4-3提高復(fù)雜井固井質(zhì)量技術(shù)

1、碩士2003級 現(xiàn)代完井工程固井新技術(shù)(二)1第二部分分提高復(fù)雜雜井固井井質(zhì)量技技術(shù)2提高復(fù)雜雜井固井井質(zhì)量技技術(shù)影響復(fù)雜雜井固井井質(zhì)量因因素淺析析復(fù)雜井科科學(xué)注水水泥要求求科學(xué)注水水泥應(yīng)研研究的問問題3一、影響響復(fù)雜井井固井質(zhì)質(zhì)量因素素淺析1、固井井系統(tǒng)工工程涉及及的硬件件子系統(tǒng)統(tǒng)(1)保保證注入入水泥漿漿密度的的水泥車車和批量量混合裝裝備；(2)保保證實(shí)現(xiàn)現(xiàn)工藝目目的的各各種套管管附件與與井口裝裝備；(3)保保證水泥泥漿混配配質(zhì)量的的干混合合與液體體混合系系統(tǒng)；(4)保保證水泥泥漿性能能設(shè)計(jì)的的規(guī)范化化實(shí)驗(yàn)室室測試裝裝備；4（5）保保證調(diào)配配出各種種工程性性能要求求的水泥泥、外加加劑；（6

2、）保保證監(jiān)控控作業(yè)質(zhì)質(zhì)量的注注水泥參參數(shù)實(shí)時時采集系系統(tǒng)；（7）可可靠評價價水泥環(huán)環(huán)充填與與封隔質(zhì)質(zhì)量的測測井裝備備；（8）滿滿足不同同外載和和工況要要求的規(guī)規(guī)范化套套管材質(zhì)質(zhì)。5一、影響響復(fù)雜井井固井質(zhì)質(zhì)量因素素淺析2、固井井系統(tǒng)工工程涉及及的軟件件子系統(tǒng)統(tǒng)（1）固固井技術(shù)術(shù)設(shè)計(jì)理理論：固體、流流體、固固井液。（2）固固井質(zhì)量量控制機(jī)機(jī)理：頂替、防防竄、膠膠結(jié)、穩(wěn)穩(wěn)定、防防腐。（3）固固井質(zhì)量量的技術(shù)術(shù)保證體體系：材料性能能要求、管材工工具、工工藝規(guī)程程、設(shè)計(jì)計(jì)方法、測試評評價系列列技術(shù)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。6（4）固固井科學(xué)學(xué)設(shè)計(jì)評評價分析析方法：理論、仿仿真、監(jiān)監(jiān)測手段段。（5）固固井技術(shù)術(shù)服務(wù)人人員

3、素質(zhì)質(zhì)：學(xué)識、經(jīng)經(jīng)歷、經(jīng)經(jīng)驗(yàn)、能能力。（6）固固井服務(wù)務(wù)公司技技術(shù)積累累：服務(wù)區(qū)域域與自身身軟硬技技術(shù)成套套化。（7）硬硬件更新新、軟件件升級與與人才素素質(zhì)提高高的繼續(xù)續(xù)教育體體系7一、影響響復(fù)雜井井固井質(zhì)質(zhì)量因素素淺析3、導(dǎo)致固井井質(zhì)量不不良的客客觀原因因（1）井深軌軌跡復(fù)雜雜套管居居中度受受扶正器器數(shù)量限限制難于于保證；（2）裸眼井井段地層層巖性復(fù)復(fù)雜、井井壁穩(wěn)定定性差限限制泥漿漿調(diào)整；（3）裸眼井井段多壓壓力層系系安全密密度窗口口窄限制制注替排排量；8（4）缺乏季季節(jié)溫差差、地溫溫梯度、井眼幾幾何條件件、循環(huán)環(huán)排量變變化等對水泥漿漿影響的的必要數(shù)數(shù)據(jù)，限制了了水泥漿漿設(shè)計(jì)；（5）鉆井液液

