胜科1井固井总结

1、胜科1井固井技术总结胜科1井是胜利油田钻井史上最深的一口井，由于其地质结构复杂，井 底温度高，地层孔隙压力大，多套压力层析系交替出现；所以其钻井和固 井作业的难度非常大。尤其是多套压力层系的交替出现，大段软泥岩和盐 膏层的存在，地层蠕变速度大，高温高压等复杂情况，对套管串结构的优 化设计和水泥浆性能的要求提出了非常高的要求，为了解决本井固井作业 中的技术难题，固井公司积极研究借鉴国内外深井和超深井固井方面的成 功经验，并结合本井的地层特点和固井质量要求，采取了一系列先进的工 艺技术措施。在套管柱的强度设计，套管工具附件的设计和制造，水泥浆 配方的优选，水泥浆性能的技术指标等许多方面，达到了国际

2、或国内的先 进水平，部分技术指标开创了胜利油田固井作业史上之最。一、13 3/8套管（一）基本数据：1、井深结构：钻头444.5mmx 2932米；套管339.7mmx 2931米2、完钻泥浆性能：密度1.40 g/cm3，粘度69”3、固井质量要求：水泥浆返出地面（二）、技术难点1、井眼不规则，“糖葫芦”严重电测显示在直径508mm套管以下，即出现大肚子井眼，在331430m， 474s594m，687976m，10201108m，13541490m，20242210m，2720 -2868m等的井眼直径达到了电测仪器张开臂的最大值26英寸，部分井眼 已超出测井仪器探测范围。糖葫芦井眼严重，

3、造成水泥量大，顶替效率低， 易串槽、混浆，固井质量难以保证。更严重的是泥浆返速低，携岩能力差， 易发生蹩泵事故。2、封固段长，水泥量大，风险大为保证后续钻井，设计要求：进入沙四段20m的井深2932m全井封固。 而多处井段存在断层，易漏失，极易造成低返。根据电测井径计算水泥浆 量为413574m3，不附加即达到546吨，给现场施工带来了很大的困难。3、多套压力层系，井下情况复杂由于在各地层的交界面存在断层，极易造成漏失，且在钻进过程中多 次出现漏失和掉块。特别是在2628.27ms2643m连续漏失140m3,泥浆密度 1.35g/cm3。并且泥浆密度低于1.30g/cm3在2569.80s2

4、569.97m地层就出 HS气体。因为漏失堵漏多次，要求固井过程中不能出现漏失。24、井浆量大，循环周期长，泥浆性能是保证固井质量的关键。、技术措施1、工艺措施鉴于以上技术难题，我们采用双级固井工艺，分级箍位置2000米，选 用大陆架设计制造的YFZA型339.7mm分级注水泥器。2、水泥浆体系：考虑到断层漏失，特别是2628s2643和2800m的严重 漏失我们选择如下体系：(1)第一级：2000s2600m，为漂珠增强型低密 度体系，密度1.35s 1.40g/cm3，水泥浆量48.8m3； 2600s2930m为低失 水微膨胀体系，密度1.90s1.95g/cm3，水泥浆量32.5m3。

5、第二级：0s1000m选用低密度粉煤灰水泥浆体系，密度1.60s 1.70g/cm3，水泥浆量220m3； 1000s2000m选用低失水高分散早强体系，密 度1.90s1.95g/cm3，水泥浆量115m3；必须按照设计要求调整、检测稠化 时间、强度、失水等参数，并做大样复查。3、下套管前通井措施由于本井2227m以上是用17 1/2英寸(444.5mm)钻头所钻；以下用 16英寸(406.4mm)钻头所钻，因此通井方案及钻具结构如下：第 一趟：406mmPDC+228.6mmDC X 27.23m+203.2mmDC X 27.12m+139.7mmDP，通井至2910m循环处理泥浆后扩眼

6、至2930，调整泥浆 后起钻。第 二 趟 ： 444.5mm3A+228.6mmDC X 27.23m+203.2mmDC X 27.12m+139.7mmDP，通井至2227m，循环处理泥浆，调整完泥浆后起钻。第三趟：406mm3A+228.6mmDCX9.06m+404mm 扶正器+228.6mmDC X18.17m+203.2mmDCX27.12m+139.7mmDP，通井至 2930 循环处理泥浆，待 井眼干净后起至2200m，再下到井底循环正常后起钻，准备下套管。4、下套管前泥浆处理补充0.7%的磺化酚醛树脂和0.7%的沥青粉，进一步稳定泥浆滤 失量，提高泥浆的高温稳定性。使用复合盐

