固井施工作业过程中发生的工程复杂问题(专业上简称“工程复杂”)会造成油气井固井质量问题,甚至会造成油气井的报废,需要充分分析产生工程复杂的原因,制定并实施具体的预防与处理措施。
下套管施工过程中可能出现的工程复杂。包括:(1)卡套管。其原因是:一是粘吸卡;二是井壁坍塌或砂桥卡;三是硬卡,如扶正器遇卡或者损坏。预防处理措施是:一是下套管前循环调整好钻井液性能,循环不少于两周,做到低黏、低切、低失水,并混入润滑剂,降低滤饼摩阻系数。如发生粘吸卡,注入解卡剂解卡。二是尽量缩短下套管时间,严格检查好入井套管及其附件,确保质量。三是下套管时必须及时按照要求灌满钻井液,控制套管下放速度。四是发生井塌、井漏严重时,停止作业,起出套管,处理后再下套管。(2)套管下完后循环不通。其原因是:一是回压阀堵死;二是因井塌或砂堵而循环不通;三是因井漏而循环不通。预防处理措施是:一是下套管时专人逐根检查套管,防止套管内存有棉纱、手套、螺纹脂刷子等物件,并防止这些物件掉入井内。二是下套管前循环调整好钻井液性能,清除积砂,巩固井壁;合理设计扶正器使用数量;及时灌钻井液。三是应以固井设计返速所需要的排量进行循环;控制下套管速度;少用扶正器;应用防漏水泥浆体系。(3)套管或回压阀挤毁。其原因是:一是灌钻井液不足;二是工具本身质量等原因。预防处理措施是:一是及时灌足钻井液。二是保证并提高工具质量。(4)套管断裂。其原因是:一是钻井施工过程中,螺纹连接不好;硫化氢、二氧化碳气体侵入;套管遇卡后拉力过大;上层套管磨损钻穿。二是未用水泥封固的井段,处于悬空状态,套管受拉、压、弯曲等各种力的影响,易产生疲劳破坏。预防处理措施是:一是对有硫化氢、二氧化碳气体侵入的井,必须“压死”施工,并加入除硫剂、防腐剂等。二是严格按照标准,连接套管,下套管。(5)套管泄漏。其原因是:一是入井前未进行试压;二是上扣不紧;三是内压过高,把套管胀裂;四是深井超深井套管磨损。预防处理措施是:一是采用气密封检测装置试压检测;二是按照规定上扣扭矩紧扣,并上好螺纹脂;三是深井超深井钻井时,钻杆加胶皮护箍,以保护套管。
注水泥施工过程中可能出现的工程复杂。包括:(1)发生漏失。其主要原因是水泥封固段有低压层。预防处理措施是:一是采用低密度水泥浆固井。二是采用双级或者多级固井。三是先期完成法,即钻进至油气层顶部,先下套管固井,将上部的高压层、易坍塌层等复杂地层封掉,然后用低密度钻井液钻开下部油气储层;钻开油气储层后,可采用裸眼完成法、衬管完成法、尾管完成法完井。四是采用平衡法尾管固井。五是用管外封隔器隔开漏层。六是用正反注水泥固井。七是采用管外注水泥固井。八是采用反循环注水泥固井。(2)注水泥过程中突然憋泵,造成水泥浆返不到设计位置,套管内留下过多的水泥塞。其主要原因是:一是管内堵塞;二是水泥浆闪凝;三是胶凝作用;四是桥堵作用。预防处理措施是:一是严把套管质量关,必须标准内径规通过;二是必须掌握井下温度,优选水泥浆体系及其助剂;三是固井前,必须对水泥浆体系及其助剂做化验测试;四是严格施工前对现场施工设备进行检查,保证能够连续施工。(3)替钻井液结束碰不到泵压。其原因是:一是阻流环位置的螺纹旋接不紧;二是阻流环挤毁;三是胶塞未下井或者胶塞不密封;四是计量不准;五是套管破损,碰不起压力。预防处理措施是:一是入井套管必须按照标准进行试压;二是下套管过程中,按照规定扭矩紧扣,灌好钻井液;三是使用质量合格的胶塞、流量计。(4)水泥窜槽与井口冒油冒气。其原因是:一是套管上扣不严,气井未采用气密封套管;二是高压层没有压稳,有油、气、水层活动;三是井径不规则,大井径处水泥浆充填不满;四是井身质量差,套管不居中或者紧靠井壁;五是下套管时,钻井液的屈服值与塑性黏度太高,下套管后又不活动套管,又是小排量下循环,钻井液流动已经形成了早期窜槽;六是为了防止套管被卡,在钻井液中混油,妨碍了水泥与套管的胶结;七是未使用合格的隔离液;八是水泥质量不合格;九是水泥浆失重现象;十是水泥浆返高不够。预防处理措施是:一是使用抑制性钻井液钻井;二是要下钻划眼,消除小井径;三是通井循环时,调整好钻井液各项性能参数;四是保证入井套管及其附件质量,进行气密封试压;五是保证水泥浆及其助剂、隔离液及其助剂的质量,准确掌握井底温度等参数,做好实验检测;六是可使用环空防气窜胶乳水泥、纤维水泥等;七是可使用顶驱下套管装置,保持下套管时连续循环和套管上下活动与转动;八是可采用控压固井技术,通过井口加压补偿,提高固井质量。(5)水泥返高不够未能封住储层。其原因是:一是设计的水泥浆数量不够;二是产层本身或者产层以下有漏层;三是胶塞提前入井,提前碰压,水泥浆顶不出去;四是发生了井塌,堵塞了环空;五是水泥浆失水过多或者外加剂加量不合适,提前稠化,致使泵压升高,水泥浆替不到预计位置。处理措施是:一是射孔循环,补注水泥;二是反向注水泥;三是管外局部循环,补注水泥;四是挤水泥。(6)封固段底部或主要产层严重窜空。其原因是:一是施工时尾浆注入了清水;二是阻流环失效,碰不起泵压,多替了钻井液,将管外下部替空;三是井底有高压层,没有压稳;四是有同层吞吐现象;五是地下流体活动。预防处理措施是:一是严格控制水泥浆质量;二是加强计量工作;三是固井过程中控制激动压力,平稳操作;四是固井碰压后,控制好环空回压;五是分析窜空原因,采取有针对性的技术措施,既要保证压稳,又要防止发生漏失。(7)固井后发生井喷。其原因是:一是固井前油气层没有压稳;二是水泥浆在初凝时产生失重现象;三是固井时发生漏失。预防处理措施是:一是在高压油气层固井,采用膨胀水泥或在水泥中添加防气窜剂、锁水剂,维持水泥凝结时体积不变,不给油气上窜留下通道;二是控制水泥浆中的自由水,降低水泥浆的失水量,防止形成上窜的水道;三是采用分段凝固的办法,如分级箍固井方法;四是采用管外封隔器固井;五是发生井漏,在环空中及时灌注钻井液,维持液柱压力;六是配置并安装好井口防喷器装置。