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《SY/T 5374.1-2006固井作业规程 第1部分:常规固井》专家答疑
作者:丁士东 发布时间:2007-08-15 09:13:50 来源:钻井专标委

      1.您在报告里提到了美国有关固井失败和因此造成的损失数据来自哪里?采用什么样的技术就能解决气井固井质量问题? 

 答:这个数据是在美国一篇关于防气窜固井技术论文里面介绍的,由美国西点工业协会调查表明:在美国,每年大概固井质量有15%左右是失败的,或者是存在缺陷的,用于解决这个问题造成的损失达到了4.7亿美元,因此,如何提高固井质量是固井界一直追求的目标。

 如何解决固井质量问题是一个循序渐进的过程。人们一直在研究并采取相应的技术措施,防气窜固井,只要有气井,就会遇到这个问题,但如何来解决,国内外都在做研究工作。从上个世纪70年代初,开始认识到这个气窜问题,到80年中期,认识到水泥浆失重是造成气窜的一个主要原因,找到这样原因后,就从如何防止失重来开发相应的工具、水泥浆体系以及相应的工艺措施。如:最早研究开发的触变水泥,就是说水泥浆进去之后,迅速形成胶凝强度来阻止气窜,但是这种技术在现场应用的时候受到了限制,因为在现场施工的时候,万一发生了停泵或其它的事故,它就会造成灌香肠固井事故;随着技术的发展,到现在我们非渗透水泥浆体系,就是聚合物的成膜作用,增加气体在水泥浆中的运移阻力,并且能够减少水泥浆的失水量。如今,防气窜水泥浆发展到具有更高抗温能力的胶乳防气窜水泥浆体系、泡沫防气窜水泥浆体系。

 如何提高气井固井质量,我是这么认为的:一天两天或者采用一项技术是不可能完全解决的,它只是随着人们对防气窜固井认识的深入,逐渐采取相应的技术措施来进一步提高固井质量,它给出这个数据的目的,主要是说明现在固井还有很大的难处,每年因此造成很大的损失,不可能发现一项技术、在一天两天内解决。

2.这个指标是70年代原来石油工业部钻井局在对泥浆的要求,有这样一个数字,现在水泥浆技术也发展了,各个油田公司对这个指标要求一般是15米或20米,这个指标我们所执行的时候如果跟油田公司的要求冲突了,怎么来解决这个问题?另外在第4项下套管有钻井液滤失量和泥饼厚度的要求,这里面我们想了解一下摩阻系数在这个要求里为什么没有提出要求?通井的时候排量上返速度不低于1.2米,它是指在什么样的间隙配合下?另外在注水泥作业中对钻井液的性能要求,请问这个指标是否征求过有关钻井液专家的意见?

答:关于油气井上窜速度小于10/小时,这个指标当时在标准编制、审查里时各个油田的意见不一致,大家在定这个指标时也充分发表过意见。认为:对于油井来说认为危险性比较小,油往上窜不会发生气体滑脱效应,所以可以放宽一点到15米或20米。

10/小时是怎么出来的呢?我们在很多的油田也调研过,基本上要求最严格的是要求控制在10/小时,它是一个比较小的数据,当时我们制定标准和征求意见的时候,对于气井来说,要求于10/小时,专家们也有不同的意见,但是,考虑到气体滑脱效应和安全下套管的需求,最终专家们达成一致意见,还是要求小于10/小时。

但是,这个指标在现场实施的时候,还是存在一定的问题,有些气井固井难以达到,这就要求我们如何处理行业标准和企业标准的关系,在企业标准里面,理论上来讲只能严于标准,不能放宽,我个人认为这个指标还是相对严格一些,对于油井来说,可以相对放宽一些。但是对于气井来说,要求10/小时是为了保证固井下套管的安全,同时考虑到固井的压稳作用,这个指标在制定的时候,如果对于油井来说是要求严格一些;对于气井来说,这个指标是比较低的,比较苛刻的,在现场实现有一定困难,但为了提高气井固井质量,当时专家讨论的时候,大家普遍要求严格一点。

第二,关于摩阻系数,这在我们自己内部宣贯、专家沟通过程中,关于摩阻系数有这样的意见:认为在修订的时候应该把摩阻系数要求写进去,认为应该小于0.1。但在审查征求泥浆专家的意见时,泥浆专家认为不同仪器测出来的结果不一样,相差很大,意义不大。但是,我个人认为在下次修订的时候,应进一步规定用什么仪器测,摩阻系数标准是多少。