4、性能轉(zhuǎn)換或調(diào)調(diào)整不及時、造壁差差和井眼眼凈化程程度低；（6）完鉆電電測、下下套管與與注水泥泥對鉆井井液性能能要求相相互矛盾盾；（7）管材、附件、材料、作業(yè)裝裝備配套套程度限限制作業(yè)業(yè)措施。9一、影響響復(fù)雜井井固井質(zhì)質(zhì)量因素素淺析（1）鉆鉆井與提提高頂替替效率對對鉆井液液性能的的矛盾要要求鉆進(jìn)對鉆鉆井液性性能要求求：密度適當(dāng)當(dāng)過平衡衡、低失失水、強(qiáng)強(qiáng)抑制能能力；較高粘度度、切力力，高懸浮浮、高攜攜屑能力力；優(yōu)質(zhì)泥餅餅、優(yōu)良良流變性性、粗分散（絮凝）。固井對鉆鉆井液性性能要求求：密度適當(dāng)當(dāng)過平衡衡、低失失水、強(qiáng)強(qiáng)抑制能能力；低粘度、切力，高懸浮浮、高攜攜屑能力力；優(yōu)質(zhì)泥餅餅、優(yōu)良良流變性性、細(xì)分散

5、（反絮凝凝）。根據(jù)巖性性轉(zhuǎn)換體體系和形形成優(yōu)質(zhì)質(zhì)泥餅便便于調(diào)整整泥漿。10一、影響響復(fù)雜井井固井質(zhì)質(zhì)量因素素淺析（2）泥餅性能能關(guān)系井井壁穩(wěn)定定且嚴(yán)重重影響界界面膠結(jié)結(jié)能力（1）聚合物物鉆井液液泥餅質(zhì)質(zhì)量差是是致命弱弱點(diǎn)；（2）強(qiáng)水敏和和高滲透透地層未未注意泥泥餅造壁壁保護(hù)作作用；（3）未能在進(jìn)進(jìn)行體系系轉(zhuǎn)換過過程中及及時形成成優(yōu)質(zhì)泥泥餅；（4）井壁不穩(wěn)穩(wěn)定被迫迫提高黏黏度切力力保證電電測、下下套管安安全；11（5）電測、下套管管后不敢敢降低鉆鉆井液粘粘度、切切力、觸觸變性；（6）不重視視使用泥泥餅刷清清除滲透透性產(chǎn)層層處的井井壁附著著泥餅；（7）劣質(zhì)泥泥餅混入入水泥漿漿影響水水泥膠結(jié)結(jié)和聲幅

6、幅測井的的質(zhì)量；（8）不良膠膠結(jié)質(zhì)量量導(dǎo)致投投產(chǎn)后層層間分隔隔失效影影響強(qiáng)化化改造。必須重視視鉆井液液應(yīng)用技技術(shù)與井井壁穩(wěn)定定、泥餅餅清除要要求。12一、影響響復(fù)雜井井固井質(zhì)質(zhì)量因素素淺析A、模擬套管管、泥漿漿、水泥泥漿與滲滲透井壁壁圖示13一、影響響復(fù)雜井井固井質(zhì)質(zhì)量因素素淺析B、滲透性井井壁處聚聚合物虛泥餅失水后狀狀態(tài)圖示示14一、影響響復(fù)雜井井固井質(zhì)質(zhì)量因素素淺析C、滲透性井井筒、泥泥餅與凝凝固水泥泥石圖示示15一、影響響復(fù)雜井井固井質(zhì)質(zhì)量因素素淺析D、被井壁泥泥餅包圍圍的水泥泥石圖示示16一、影響響復(fù)雜井井固井質(zhì)質(zhì)量因素素淺析E、終凝后通通過水泥泥基體邊邊壁處發(fā)發(fā)生氣侵侵圖示17一、影

7、響響復(fù)雜井井固井質(zhì)質(zhì)量因素素淺析（3）水水泥漿體體系性能能設(shè)計(jì)低低劣達(dá)不不到使用用要求（1）低與超超低密度度、高與與超高密密度等特特種水泥泥設(shè)計(jì)困困難；（2）低與超超低溫度度、高與與超高溫溫度等特特種水泥泥設(shè)計(jì)困困難；（3）低與超超低密度度水泥漿漿體系穩(wěn)穩(wěn)定和密密度恒定定難于保保證；（4）高與超超高密度度水泥漿漿體系穩(wěn)穩(wěn)定和混混配均勻勻難于保保證；（5）低與超超低溫度度對水泥泥漿體系系早強(qiáng)性性能提出出極高要要求；（6）高與超超高溫度度對水泥泥漿安全全可泵、大溫差差強(qiáng)度一一致和長長期熱穩(wěn)穩(wěn)定性有有極高要要求；（7）產(chǎn)層水水泥漿必必須具備備防竄能能力、防防腐能力力、抗裂裂能力。重視油井井水泥、外加