7、水增粘降滤失剂调整泥浆的流变参数，使其性能达到 漏斗粘度：130S，YP： 10S15； PV:45s60,Gel:8s15/15s20，保证能够 达到悬浮稳定大肚子井眼内钻屑的目的。通井起钻下套管前，使用1.2%的玻璃球，1.2%塑料球，1.2%固 体润滑剂封1500m以下裸眼井段，防止粘卡套管。5、下套管措施为防止下部脱扣，下部结构及最下部100米套管先涂抹丝扣胶， 然后打销钉紧固。可有套管涂抹套管密封脂，用套管钳紧扣到标准扭矩。为保证井眼稳定，不致于过高的泥浆返速冲蚀井壁，控制下放速 度，使最高泥浆上返速度不大于0.7米/秒。所有入井套管必须按有关标准检验，合格后方可入井。认真检查浮箍、

8、浮鞋、分级箍等套管附件，分级箍要协同厂家全 面检查，并按规定操作。分级箍上下各加2只刚性扶正器。管串结构：引鞋+2根套管+浮箍+1根套管+浮箍+1根套管+承托 环+套管串+分级箍+套管串至井口。6、下完套管后泥浆处理。下完套管，缓慢开泵，充分利用震动筛、除砂器清除套管扶正器 刮下的泥饼、钻屑等固相。使用清水和硅氟降粘剂，降低泥浆粘、切，冲洗井眼，提高固井 质量。泥浆性能达到：漏斗粘度:60-80S YP： 5 10； PV： 3045, Gel： 2-5/5-1007、隔离液设计第一级：选用悬浮性好、隔离性好的D149溶液，防止水泥浆与泥浆的 掺混污染，提高隔离与顶替效果。其成分为：悬浮剂+降

9、失水剂+分散剂+缓凝剂+水，配12m3.第二级：选用高效活性隔离液，其成分为：活性剂+降失水剂+分散 剂，12 m38、同一口井采用四种水泥浆体系，无论是小样试验还是大样复查，一 定要认真操作，确保试验数据准确可靠。考虑到重力锤下落，水泥浆静止时间长，要做停泵安全试验，即第一级的稠化时间要包括在碰压结束后的时间加停机60min后再开机，监测稠 度和稠化时间，防止超过分级箍的部分水泥浆凝固。9、由于水泥浆量大和多种水泥浆体系，要采用3台注灰车参与施工， 并选配优秀的操作人员，打好水泥浆密度，确保顺利施工和固井质量。10、这样大尺寸的分级箍，国内鲜有产品，大陆架公司协同设计制造， 我们组织了各方面

10、的专家对工具的结构原理进行认真剖析，分析可能存在 的隐患和可能发生的事故，制定有针对性的预防措施和补救方案。（四）、水泥浆体系第一级：1、漂珠低密度体系稠化时间：449min/80CX40MPa强 度：15.1MPa/80CX0.1MPaX48h失 水：26ml/80CX6.9MPa游离水：0.3ml/27CX0.1MPa流变参数：K = 0.14Pa ns，n=0.672、低失水微膨胀体系水固比 44%,密度 1.90g/ cm3 BHCT:80C,稠化时间：202min/80Cx40MPa强 度：19.8 MPa/80Cx0.1Mpax24h失 水：76ml/80Cx6.9 MPa流变参数

11、：K = 0.18Pa ns，n=0.62第二级1、粉煤灰低密度体系水固比 50%，密度 1.67g/ cm3,BHCT:60C,稠化时间：304min/60CX30MPa强 度：15.4MPa/60CX0.1MPaX48h失 水：96ml/60CX6.9MPa流变参数：K = 0.15Pa ns，n=0.712、低失水高分散早强体系水固比 44%，密度 1.90 g/ cm3, BHCT： 60C稠化时间：184min/60CX30Mpa强 度：18.7Mpa/60CX0.1MpaX24h失 水：146ml/60CX6.9MPa流变参数 K = 0.22 Pa nsn = 0.65（五）、现

12、场施工情况：1、一级固井现场施工情况分级箍实际位置1985米05年6月6日23:00-6月8日10:40下套管6月8日10:40-6月9日10:05循环泥浆，排量2.2m3/min,泵压3MPa10:05-10:15 注隔离液 12m3，密度 1.02g/cm310:15-11:15 注水泥浆 79.8 m3,排量 1.7 m3/min，泵压 76 MPa,p min=1.17 g/cm3, p max=1.90 g/cm311:15-11:20 压塞 2.0 m311:20-13:10 替泥浆 222.9 m3，排量 2.2 m3/min, 0-9 MPa，后期排量1.9 m3/min 泵压

