超稠油油藏SAGD水平井固井工藝技術(shù)研究課件

1、超稠油油藏水平井固井工藝技術(shù)研究李連江 尹學(xué)源 王國(guó)濤 何樹(shù)理 摘要：遼河油田的超稠油油藏SAGD水平井固井，因?yàn)椴捎谜魵馔掏录夹g(shù)，對(duì)于完井固井質(zhì)量的要求很高。套管下入水平段困難，套管不易居中，極易發(fā)生竄槽，影響固井質(zhì)量。另外，超稠油油藏的SAGD水平井地下溫度達(dá)到200以上，固井施工將面臨高溫影響。為了保證固井質(zhì)量，我們從特殊套管附件、井眼準(zhǔn)備技術(shù)、套管安全下入技術(shù)、提高頂替效率技術(shù)、水平井水泥漿體系技術(shù)等方面研究和發(fā)展，逐步形成了一套綜合的超稠油油藏SAGD水平井固井技術(shù)。主題詞：超稠油 SAGD水平井 蒸氣吞吐 固井 一、前言超稠油油藏SAGD水平井固井主要難點(diǎn)體現(xiàn)在：井斜大（個(gè)別井水平

2、段井斜超過(guò)100度），井底水平位移大（目前最長(zhǎng)水平位移已達(dá)2700米），造斜率高，造斜點(diǎn)深淺不一，井身軌跡復(fù)雜（有時(shí)出現(xiàn)倒鉤型或S型水平軌跡）。給固井工作帶來(lái)以下問(wèn)題：1、套管居中困難，水平段套管易貼井壁；2、套管下入困難。下入風(fēng)險(xiǎn)較大，如果井眼準(zhǔn)備不充分，很有可能發(fā)生卡套管事故。3、井壁泥餅、環(huán)空巖屑不易被清除干凈；4、頂替過(guò)程，水泥漿易沿寬邊推進(jìn)，將與泥漿混竄，造成竄槽。5、水泥漿候凝時(shí)因重力影響，水平段上部易形成水竄；6、阻流環(huán)（回壓凡爾）易密封失靈。 超稠油油藏SAGD水平井的244.5mm技術(shù)套管固井主要是封固上部館陶組砂礫巖，該地層巖性疏松，井徑擴(kuò)大率較大，且極易發(fā)生漏失。311鉆

3、頭下244.5mm套管，環(huán)空間隙大。套管下入水平段或倒鉤型井段甚至S型井段，下入困難，套管不易居中，極易發(fā)生竄槽，影響固井質(zhì)量。另外，超稠油油藏的SAGD水平井地下溫度達(dá)到200以上，固井施工將面臨高溫影響。這種稠油熱采區(qū)塊大尺寸套管固井的特殊性，帶來(lái)許多固井施工難題。為了解決現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題，我們針對(duì)性研究，并在不斷實(shí)踐中，形成了稠油熱采區(qū)塊大尺寸技術(shù)套管水平井固井技術(shù)。二、采取的主要固井工藝技術(shù)措施（一）井下附件的研制與應(yīng)用技術(shù)1、為了保證套管的順利下入和居中，我們研制應(yīng)用了特殊的套管附件，包括彈簧式浮箍浮鞋、螺旋剛性扶正器、滾輪式剛性扶正器和液壓扶正器等。保證了水平段套管的安全下入和套管居中，結(jié)

4、合普通彈性旋流扶正器，提高水泥漿的頂替效率。（1）螺旋剛性扶正器?？煞奖阊b到套管上。本體外部有螺旋式扶正條，在提供足夠的流通面積的同時(shí)，保持足夠的扶正力并提高頂替效率。針對(duì)不同井眼條件，外徑有多種規(guī)格，扶正條兩端有30倒角，避免刮井壁。在大井斜井段，使用剛性扶正器。其特點(diǎn)是當(dāng)井壁不規(guī)則時(shí)，下套管過(guò)程中井壁可對(duì)扶正器產(chǎn)生一定的橫向推力，從而能減輕遇阻沖力;二是管外環(huán)空中，當(dāng)水泥漿穿過(guò)扶正器的螺旋條時(shí)產(chǎn)生旋流，從而提高水泥漿的頂替效率，這對(duì)提高固井質(zhì)量十分有利。 （2）滾輪式剛性扶正器。在入井時(shí),扶正條上的滾輪在套管和井壁間滾動(dòng),降低套管下入時(shí)的摩阻，保證套管串順利下入設(shè)計(jì)位置，套管良好居中。其結(jié)