8、劑劑、外摻摻料及特特殊功能能機(jī)理研研究。18一、影響響復(fù)雜井井固井質(zhì)質(zhì)量因素素淺析F、水泥漿發(fā)發(fā)生的相相態(tài)分離離圖示候凝過程程中水泥泥漿體系系相分離離低密度外外摻料因因有密度度差上浮浮高密度外外摻料因因有密度度差下沉沉19一、影響響復(fù)雜井井固井質(zhì)質(zhì)量因素素淺析G、體系不穩(wěn)穩(wěn)定造成成固態(tài)水水泥石分分層圖示示20一、影響響復(fù)雜井井固井質(zhì)質(zhì)量因素素淺析H、設(shè)計(jì)低劣劣的低密密度水泥泥漿凝結(jié)結(jié)水泥石石圖示21一、影響響復(fù)雜井井固井質(zhì)質(zhì)量因素素淺析I、不同膨潤潤土含量量水泥石石體積收收縮圖示示22一、影響響復(fù)雜井井固井質(zhì)質(zhì)量因素素淺析4、實(shí)際際井眼工工況參數(shù)數(shù)對水泥泥漿受熱熱有顯著著影響23一、影響響復(fù)雜

9、井井固井質(zhì)質(zhì)量因素素淺析不掌握水水泥漿實(shí)實(shí)際受熱熱，嚴(yán)重重影響水水泥體系系科學(xué)設(shè)設(shè)計(jì)24一、影響響復(fù)雜井井固井質(zhì)質(zhì)量因素素淺析5、高溫溫高壓下下水泥漿漿流變性性變化，明顯影影響流動動計(jì)算25一、影響響復(fù)雜井井固井質(zhì)質(zhì)量因素素淺析某水泥漿漿體系不不同溫度度、壓力力下流變變參數(shù)、臨界排排量、摩摩阻梯度度變化的的實(shí)驗(yàn)結(jié)結(jié)果。26摩阻壓降降計(jì)算差差別對小小間隙固固井可能能產(chǎn)生嚴(yán)嚴(yán)重后果果27一、影響響復(fù)雜井井固井質(zhì)質(zhì)量因素素淺析4、導(dǎo)致固井井質(zhì)量不不良的主主觀原因因（1）未能根據(jù)據(jù)油藏開開發(fā)及采采油工程程生產(chǎn)要要求進(jìn)行行完井設(shè)設(shè)計(jì)；（2）油公司司制定技技術(shù)規(guī)定定與造價價要求將將所有矛矛盾交給給固井；（

10、3）鉆井部門門強(qiáng)調(diào)成成本忽視視鉆井液液性能對對頂替效效率的要要求；（4）不了解井井壁泥餅餅影響膠膠結(jié)和水水泥漿體體系性能能設(shè)計(jì)低低劣；28（5）不掌握實(shí)實(shí)際井眼眼條件下下工況參參數(shù)對水水泥漿受受熱的影影響；（6）不掌握溫溫度對入入井流體體流變性性、流態(tài)態(tài)判別、摩阻影影響；（7）不掌握水水泥漿凝凝結(jié)失重重壓降規(guī)規(guī)律及防防竄能力力與作業(yè)業(yè)設(shè)計(jì)的的關(guān)系；（8）不掌握握管材、水泥石石、地層層組合變變形對水水泥設(shè)計(jì)計(jì)影響；（9）不掌握握后期生生產(chǎn)條件件與環(huán)境境對水泥泥石耐久久及腐蝕蝕影響。29二、復(fù)雜雜井固井井科學(xué)注注水泥要要求1、復(fù)雜雜深井固固井作業(yè)業(yè)環(huán)境（1）井井深、套套管層次次多、封封固段長長、尾

