郭小阳，姚坤全，等.钻井液与水泥浆化学不兼容原因初探［J］.钻井液与完井液，2010，27(6):46-48.

［3］石油钻井工程专业标准化委员会.SY/T5546-92.油井水泥应用性能试验方法［S］.北京:石油工业出版社，1993.

［4］罗长吉，王允良.固井水泥环界面胶结强度试验研究［J］.石油钻采工艺，1993，35(3):147-163.