5、構(gòu)組成主要有本體、扶正條、滾輪組成。螺旋剛性扶正器滾輪式鋼性扶正器滾輪式剛性扶正器一般有4-5條扶正條，扶正條上橫向裝有軸承和滾柱，其滾柱軸線與井眼軸線垂直。當(dāng)套管進(jìn)入斜井段時(shí)，一方面使大段套管本體不緊貼井眼低邊，摩擦面積大大減少;另一方面，由于滾柱的滾動(dòng)，使下套管時(shí)的滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，從而大大減少套管與井壁之間的摩擦阻力，使套管順利下入。（3）另外，我們還研制應(yīng)用了液壓套管扶正器，該扶正器作為套管串結(jié)構(gòu)的一部分，連接在套管串中，隨套管下入井底，然后再通過(guò)液缸作用，打開(kāi)扶正條使水平段套管保持居中。該扶正器扶正力大，且在下入時(shí)外徑小，可防止下入遇卡。一般與其它扶正器結(jié)合使用。2、研制開(kāi)發(fā)了

6、SAGD水平井的耐高溫可鉆彈簧浮箍、浮鞋為了滿足耐高溫的要求，我們對(duì)井下附件進(jìn)行了改進(jìn)。使用244.5mm耐高溫可鉆彈簧浮箍、浮鞋，回壓裝置采用耐高溫的彈簧驅(qū)動(dòng)回壓橡膠自封圈，保證水泥漿不倒流，橡膠密封元件耐高溫不低于260，具有耐油、耐酸堿性能。彈簧式浮箍浮鞋，其回壓裝置為彈簧式，避免了普通浮箍在水平段情況下密封失效的問(wèn)題。管串結(jié)構(gòu)為：可鉆浮鞋+2根套管+可鉆式彈簧復(fù)位式回壓凡爾+套管（含扶正器、短套管）耐高溫可鉆彈簧式復(fù)位浮箍耐高溫可鉆彈簧式復(fù)位浮箍3、可鉆防旋轉(zhuǎn)膠塞，在水平井技術(shù)套管固井后鉆除膠塞過(guò)程中，膠塞不旋轉(zhuǎn)，增加鉆速?？摄@防轉(zhuǎn)膠塞（二）自主進(jìn)行的稠油熱采水平井水泥漿體系的開(kāi)發(fā)水平

7、井注水泥作業(yè)，要求水泥漿的性能要具有耐高溫性能，水泥漿體系的強(qiáng)度、失水、流動(dòng)性及稠化等性能控制達(dá)到蒸氣吞吐的要求。為此我們采用了零析水早強(qiáng)水泥漿體系解決了水泥漿候凝時(shí)析水問(wèn)題，采用零析水的早強(qiáng)兩凝水泥，下部速凝水泥封油氣層，上部緩凝水泥平衡壓力，實(shí)現(xiàn)平衡壓穩(wěn)。該體系的配方如下：導(dǎo)漿：低密度稀水泥漿。中間漿：G級(jí) +（35%BWOC）石英砂+ （1.65% BWOC）JX-2 降失水劑 +（1.25% BWOC）FSS分散劑 + （0.09%BWOW）G603消泡劑尾漿：G級(jí) +（35%BWOC）石英砂+ （1.65% BWOC）JX-2 降失水劑 +（1.25% BWOC）FSS分散劑 +（2

