超深井下套管固井技术

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1、超深井下套管固井技术摘要：随着勘探开发的不断深入，深井、超深井数量越来越多，套管的下深也越来越大，对下套管技术也提出了越来越高的要求。在各次下套管前，认真通井做好井眼准备、调整好钻井液性能。下套管作业中严格执行制定的技术措施，保证了各次套管顺利下到预定井深。关键词：超深井套管设计、下套管钻井、固井工艺。典型举例：一、超深井套管设计（一）超深井主要应解决6个方面技术难点：（1）井深结构的局限性导致固井质量难以满足要求。（2）技术套管磨损严重，导致下部钻进困难。（3）套管柱设计难以完善，固井工具可靠性差。（4）地下水质变化大，导致水泥石的腐蚀严重。（5）井下

2、漏失和井涌问题等井壁稳定问题突出。（6）穿越高压层和低压盐膏层、含硫地层。（二）套管设计现在虽然有成熟的设计方法和设计标准但由于外在的计算条件难以确定，深井套管柱设计依然是一项困难的工作。经常发生这样的情况:按照规范设计很好的管串，在以后的生产过程中出现挤毁、破裂、变形、磨损等问题。7例如：克参1井的地层压力高达124MPa，完井选用V150、P110和NKT140梯形扣套管，试油时套管发生破裂。因此，超深井的套管设计、应适当增加安全系数，并对各种生产条件全面衡量，经过谨慎权衡后，确定最终的外载条件。用于超深井固井的主要工具、附件有内管注水泥工具、分级注

3、水泥接筛、尾管悬挂器、浮箍、浮鞋、扶正器。扶正器对于保证顶替效果、提高固井非常重要，它的重要作用有两个：套管居中和造成局部紊流。按以下原则：（1）套管鞋部位下入1～2个扶正器。（2）油气层段及上下50m内，每根套管加1个扶正器。（3）在大肚子井段，每根套管加一个扶正器。（4）其他井段酌情下入扶正器。二、水泥浆和前置液设计深井、超深井的水泥浆密度一般较高，因此，在密度一定的情况下，最重要的性能就是失水控制了。由于配制一定密度的水泥浆所需的水灰比小，所以，少量的失水就会对水泥浆性能特别是稠化时间和粘度产生极大影响，因此API失水最好在50m以内或更低。深井、

4、超深井中往往难以采用紊流固井技术。当套管尺寸大时，虽然顶替排量较大，但由于环空容积大水泥返速较低，当套管尺寸小时，由于流体摩擦阻力大，顶替排量小。这两种情况都难以实现紊流固井7。因此，最现实的方法是：低返速固井和大排量顶替固井。最佳的顶替原则是保证水泥浆在环空的壁面剪切应力接近30MPa。如果井下条件不允许，至少也要保证有15MPa的壁面剪应力。三、固井工艺深井、超深井的固井由于井深结构的特殊性，上部套管尺寸较大，往往采用内管柱固井技术和双胶塞古井，主要是最大限度避免水泥浆和钻井以及其他流体的泥浆，保证套管鞋处水泥石的质量；中间的技术套管常采用分级固井和

5、尾管固井技术以及低密度水泥浆固井技术，以有效封固长裸眼井段；完善套管多采用尾管回接固井或一次固井技术，有时也采用分级固井。内管柱固井技术：对于效地缩短作业时间Φ339.7mm套管和Φ508mm套管以及更大尺寸套管，采用内管柱固井的主要理由有两点：(1)由于内容积较大，大部分固井作业时间均在替浆上，采用内管柱固井后可以有效地缩短作业时间;(2)由于套管内径较大，管内壁粘附的泥饼相对较多，当上胶塞通过时，大量泥饼被挂带至套管鞋处，影响套管鞋处水泥石的质量。后两个问题有时也用双胶塞固井来解决。内管柱固井工具有两种形式：井口密封和井底密封。工艺流程：套管下至预定

6、井深后，使管串在井口（一般坐定于套管上）固定，再于套管内下入钻杆（或油管），插入预先连接在套管串下部的插座，加上适当钻压后即可实现密封。这时就可以通过钻杆按一次固井的施工步骤正常施工。替浆结束后，上提钻杆，下部回压阀关闭，结束固井。有些内插座也常与套管鞋作为一体，而不再单独加工。内管柱固井的关键环节是要保证内插座的密封，应在注水泥前循环时重点检查。当套管7下入深度较大时，由于流体密度的变化，会造成钻杆和套管环空容积的变化，这时井口会有轻微溢流或液面下降，属正常现象，应注意与密封失效区别。另外，大尺寸套管下井，尚需考虑套管飘浮上顶。通过内管加压密封，也要考

7、虑浮力问题，避免因此造成事故。井口密封的内管柱固井工具，是用井口法兰板通过钢圈密封的。在高参1井的Φ339.7mm技术套管固井中，使用这种形式的内管固井工具，将密度1.35g/cm3的水泥浆一次从2100m的井底返至地面，注水泥时间120min，而顶替时间只用了９min，ＣＢＬ检测固井质量优质。分级固井技术：Φ339.7mm套管和Φ244.5mm套管固井常采用分级固井，对Φ139.7mm套管有时也采用该技术。最常见的施工是双级固井，也有一些井采用三级固井。由于双级古井可以分为连续式和间隙式两种工艺方法。一般情况下多采用间隙式双级古井。采用分级固井的主要原

8、因是：要求的水泥封固段过长可能压漏地层；出于放气窜或顶替效率方面的考虑，一次固井