13、 9 MPa，碰压至 15 MPa。13:10-13:12检查浮箍密封情况一不倒返。13:12-14:10-投重锤后，试蹩三次，直至58min后蹩到15MPa才打开 分级箍。14:10开泵循环，放掉多余水泥，准备二级固井。2、二级固井现场施工情况6月9日14:10-10日10:10循环泥浆，排量2.2m3/min，泵压3 MPa10:10-10:20 注隔离液 12m3，密度 1.02g/cm310:20-12:27 注水泥浆 293.2 m3,排量 2.7 m3/min，泵压 1211 MPap min=1.43 g/cm3, p max=1.94 g/cm312:27-12:32 压塞 2

14、.0 m312:32-13:45 替泥浆 151.3 m3，排量 2.1 m3/min, 0-9 MPa,后期排量1.8m3/min 泵压 9 MPa，碰压至 17 MPa。13:45- 13： 47检查浮箍密封情况一不倒返，返出水泥浆约20 m3。（六）、主要技术成果1、339.7mm套管下至予定井深，创出了胜利油田大同尺套管下深最 高指标。2、注水泥540吨，施工顺利。创出了胜利油田单井固井施工注水泥量 新纪录。3、339.7mm大尺寸国产分级箍第一口井第一次应用并取得成功。4、漂球水泥浆体系的水泥浆密度可以达到1.40g/cm3以下，强度可以 大于10MPa。5、粉煤灰水泥浆密度在1.5

15、5s1.65g/ cm3之间，强度可以大于10Mpa, 作为充填水泥浆已得到广泛应用，且效果良好。二、O244.5mm+0250mm复合尾管固井（一）基本数据：1、井身结构:序号钻头尺寸X井深mmxm套管尺寸x下深mmxm钢级壁厚mm封固井段m1660.4x312508x310J55/T12.700 3102444.5x2932339.7x2932P110B12.190 2931本次开钻设计井深：4253m实际井深4250 m悬挂器位置:2720 m9 7/8套管设计下深：4250m13 3/8套管设计下深：2931m2、套管数据:套管外径钢级壁厚mm扣型内径mm下入井段m单位重量 kg/m段

16、重 t244.5mmTP125TT11.99BTC220.522720-290070.0112.6250.825mmVAM-140HC15.88VAM TOP219.042900-425093.46126.23、完钻泥浆性能:泥浆体系密度g/cm3粘度 s滤失量ml泥饼mm动切力PaPH含砂%塑粘欠饱和盐水聚磺钻井液2.2860-8040.515-259-110.3%30-604、井底静止温度158OC，井底循环温度：130吒（二）固井技术难点1、膏盐层厚度大，对水泥浆污染严重，造成水泥浆稠化速度加快，稠化时间缩短，膏盐层对水泥浆的污染是主要问题之一。2、盐膏层地层压力高，蠕动速度快，盐膏层井

17、段的水泥浆在未形成强 度前被“挤走”的可能大。3、盐膏层的蠕变，可以挤毁套管，使后续钻进无法进行。4、设计水泥浆密度高，混拌水泥浆的难度大，5、钻井液密度高，粘度和切力值大，提高顶替效率是难点。6、3800-3900m井段的砂岩夹层压力当量密度低，下套管的激动压力和 下完套管后的开泵启动压力的允许范围小，井漏是本次固井应考虑的主要 问题。（三）、主要技术措施:1、为提高顶替效率，预处理20m3密度为1.9-2.0g/cm3的钻井液， 以确保在注隔离液之前向井内泵入12-15 m3；2、采用密度2.3 g/cm3左右的G级微硅加重水泥低失水抗盐水泥浆 体系，降低盐膏层的蠕动速度，防止盐膏层的污染

18、，确保盐膏层井段的固井 质量；3、盐膏层和软泥岩井段采用250mm的加厚套管，以提高套管的抗 外挤能力。4、做好水泥浆性能实验，控制好稠化时间，保证施工的安全性。5、使用加重隔离液，密度为1.9g/cm3。6、碰压后，提出中心管大排量循环6小时，以确保在水泥浆凝固之 前对井下施加一定的压力；7、选用进口浮箍、浮鞋，保证工具满足井下特殊要求与操作的可靠 性。（四）现场施工情况该井于2006年2月5日下完套管，开泵时发生井漏，只进不出，排 量1.6m3/min，压力78Mpa，经研究决定从底部挤水泥和上部喇叭口挤水 泥相接的施工方式。第一次挤水泥06年2月5日14： 00开始，挤水泥56方（设计6