第三,钻井液内部性能,下套管作业之后钻井液性能要求是:钻井液密度小于1.3g/cm3,屈服值宜小于5 Pa;若密度在1.3g/cm31.8g/cm3之间,屈服值宜小于8Pa;若密度大于1.8g/cm3,则屈服值宜小于15Pa,当时在第一次征求意见的时候,专家们只是没有明确给出具体数。在标准审查会上,专家为了进一步提高标准的可操作性,认为应该给出一个具体的值,现场请示了一些钻井液的专家,认为如果钻井液性能得当,采用比较先进的钻井液技术是可以满足要求的,所以说这个标准就是这样出来的。达到这个性能指标实现有一定的困难,但只要钻井液处理得当,这个指标是可以做到的,也体现了我们标准要有一定的先进性的原则。

第四,通井的时候排量上返速度不低于1.2/秒,它是指在相当于下完后,折合为套管与井眼环空间隙要求的。

   3.为什么很多井都做了地层承压实验,但是固井时为什么还会发生固井漏失?怎样才能防止?

答:这是我的个人经验,好多搞固井的人都知道,下套管之前,为了保证下套管之后固井作业的安全,要求做承压试验。但是,我们在在川东北固井时发现了一个问题,有很多井在固井之前进行试压,试压之后,按我们的理论计算是不会漏失的,但是在下套管作业之后注水泥时,甚至在下套管过程中就发生了漏失,泥浆有进无出了。这种现象发生的原因我认为有这么几个方面:第一是我们在做承压试验的时候,钻井队为了达到能够下套管,他把所有堵漏材料集中在漏失层部位,然后用静态进行试压,一试压力够了,就认为不会发生漏失,可以下套管。但在整个固井施工和下套管过程中,堵漏泥浆离开了漏失层位置,地层承压压力恢复到真实的值,因此,在堵漏泥浆打进去之后进行静态承压实验,并不能真实地反应地层的承压能力。

针对这一状况,我们前一段时间在川东北地区采用动态承压试验来解决这一技术问题。我们采用动态循环堵漏,按照设计的固井排量,先进行固井动态模拟,确定固井不漏失的当量密度,然后进行循环动态承压实验。如果此时它不漏失,我们认为固井是可以保障。自从我们采用动态承压之后,没有一口井再发生漏失了,我们用得非常好,认为这样可以真实地模拟整个固井过程,反映地层的真实承压能力。

   4. 标准4.4里谈到一点,候凝时间不小于24小时,我在现场工作遇到一个问题,很正常的情况下,一般是24小时到48小时能够正常测固井质量,但有些情况当时不能测,3天或4天之后测固井质量,甲方提出要求有24小时到48小时,过了这个时间测得的值不能真实地反应固井质量,这个问题在固井作业规程里有没有相关的解释?

答:这个问题我是这么认为的。规定是24小时到48小时测固井质量,如果是3天或4天之后测固井质量,它的解释结果还是能够反映水泥的胶结状况的。因为,测井仪器测量的结果它是客观、真实固井质量的好坏,而天数的要求只是说要求有一个时间的限制,比如说测井要求是48小时,如果72小时测井结果是好的,我觉得至少可以说在这个时候,水泥胶结质量是好的,应该作为评价标准。

    5.间隙应该有个标准,因为现在钻井设计中的固井部分遇到这个问题,就是10寸套管和8寸套管接箍比较小,现在有没有这方面的扶正器的规定?

答:据我了解,这牵扯到扶正器与套管之间的配合间隙问题,据我了解,目前还没有相关的标准,这个可能得通过专门设计或厂家的推荐,给出相应的数。

    6.下套管通井在东北地区为什么是原钻具通径,这个在四川一般是不用的?

