苏丹17区Abu Gabra－6井固井技术实践

李耀辉，郭学毅

（1．中国石化中原石油工程有限公司固井公司，河南濮阳457001；2．中国石化中原油田分公司采油二厂）

1 地质及工程概况

1．1 地质分析和目标储层

Abu Gabra－6井属于苏丹17区西部，位于东达尔富尔和南科尔多凡州交界地区，主要油气层为上白垩统Darfur群、下白垩统Bantiu组和下白垩统Abu Gabra组。其中，下白垩统Abu Gabra组是17区的主要目标层，下白垩统Bantiu组和上白垩统Darfur群为次要目标层［1－3］。

下白垩统Abu Gabra组是该地区最早发现的含油层位，砂岩主要为石英砂岩，其次为长石岩屑砂岩。该储层物性较差，埋藏较深。暂无该层取心资料，根据测井解释其孔隙度为12%～20%，大部分为中孔、中渗储层，压力系数为0．93，温度梯度平均为3℃／100 m。

下白垩统Bantiu组砂岩主要为亚长石砂岩，其次为长石砂岩和石英砂岩，从粉砂岩到砾岩都有分布，但主要为较粗的含砾交错层理砂岩。砂岩孔隙度为19．7%～38．2%，平均为31．9%，渗透率为（87．1～87．6）×10－3μm2，储层的压力系数为0．86～0．87，储层的温度梯度平均为2．4℃／100 m。

1．2 工程概况

该井20″导管下深为25 m，133／8″表层套管下深为517．43 m，95／8″技术套管下深为1 749．50 m，7″尾管下深为3 689．50 m，全井深3 696 m，如图1所示。尾管固井时尾管悬挂器位置为1671．67～1 680．12 m；球座位置为3 665．68～3 665．39 m；浮箍 位 置 为3 6 7 6．4 5～3 6 7 6．7 6 m；浮 鞋 位 置 为3 692．83～3 693．50 m；上部钻杆内容积为9．27 L／m；加重钻杆内容积为4．56 L／m；7"尾管内容积为19．38 L／m。

图1 Abu Gabra－6井管串结构设计

2 固井难点

（1）地层承压能力低。新生代Amal组和上白垩统部分Darfur群组的疏松砂岩层段易发生漏失［4－5］。在Abu Gabra－6井的钻井施工中，根据录井提供的数据，在钻进至1 100 m时，泥浆漏失7 m3／h，共漏失约130 m3。在全井完钻之前也多次发生井漏，且不能确切掌握漏层位置和漏层数量。

（2）封固段长。Abu Gabra－6井完钻井深3 696 m，尾管悬挂器位于1 671 m，水泥浆封固段长2 025 m，固井时所需水泥量大，顶替效率提高及固井质量困难。

（3）井径扩大率大。Bantiu组及之上地层岩石成岩作用弱，砂岩胶结疏松，很容易造成井径的扩大。

3 优选水泥浆体系

Abu Gabra地区油层完钻井深普遍在3 000 m以上，Abu Gabra－6尾管封固段长达2 025 m，且井径不规则，水泥浆用量大，为确保固井施工安全，提高固井质量，水泥浆性能必须具有流动性好、低失水、低渗透和防漏失等特性。

3．1 研究方法

（1）运用颗粒级配原理，优选外掺料和外加剂，使低密度水泥浆具有浆体高度稳定、顶部和底部强度发展快、失水小、稠化时间可调等性能，以利于保证封固质量。

（2）优选水泥及外加剂，使高密度水泥浆各项性能优良，满足产层封固要求。

（3）通过添加合适材料，改善水泥石固有脆性，提高耐冲击的能力。

（4）提高水泥浆防漏、防窜能力。

3．2 低密度水泥浆体系

（1）低密度水泥浆配方：阿联酋G级水泥＋漂珠50%＋降失水剂2．22%＋早强剂1．67%＋膨胀剂0．56%＋分散剂0．33%＋缓凝剂0．4%＋消泡剂0．1%，其性能评价结果见表1。

（2）优选外加剂：分散剂和膨胀剂使用固体水泥外加剂，采用干混方式。在灰罐内多次混拌，以保证混拌均匀。降失水剂、辅剂、缓凝剂使用液体水泥外加剂，采用湿混方式，该方式易于混拌均匀，且因事先已溶于水中，使液体外加剂能及早参与水泥水化过程中的物理化学反应，以便更好地发挥作用。

（3）体系评价：①稳定性：低密度水泥浆，常温样品静止30 min后，无分离现象，上下密度差为0．03 g／cm3，具有很好的稳定性，防止了浆体在环形空间静止时离析。②流变性：低密度水泥浆，初始稠度为7 BC，六速旋转粘度计3／6、100／200、300／600转的读数分别为9／12、49／93、134／243，具有良好的流变性。③稠化时间：室内实验使用千德勒高温高压稠化仪，基浆中加入了优质高温缓凝剂，稠化时间在200～350 min内可调，稠化情况如图2所示。④抗压强度：低密度水泥石抗压强度见表2，从测试结果可看出，低密度水泥浆在低于底部温度20℃的情况下，48 h即可大于14 MPa，7天抗压强度持续发展，从而保证了水泥环的长期使用寿命。