19、0方），密度2.10 g/m32.25 g/m3，第二次挤水泥06 年 2 月 8 日，试挤压力：1.551.60 m3/min ,压力 1213 Mpa。施工方案：1、244.5mm尾管喇叭口深度2730米，5 1/2”钻杆下至2688米。2、注前置液3方，水泥浆（密度2.10 g/m3）30方。3、起钻杆15柱。4、循环一周以上。5、关封井器，挤水泥。6、候凝。具体施工数据1、244.5mm尾管喇叭口深度2730米，5 1/2”钻杆下至2688米。2、15柱钻杆长度9.16*3*15=412米。起完钻后，钻杆下深2276米。3、30方水泥浆在339.7mm套管中的长度为384.64米。4、

20、起钻前（钻杆下深2688米），钻杆底部至244.5mm尾管喇叭口长 度42米，该长度在339.7mm套管内容积为：78升/米*42米=3.27方。5、起钻前，钻杆内容积：11.05升/米*2688米=29.7方，起钻后钻杆内 容积：2276 米*11.05 升/米=25.15 方。6、为防止起钻时，井口反喷，替泥浆时，钻杆内少替5方（应替29.7, 实替24.7方），替泥浆结束时钻杆内水泥面高度2234米，钻杆外水泥面高 度2303米。7、起完钻后，钻杆下深2276米。水泥塞位置26882304米（长度384 米）。8、起完钻后，钻杆离喇叭口距离2730-2276=454米。9、关封井器结束时

21、，喇叭口以上留水泥塞100米，则替泥浆数量为：（2730-100）-2304=326 米；326 米*78 升/米=25.4 方10、挤水泥前，开泵试挤测试，排量1.56方/分，压力12-13Mpa .11、注隔离液3方，水泥浆30.2方，密度2.052.20克/厘米3,注灰 压力1012 Mpa .注后置液1.5方。12、开泵替泥浆23方（井队为防止起钻时井口反喷，临时要求少替1.7 方）。替泥浆排量1.57方，替浆临结束时排量降为1.5方，压力15 Mpa .13、卸弯头，起钻15柱（用时40分钟），接上水龙带循环，排量3.2 方/分，循环70分钟（循环一周约：11.05升/米*2276米

22、+63升/米*2276 米二168方/3.2方=52分钟）14、关封井器，鳖压挤水泥，排量1.56方/分，压力由12 Mpa.上升至 18.5 Mpa .15、关闸门，要求井队24小时以后放压。（五）、主要技术成果（1）本井含有大段的软泥岩，地层蠕变能力强，对套管挤毁几率高， 要求套管的抗挤能力要强，采用复合尾管柱，在软泥岩井段和盐膏层井段 采用加厚套管，提高了套管抗挤毁能力，保证了后期钻井的顺利进行。（2）通过调整水泥浆配方，提高了水泥石的抗压强度；通过改善水泥 浆流动性，提高水泥浆顶替效率，保证了水泥石的强度，使套管得到了有 效保护。（3）本次完井裸眼井段含有大段盐膏层，如果采用普通水泥浆

23、体系， 由于水泥浆失水，将会造成岩盐层井段水泥石胶结强度很差，达不到封隔 地层的目的，为此，我们优选使用了半饱和盐水水泥浆体系，保证了岩盐 层井段的水泥环胶结质量。（4）本次完井井深4250m，井底温度高，地层孔隙压力大，要求水泥 浆抗高温能力强，水泥浆密度必须能够有效平衡地层压力，同时水泥浆的 沉降稳定性要好，所以，我们进行了大量的室内试验，优选出了具有良好 的抗高温能力，良好的沉降稳定性的加重水泥浆体系，保证了现场施工的 顺利进行。三、139.7mm尾管及回接固井（一）基本数据：1、井身结构：开钻钻头钻深套管顺序尺寸mmm尺寸mm钢级壁厚mm扣型下深m封固井段m1660312508J551