答:这是一个推荐的作法,肯定不是强制性的,实际上,现在好多地区,要求用原钻具通井是为了保证通井质量,一般而言,为了防斜和井身质量,原钻具刚度一般是比较强的,要求用原钻具通井是为安全顺利下套管创造一个良好的条件。

当然,在一些井里,为了进一步加强通井的质量,可能要采用比原来刚度更强的钻具来通井。

    7.影响固井质量的因素很多,我们要解决这个问题,制定这个标准,我认为从三个方面来解决,第一个我们在固井过程中做什么工作?先做什么,后做什么,中间环节不能有缺失。第二个是怎么来做?把工作做好?第三个是要达到什么标准?从这三个层面来把标准,决定是叫规程、规定还规范是有不同的,那么按这个要求来说的话,我认为这个标准是缺项比较多,要求的东西确实多得多,如果按这个来做恐怕有些问题。第二个是我觉得这里面还有很多问题,还有很大的争论,包括我们才说的通井为什么要用原钻具,因为要通好井,首先要通井的刚度大于套管的刚度,这样才能保证扶正器居中。第三个就是管内压力要高于管外压力,我认为这是不科学的,也是不合理的。第四个是在规程里面我感觉到应该包括下套管和注水泥,但在这里面最重要的一环是下套管,因为套管在固井作业中起到了重要的作用,那么我们在固井过程中,套管的方法都没有?

答:我想是这么理解的,对于行业标准来说,它覆盖的面比较宽,而在行业标准的指导之下,各个企业、各个油田可以制定适合它的细则。如果行业标准做得很细,可能就失去了行业标准的意义了,就成了一个地区的作业规程了,而对于固井来说,涉及的面又非常广,各个地区固井的特点又不一样,每口井固井也不一样,各个地区使用的仪器、方法甚至经验作法也不完全一样,我的理解是这样的,它只能做一些大的原则性的规定,具体的细节一些的东西,各个地区在行业标准的基础上根据自己的情况制定相应的操作细则,我想这样会好一点。如果我们在行业标准里面写得比较细,它就失去了本身的意义了,我想在各个地区也无法用。

包括相关的标准,在标准的修订过程中,我们再补充。下套管是有一个标准的,是胜利油田固井公司起草的,也已经发布,我们在标准里直接引用。

从全国各油田来说,用原钻具通井,基本上都是这样要求,为什么要专门写出来用原钻具通井,就是为了防止个别钻井队把钻具的刚度降低了,降低了通井质量。我知道,对于个别比较复杂的井,为了保证下套管顺利,所以在通井的时候,把钻具的刚度进一步强化,接近套管的刚度,这种作法是非常好的,但是难以对所有的井都用套管的刚度进行通井,所以,这个标准作为全国行业标准,就没有对深井复杂井做出专门的规定。

关于关井憋压候凝,正常情况下,应开井敞压候凝,那么在什么情况才用关井呢?它是在底下浮箍、浮鞋失效的情况下,标准是这么规定的,所以它并不是规定所有的井都得关井候凝,还得憋上压。

下套管是我们固井作业非常重要的环节,但我们有一个标准,这个标准是从下套管开始,包括下套管速度,循环处理、泥浆做了非常明确的规定,这个标准是一个引用标准,所以在这个标准里没有详细地写,只是引用。

    8.水泥浆的设计在固井施工中起到了非常重要的作用,水泥浆设计的要求和规范也提到温度,该是什么样的要求?水泥浆的稠化时间都有关系。第二个问题是您提到精心准备对固井作业也是非常重要的,但是前面也讲到水泥浆的适用性、密度的敏感性、温度的敏感性,可是标准上没有提到这方面的要求?第三个是您提到上返速度不宜低于1.2m/s,可是对于小井眼来说,特别是深层小间隙井,1.2m/s的时间泵压可能达到了28-30MPa的样子,估计是达不到这个速度了?第四个问题是下套管准备里面,泥浆的摩阻系数,这个系数对下套管来说是非常重要的,包括下面的打封闭、下套管的基本措施,标准上也没有,请解释一下?

答:这个标准在初稿里面包含设计内容,这样里面包含一些水泥浆设计,但后来根据钻井专标委的安排,有一份专门的固井设计这一块标准,因此,在讨论的时候,专家们一致认为把水泥浆性能要求以及试验这一块放到设计标准里面去了,因此,在作业规程这一块只是考虑了固井作业规程,对水泥浆性能要求和设计没有提太多的要求,这样在我们新的设计标准里面,这一块要求也会体现出来。您提出的相关问题会在新的固井设计标准里体现。

第二个关于摩阻系数,前面已经讲了,第一个是目前摩阻系数的测量不同的仪器测出来的值不一样;第二个是大家认为系数不太好确定,在修订过程中,我们再进一步考虑把钻井液的摩阻系数考虑进去。

  
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