8、%BWOW）S1早強(qiáng)劑+ （0.09%BWOW）G603消泡劑。該體系具有流動(dòng)性好，低失水，無(wú)自由水，過(guò)渡時(shí)間短和高強(qiáng)度的特點(diǎn)。超稠油水平井的水泥漿體系達(dá)到如下技術(shù)指標(biāo)要求：A、水泥漿密度：1.85g/cm3；B、水泥漿流動(dòng)度：25cm；C、水泥漿的失水性能：失水量48ml/30min；D、水泥漿的稠化性能：并且稠化時(shí)間可調(diào)；E、水泥石抗壓強(qiáng)度：24h，65以下抗壓強(qiáng)度21MPa；表1為水泥漿體系的綜合性能表1 稠油熱采水平井固井水泥漿體系綜合性能溫度水灰比G60S%CF40S%G603%GES%游離液ml失水ml流動(dòng)度cm稠化min24h抗壓強(qiáng)度MPa700.441.51.40.102220

9、119.9（原漿27.1）850.441.51.40.102018521.9900.441.51.40.10180900.441.51.00.20.012520900.441.50.80.220.01251.140900.441.51.20.20.01250179900.441.51.20.10.01251.418900.481.51.40.102025.3900.441.51.40.101827.517428.3(原漿44.8)900.421.51.40.30167900.441.351.260.30.7159950.441.81.680.30238950.441.51.40.30.0202

10、03950.441.51.40.30.050299研究的超稠油水平井固井水泥漿外加劑具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：1）低失水量。API失水量可以控制到50ml以下。防竄性能好。2）良好的流變性能，在較低泵壓下達(dá)到紊流，改善頂替效率。3）體系達(dá)到穩(wěn)定性，游離液真正達(dá)到零，可防止環(huán)空上部寬邊產(chǎn)生自由水帶，造成水竄。水泥漿體系穩(wěn)定，沉降緩慢，水泥石上、中、下密度差小于0.05g/cm3。4）在高溫下水泥石強(qiáng)度高。這些優(yōu)良的技術(shù)能力，可保證對(duì)目的層有效封隔。（三）稠油熱采水平井的固井施工工藝技術(shù)1、套管安全下入技術(shù)1) 根據(jù)套管的鋼級(jí)、壁厚等條件，通過(guò)公式，計(jì)算出可允許的最大曲率半徑，再與井眼的曲率半徑進(jìn)行比較，

11、如果井眼的曲率半徑大于套管的最大曲率半徑，理論上允許下入，否則不允許下入。通井時(shí)，鉆具組合模擬套管強(qiáng)度，如果通井鉆具組合能夠順利下至井底，證明套管管串能安全下到井底。2) 為了減少套管和井壁之間的摩擦，在下套管之前通井時(shí)，在泥漿里加入塑料小球或其它潤(rùn)滑材料。2、井眼凈化技術(shù)1) 降低鉆井液靜切力，進(jìn)行周期性劃眼起下鉆。水平井的鉆井液觸變性非常不利于鉆屑的輸送，在鉆柱不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)更是如此。稠化的鉆井液在井底形成了一層幾乎不流動(dòng)的流體層，而使鉆屑滯留在井底，這種影響對(duì)細(xì)顆粒來(lái)說(shuō)尤為嚴(yán)重。上下活動(dòng)鉆柱劃眼起下鉆,周期性劃眼起下鉆能攪動(dòng)鉆屑，并將使鉆屑從井眼中清除出來(lái)。2) 鉆進(jìn)過(guò)程中控制好井眼軌跡，通過(guò)

12、短起下、倒劃眼等措施消除巖屑床、鍵槽，拉好井壁，保持井眼軌跡平整、光滑，為固井提供了一個(gè)良好井身質(zhì)量。3) 通井使用合理的鉆具結(jié)構(gòu):引子+1根滿眼扶正器+1根鉆鋌+1根滿眼扶正器+加重鉆桿+鉆桿。在遇阻、遇卡井段反復(fù)劃眼，以保證套管的順利下入，確保井眼暢通，刮去浮泥餅，有利于水泥膠結(jié)質(zhì)量。4) 加大通井洗井排量，保證上返速度達(dá)到1.3-1.5m/s，通井循環(huán)時(shí)用好“兩篩一除”。加大通井洗井排量，開(kāi)1703+1703或1603雙泵循環(huán)，保證上返速度達(dá)到1.3-1.5m/s，使不規(guī)則井眼及水平井段井眼老漿被新漿驅(qū)替干凈，有利于水泥漿的充填，保證水泥環(huán)膠結(jié)質(zhì)量。5) 為了有效地將沉屑和固相顆粒攜帶走