24、2.7LTC31031002444.52932339.7P11012.19LTC2922.782922.7803311.14155250.8VAM-140HC15.88VAM-TOP4153.184153.182735.97244.5P110B11.99BTC2927.094215.97026139.7P11010.54LTC702370233903本次开钻设计井深：7000m实际井深7026 m悬挂器位置：3903 m51/2套管设计下深：7023m2、139.7mm尾管管串结构序号名称尺寸 (mm)钢级壁厚mm数量段长m下深m1浮鞋139.710.617025.252旋流139.7P110

25、10.5412.507024.643浮箍139.710.237022.144套管139.7P11010.54110.737021.915浮箍139.710.237011.186套管139.7P11010.54110.657010.957球座139.710.327000.308管串139.7P11010.542903060.096999.989悬挂器13.093939.8910回接筒11.203936.8011提升短节11.493935.6012钻杆139.7S13510.541701644.173934.1113转换接头S13510.492289.9414钻杆127S1359.19238228

26、9.452289.453、139.7mm尾管固井前泥浆性能密度g/cm3粘度 s塑性粘度 mpa.s初切/终切Pa动切Pa泥饼mmAPI失水 ml含砂%Cl-ppm摩阻系数PH1.7578706.5/19220.53.20.2900000.0638.5（二）固井技术难点1）井底温度高，理论静止温度为251C，实际温度为230C，对水泥浆体系及配套工具、附件要求高;2）尾管封固段长达2870m,采用液压式悬挂器，对各层压力体系要求 高，存在提前坐挂、套管下不到底的情况；3）该井自6519m以下井段井径因高温无法测量，注水泥浆量不易掌握， 存在漏封和水泥浆附加过大情况；4）封固段长，且地层压力较高

27、，为确保水泥浆有良好的流动性和抗高 温性能，必须选用性能稳定的水泥浆体系；5）尾管施工过程中水泥浆环空流动摩阻大，替浆后期压力高，给施工 造成困难；6）回接单级封固段长达4000m，水泥用量大，且上部环空容积大胶结 质量不易保证，对固井工艺及施工设备性能要求高；（三）技术措施1）为降低下套管回流阻力和对地层的回压，下套管前适当降低钻井液 密度，降粘切，提高流动性。为确保套管在下到底顺利开泵，下套 管在进入裸眼段后进行多次中途开泵，开泵压力控制在10MPa内。2）下套管及固井施工前，根据循环排量和压力推算地层承压能力，以 此确定固井浆柱结构及施工排量和压力。3）采用特种材质的抗高温液压尾管悬挂器

28、及相应浮鞋、浮箍、套管扶 正器等附件，并对悬挂器各销钉耐压数据进行多次模拟实验，保证 数据的可靠；4）由于泥浆密度较高，为提高顶替效率，选用山东沃尔德公司高性能 的加重隔离液。5）优选水泥浆体系，确保固井安全和质量。根据实验要求山东沃尔德添加剂与斯伦贝谢添加剂进行长时间对比实验，发现山东沃尔德公 司添加剂具有更好的室内和现场可操作性，并且价格更具优势。6）为确保套管重叠段处封固质量，尾管与上层套管重叠200米7）回接采用大排量注水泥及替浆工艺，防止水泥浆污染，提高顶替效率，确保固井质量（四）现场施工情况1、尾管固井现场施工07年4月6日19:00-4月8日7:00下套管及钻杆7:00-9:14

29、 循环泥浆，排量 1.4m3/min,泵压 17MPa9:14-9:20悬挂器坐挂，坐挂压力15 MPa9:20-9:25憋通球座，憋通压力17.5 MPa9:25-14:35 循环，排量 1.4m3/min,泵压 17MPa14:35-15:00 注隔离液 8 m3，密度 1.75g/cm315:00-16:20 注水泥浆 90 m3，p min=1.80 g/cm3, p max=1.90 g/cm316:20-16:26 压塞 2.0 m316:26-17:23 替泥浆 72.2 m3，排量 1.4 m3/min，0-15 MPa，后期排量1.0 m3/min 泵压 10 MPa，碰压至 15 MPa。17:23-17:25检查浮箍密封情况。17:25拔出中心管循环，排量2.0 m3/min，泵压8 MPa,循环出水泥及混浆约20 m32、回接固井现场施工4月13日11:00-4月14日9:45下套管09:45-15:45 循环泥浆，排量 2.7 m3/min，泵压 17 MPa15:45-15:52 注隔离液 8 m3,密度 1.02g/cm315:52-17:38 注水泥浆 210 m3,排量 2