3．3 高密度水泥浆体系

表1 低密度水泥浆性能实验评价结果

图2 低密度水泥浆稠化情况

表2 低密度水泥石抗压强度

（1）防窜高密度水泥浆配方：阿联酋G级水泥＋0．56%膨胀剂＋0．34%分散剂＋5．0%降失水剂＋1．0%辅剂＋0．5%缓凝剂＋0．1%消泡剂，其性能评价结果见表3。

（2）优选外加剂：选择与低密度水泥浆一样的优质高温外加剂，既可保证高密度水泥浆性能，又可保证送井外加剂型号不致太多，易辨别。

（3）体系评价：①稠化试验：室内实验使用千德勒高温高压稠化仪，初始稠度14 BC，所得稠化图形基本为直角稠化，减少了过渡时间，稠化时间可调，稠化曲线如图3所示。②API失水：高密度水泥浆失水为41 mL，可以较为有效防止气侵发生。③稳定性：室内实测上下密度差为0．01 g／cm3。④抗压强度：高密度水泥石抗压强度见表4，高密度水泥浆体系在井底及地面都能快速形成强度，24 h强度大于14 MPa，常温下强度发展迅速，保证了上部水泥石的力学性能。7 d强度持续发展，保证了水泥环后期的抗冲击能力。⑤SPN值：SPN＝3．8，防窜效果好。

4 现场应用

Abu Gabra－6井是中原固井在Abu Gabra地区施工的第一口探井。该井95／8″技套套管鞋深度1 750．00m，使用215．9 mm 钻头钻至3 694．00m，7″尾管下深为3 688．50 m，尾管悬挂器位于1 681．65 m，固井前钻井液密度为1．15 g／cm3，粘度为55 s，失水为4．6 mL，初切为3 Pa，终切为4 Pa，泥饼为0．5 mm，含沙为0．2%，pH 值为12。

图3 高密度水泥浆稠化曲线

表4 高密度水泥石抗压强度

该井井底落块多，套管比预计深度少下5 m。该井2 200 m之上，使用SLAM组合测井系统测量井径，技术要求1750～2200 m水泥量附加50%，2 200 m之下，使用6臂井径测量仪测井，技术要求水泥量附加20%。2 600 m以上使用低密度水泥浆，2 600 m以下使用高密度水泥浆。

考虑到井底温度高，使用对应的高温水泥浆外加剂，严格控制所有水混、干混外加剂的配比。该井尾管固井前曾发生漏失，且不知道具体漏失层位，虽然在下套管前已进行必要的堵漏措施，但是轻微渗漏一直持续发生，所以决定适当降低水泥浆密度。

使用先进的双机双泵大功率固井车，首先注入隔离液（清水）8 m3，然后注入低密度水泥浆36 m3，平均密度为1．43 g／cm3，注入高密度水泥浆24 m3，平均密度为1．89 g／cm3，之后水泥车泵入2 m3压塞液，之后用大泵替浆51 m3至碰压，压力从9 MPa升至18 MPa，碰压信号明显，泥浆在整个固井过程中保持返出。蹩压20 MPa，稳压5 min，放压，回水正常。而后接方钻杆，憋压7 MPa，上提中心管，然后上提8柱钻杆，反循环洗出1．5 m3水泥浆。最后正常循环5 h。

固井一次施工成功，据测井资料显示，上部低密度水泥浆封固段声幅值平均值在35%左右，下部高密度水泥浆封固段声幅值平均小于5%，固井质量较好。

5 认识与建议

（1）优选的低密度水泥浆和高密度水泥浆体系，可以达到苏丹17区Abu Gabra－6井的固井质量要求。

（2）根据Abu Gabra－6井的地层特点，对产层套管采用了关封井器憋压的地层承压试验方法，有效提高了地层承压能力。

（3）在Abu Gabra－6井尾管固井施工中，替浆结束后，将8～10柱钻杆提至水泥顶面之上这步十分重要，它可使水泥浆的顶部保持一定压力，直到水泥浆凝固，以防止气窜。

［1］黄先雄，王林．Fula坳陷Abu Gabra组沉积相及成藏控制因素分析［J］．大庆石油地质与开发，2007，22（3）：41－42．

［2］吴英明．低密度高强度水泥浆体系研究及在苏丹1／2／4区的应用［J］．钻采工艺，2006，29（5）：129－131．

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［4］张启先，高兴原，钟振环，等．苏丹124区漏失层固井技术［J］．钻采工艺，2010，33（3）：31－35．

［5］李苏新，陈江，温培源，等．哈10－1X超深井固井技术实践［J］．钻井液与完井液，2012，29（6）：62－65．