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(特约通讯员 李明)继中古52井固井工艺技术试验取得成功,实现塔里木油田的首次长封固段低密度水泥浆一次上返固井之后,日前,塔里木油田公司塔中勘探开发项目经理部与西南石油大学郭小阳科研团队又在中古514井成功进行低密度大温差长封固段固井工艺技术试验,低密度水泥浆一次上返5767m。
塔里木油田是西气东输的主气源地,其增储上产对实现油气战略接替,保障国家能源安全具有重要意义。塔里木盆地碳酸盐岩地区天然气资源丰富,但油气埋藏深达6000m~7000m,且为高压含硫气田,地层穿越新生界、中生界、古生界,地质条件极其复杂。在该地区主要采用深井、超深井钻井与水平井钻井方式进行勘探开发,投资巨大;如果采用原有井身结构,钻井周期将大大延长,投资将显著增加。优化井身结构已成为降低单井生产成本、提高投资效益的“牛鼻子”,直接关系碳酸盐岩地区的勘探开发前景。同时,由于深部碳酸盐岩地区为高压气田,为保证安全开发,必须具有良好的井筒完整性和固井质量。优化简化井身结构的关键所在就在于实施低密度大温差长封固段固井,这是一个世界性难题,主要困难表现在:油气资源埋藏深达6000m~7000m,裸眼井段地层岩性压力关系复杂,固井时需同时使用低密度水泥浆和常规密度水泥浆体系,以维持压力平衡和保证防止注水泥井漏;封固段长4000m~6000m,跨越了常温、中温、中高温、高温4个温区,水泥封固段顶部低密度水泥石强度保证异常困难;一次注水泥量大,安全注水泥和防止候凝期间环空气体窜流的施工要求高;裸眼段长,套管居中与环空间隙控制及保证注水泥顶替效率非常困难。
塔里木油田公司塔中勘探开发项目经理部、油气工程研究院、西南石油大学就低密度大温差长封固段固井技术开展攻关。在攻关中,研究团队从材料科学的角度,准确把握工程技术问题的本质,深入考察水泥体系中各粒级颗粒含量对水泥性能的影响,开展外掺料的增强效应研究,从聚合物分子结构出发合理选用降失水剂、缓凝剂与早强剂,研究出一套密度在1.2~1.40g/cm3的大温差低密度水泥浆体系,成功解决了高温大温差条件下普通低密度水泥浆体系存在的沉降稳定性差和顶部水泥浆柱超缓凝问题。同时,综合地层承压能力试验、水泥浆柱结构设计、全过程近平衡压力固井、合理的井眼准备等技术措施,形成了一套适合碳酸盐岩地区的长封固段大温差低密度固井工艺。满足了塔里木二开技术套管一次性封固段长达6,000米的固井需要。在塔里木油田支持下,由塔中勘探开发项目经理部、油气工程研究院、西南石油大学研究、设计,分别由川庆钻探塔里木分公司和渤海钻探塔里木分公司承担固井施工任务,于2011年7月17日与11月15日,分别在中古52井、中古514井成功进行低密度大温差长封固段固井工艺技术试验。其中,中古52井固井质量合格率96%,优质率78%,中古514井低密度水泥浆一次上返5767米至地面,固井质量合格,技术指标达到世界先进水平。
该技术的试验成功初步解决了塔里木碳酸盐岩地区固井难题,为优化井身结构,钻井提速提效,降低勘探开发成本提供了技术支撑和参考依据;为“用先进技术解决工程问题,用工程手段解决地质问题”这一理念提供了成功范例。奠定了塔里木油田第三套井身结构应用的技术基础。实施该技术,单井可节约成本434万元。参照塔里木油田目前生产形势,按照40井次计算,全年油田节约钻井成本1.736亿元,并且为后期开发节约了大量的生产成本,综合效益非常显著。