杭锦旗区块低成本低密度研究及应用
摘要
关键词
杭锦旗 固井质量 低成本低密度
正文
一、低密度比重依据
杭锦旗区块实钻资料显示，刘家沟埋藏深度（2400-2600m），地层承压能力低，承压当量密度仅为1.10-1.30g/cm3。采用原有1.30~1.33g/cm3低密度水泥浆体系，其顶部静液柱压差为3.68-4.59MPa，超过刘家沟顶部承压试验所要求的3MPa，固井极易发生漏失。
根据杭锦旗工区钻井液密度1.20g/cm3，刘家沟组的承压能力，推断理想水泥浆当量密度1.20-1.25g/cm3。通过降低水泥浆密度来降低刘家沟顶部静液柱压差，减小漏失风险，通过计算，其顶部压差降低至2.45-2.63MPa之间，小于刘家沟顶部承压试验所要求的3MPa，大大降低了漏失风险，增加了水泥返高，降低因固井漏失反挤补救水泥浆柱的衔接难度，能有效提高固井质量。
二、水泥浆体系研究
1、优选低密度外参料及外加剂
多家材料对比评价，优选出性价比较高、配伍性较好的某公司的固井材料：漂珠、微硅、低密增强剂、早强剂、降失水剂、缓凝剂等。
2、低密度水泥浆配方优化
经过室内研制，低密度（1.25g/cm3）领浆配方：
嘉华G+漂珠50%+微硅25%+低密增强剂2%+早强剂3%+降失水剂4%+水190%
基本性能 | |||||
密度 | 1.25 g/cm3 | 游离液 | 0 ml /250ml | 密度差 | 0.03 g/cm3 |
水固比 | 0.96 | 强度 （45℃*0.1Mpa*48h） | 5.82 Mpa | ||
稠化时间 (75℃*30Mpa*30min) | 150 min/30Bc | 162 min/40Bc | 169 min/50Bc | 177 min/60Bc | 179 min/70Bc |
180 min/80Bc | 180 min/90Bc | 180 min/100Bc | 过渡时间 | 17 min (40Bc→60Bc) | |
稠化曲线
稠化时间可调，其性能满足施工要求。
三、固井技术措施
1、前置液技术
在确保井壁稳定的条件下，增加冲洗液和隔离液数量，既能提高顶替效率，同时充当平衡液减小环空液柱压力，但由于该区块石千峰组下部泥岩50-60°井斜约300m长，极易垮塌，故要求井队采用原有钻井液保证失水等性能不变的情况下，用离心机处理，使原井浆密度降至1.08-1.12g/cm3，不少于共40m3确保入井35m3，约占环空长度1750m，可降低环空液柱压力1.1-1.75MPa。注入密度1.03g/cm3高效冲洗型胶液6m3确保与水泥浆有效隔离，避免污染水泥浆并降低液柱压力。
2、承压要求
做好地层承压实验，保证刘家沟组承压能力不低于3MPa（可以尽量提高承压值），为固井施工创造良好的井下条件，提高地层承压能力，防止固井过程中发生井漏。
3、下套管技术要求
由于套管的下入环空间隙比钻进时环空间隙明显减小，因此应严格控制套管的下方速度，原则上下套管时环空钻井液的上返速度要求小于钻进时钻井液上返速度，并要求考虑一定的激动压力影响，因此下套管速度应大于45s/根。
4、注替排量选择
地层的承压能力仍然有限，如果全部采用紊流注替水泥浆和钻井液就有可能造成井漏。因此替浆采用紊流-塞流复合顶替的工艺技术，压塞结束后大泵开始顶替时必须采用紊流顶替，保证环空上返速度不低于0.8m/m，紊流接触时间要大于7分钟，当井口压力达到3MPa时，逐渐降低泥浆泵排量，当井口压力达到5MPa时，更换水泥车采用塞流顶替，尽量降低漏失风险，保证水泥返高。合理设计施工排量，采用紊流+塞流复合顶替技术，提高顶替效率，保证井下施工安全。
四、现场应用
1、1.25体系低密度水泥浆已在杭锦旗工区现场应用，取得了相对不错的效果。
X井位于内蒙古自治区鄂尔多斯市杭锦旗锡尼镇察哈尔乌素，该井为二开结构水平井，完钻井深4041m，裸眼段长达3636m，水平段长1165m,完钻通井困难，通井周期长达半月，通井过程中发生失返性漏失，后通过静止堵漏成功。为了降低漏失风险，保证水泥一次高度，我们采用三凝水泥浆体系，使用1.25g/cm3超低密度水泥浆配合1.35 g/cm3低密度水泥浆体系，逐级压稳，有效降低了水泥浆动态顶替液柱压力，同时大大减小了水泥浆注替过程的摩阻，大大降低了漏失风险，隔离液成功返出地面。
施工过程简介如下：前置液采用胶液+清水+先导浆的施工程序，固井施工前利用水泥车混拌池配置胶液，密度1.0-1.10g/cm3，保证入井8m3，跟2m3清水，确保与水泥浆有效隔离，避免污染水泥浆并降低液柱压力，同时注入6-10m3低密度水泥浆，密度1.10-1.20g/cm3，充当冲洗液和前置液的作用，有效降低固井施工中的动态顶替压力，降低漏失风险。双车注入1.25低密度水泥浆35m3封固0-1000m,1.35低密度水泥浆60 m3,高密度水泥浆42 m3,水泥车压清水2 m3,采用大泵顶替泥浆37.2 m3,替浆后期返出量较小有渗漏，剩余2 m3由水泥车顶替到位，碰压20MPa，稳压10min，放回水断流。实测声幅水泥返高为224m,该井固井质量评价良好。
Y井完钻井深3420m，该井为二开定向井，钻进过程中存在失返性漏失，后经水泥打塞堵漏成功。该井同样采用三凝水泥浆体系，采用双车注灰，水泥浆成功返出地面，该井固井质量评价优质。
应用1.25低密度水泥浆，有效降低了漏失层位在注替施工过程中的动态顶替压力和施工摩阻，降低了漏失风险，大大提高了固井一次上返高度，有些井能一次返出地面，有效提高了固井优良率，同时，减少了因固井漏失引起固井材料的浪费和等待返挤时间缩短完井周期。
2、效益情况分析
杭锦旗工区现有三种低密度水泥浆体系价格对比
类型 | 1.35体系 | 1.14体系 | 1.25体系 |
价格（元/方） | 1510 | 6145 | 1250 |
相比现有1.35体系，每口井低密度（60方）能节约1.5万元，并且降低了漏失风险，大大提高了固井一次上返高度，有些井能一次返出地面，有效提高了固井优良率。
五、结论
1、研究的1.25低密度水泥浆成功在杭锦旗工区现场应用，有效降低了固井漏失风险，相对提高了固井一次上返高度，提高固井质量。
2、根据井况合理设计施工排量，采用紊流+塞流复合顶替技术，提高顶替效率，替浆后期采用塞流顶替，尽量降低漏失风险，保证水泥返高。
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