13、或懸浮在漿體中不沉降，采用20m3，100120s稠泥漿攜帶井底沉砂，下套管前，鉆井液性能不宜調(diào)整過(guò)大，以免發(fā)生井下復(fù)雜情況。6) 泥漿進(jìn)行預(yù)處理，下套管時(shí)灌處理過(guò)的新漿，調(diào)整好泥漿性能，具有較好的濾失性，保證下完套管后能迅速固井，防止形成新的浮泥餅，影響水泥環(huán)的膠結(jié)，造成竄槽。3、提高頂替效率技術(shù)1) 一般在水平段，組合液壓扶正器和彈性雙片扶正器，來(lái)實(shí)現(xiàn)套管下入和居中。2) 在大井斜段， 使用螺旋鋼性扶正器和普通彈性旋流扶正器，交替排放。3) 在上層套管內(nèi)，使用鋼性滾輪扶正器。所有扶正器數(shù)量的確定，根據(jù)實(shí)際的井斜、方位、井徑數(shù)據(jù)利用固井設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行排入，保證套管居中度大于67%. 4) 下套

14、管后大排量循環(huán)洗井，同時(shí)加入處理劑，調(diào)整泥漿性能，大排量洗井12周后，泥漿性能達(dá)到固井要求方可施工。5)優(yōu)選前置液，加大紊流前置液用量，增加紊流接觸時(shí)間6) 采用紊流頂替技術(shù)。紊流頂替有利于提高頂替效率,通過(guò)加大排量，達(dá)到紊流頂替，以達(dá)到提高頂替效率的目的。根據(jù)達(dá)到環(huán)空返速的要求，環(huán)空返速可達(dá)到1.21.7m/s，基本上可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)流頂替。4、平衡壓力固井技術(shù)（1）固井施工前首先要壓穩(wěn)高壓層，每次通井起鉆前測(cè)后效，確保油氣上竄速度小于15m/s,同時(shí)注意井底壓力小于井眼的破裂壓力，為固井創(chuàng)造條件。（2）嚴(yán)格控制施工泵壓和激動(dòng)壓力，應(yīng)用鉆進(jìn)時(shí)最大環(huán)空返速計(jì)算出最大下放速度和最小允許時(shí)間，既要保證壓穩(wěn)

15、高壓氣層，又要防止井漏。（3）為解決水平段水泥漿候凝時(shí)的失重問(wèn)題，采用兩凝水泥，下部速凝水泥封高壓層，上部緩凝水泥平衡壓力，拉大水泥漿稠化時(shí)間，并且保證水泥漿呈直角稠化，這樣可實(shí)現(xiàn)平衡壓穩(wěn)。（4）固井施工結(jié)束后關(guān)封井器侯凝。對(duì)于鉆井施工時(shí)泥漿密度高的高壓層還需要憋回壓，以平衡水泥失重時(shí)水平段的壓力，以確保壓穩(wěn)高壓油氣水層。三、現(xiàn)場(chǎng)固井施工情況完成了35口現(xiàn)場(chǎng)固井施工。所有井全部一次下套管成功，固井施工順利，固井質(zhì)量合格率100%，優(yōu)質(zhì)井率超過(guò)85%。 實(shí)施井舉例：杜32-興H314-1井244.5mm中完水平井固井杜32-興H314-1井是由30559隊(duì)施工，鉆頭尺寸311mm，完鉆井深11650米, 油頂800m, 油底1165m, 水泥返深0m, 最大井斜89。 管串結(jié)構(gòu)：彈簧浮鞋+2根套管+彈簧式浮箍+套管串+聯(lián)頂節(jié)。 扶正器數(shù)量的確定為鋼性滾輪扶正器15只,剛性扶正器3只, 彈性雙弓扶正器3只,根據(jù)實(shí)際的井斜、方位、井徑數(shù)據(jù)利用固井設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行模擬, 間隔加放。固井施工順利， 固井質(zhì)量較好。四、技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)1、引進(jìn)應(yīng)用剛性螺旋發(fā)生器、剛性滾輪式扶正器，以及液壓扶正器，結(jié)合彈性雙片扶正器