11、管管間隙小小、井底底溫度與與地層流流體壓力力高、蓋蓋層巖性性與產(chǎn)層層流體性性狀多變變；（2）井井眼軌跡跡變化大大、裸眼眼井段長長、巖性性復(fù)雜、井徑不不規(guī)則、井壁穩(wěn)穩(wěn)定性差差、鉆井井液性能能要求矛矛盾、泥泥餅質(zhì)量量差；（3）多多套壓力力系統(tǒng)共共存、安安全密度度窗口窄窄、漏噴噴塌跨現(xiàn)現(xiàn)象頻繁繁出現(xiàn)。302、復(fù)雜雜深井固固井技術(shù)術(shù)難點(diǎn)（1）套套管荷重重、下入入困難、居中低低、環(huán)隙隙條件差差、提高高頂替效效率困難難；（2）水水泥量大大、封固固段長、溫差大大、水泥泥漿體系系、工程程性能設(shè)設(shè)計(jì)困難難；（3）安安全窗口口窄、流流體壓力力高、流流摩阻大大、漏噴噴垮竄、平衡固固井困難難。31二、復(fù)雜雜井科學(xué)學(xué)注

12、水泥泥要求現(xiàn)場及室室內(nèi)研究究表明：提高油氣氣井固井井質(zhì)量涉涉及問題題諸如：井眼軌軌跡、井井身結(jié)構(gòu)構(gòu)、井身身質(zhì)量、流道尺尺寸、巖巖性特征征、產(chǎn)層層性狀、井壁穩(wěn)穩(wěn)定、泥泥餅質(zhì)量量、井眼眼凈化、套管居居中、壓壓力平衡衡、泥漿漿、水泥泥漿流變變性能匹匹配、水水泥漿設(shè)設(shè)計(jì)溫度度條件、綜合工工程特性性要求等等方面。上述因素素作為一一項(xiàng)系統(tǒng)統(tǒng)工程有有機(jī)地結(jié)結(jié)合起來來，是當(dāng)當(dāng)前提高固固井質(zhì)量量的主要要方向。現(xiàn)場歸納納為壓穩(wěn)、居居中、替替凈、密密封八字方針針32提高封固固質(zhì)量必必須達(dá)到到的基本本要求：(1)水水泥漿漿注替和和凝結(jié)過過程，必必須保證證漿柱當(dāng)量壓力力與地層壓壓力的平平衡關(guān)系系，作到到水泥漿漿不漏，油

13、氣水不因水水泥漿失失重而造造成竄流流問題；(2)清清除和和替凈環(huán)環(huán)空泥漿漿，提高高水泥漿漿的頂替替效率和和水泥環(huán)的的膠結(jié)質(zhì)質(zhì)量；(3)提提高水水泥石的的密封質(zhì)質(zhì)量，無無局部水水槽、橫橫向水帶帶和竄槽現(xiàn)現(xiàn)象，滿滿足后繼繼工程的的要求；(4)水泥環(huán)耐耐久性保保證油氣氣井的正正常生產(chǎn)產(chǎn)壽命期期。33科學(xué)化固井技術(shù)平衡注水泥設(shè)計(jì)注水泥施工水泥漿體系隔離液體系平衡壓力固井提高頂替效率防止環(huán)空竄流井下溫度的準(zhǔn)確預(yù)測固井工程設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)軟件注水泥施工監(jiān)測系統(tǒng)二、復(fù)雜雜井科學(xué)學(xué)注水泥泥要求3、科學(xué)學(xué)注水泥泥的基本本要素34采用溫度度模擬器器預(yù)測合合理設(shè)計(jì)計(jì)井溫考慮井溫溫影響合合理進(jìn)行行流變性性設(shè)計(jì)按井溫分分段方

14、法法對流變參參數(shù)的計(jì)計(jì)算方法法注水泥設(shè)設(shè)計(jì)軟件件進(jìn)行靜靜平衡設(shè)設(shè)計(jì)注水泥動動平衡仿仿真模擬擬分析固井?dāng)?shù)據(jù)據(jù)采集與實(shí)時監(jiān)監(jiān)測評價價系統(tǒng)認(rèn)真進(jìn)行行水泥漿漿體系防防竄特性性實(shí)驗(yàn)典型超高高壓復(fù)雜雜井現(xiàn)場場作業(yè)實(shí)實(shí)例安四井固固井的主主要特點(diǎn)點(diǎn)及難點(diǎn)點(diǎn)環(huán)空間隙隙小：177.8mm技套：最最小環(huán)空空間隙19mm；127mm油套：最最小環(huán)空空間隙11.11mm。地層的壓壓力安全全窗口窄窄：177.8mm技套：壓壓力安全全窗口0.37g/cm3；127mm套管：壓壓力安全全窗口0.29g/cm3。鉆井液密密度高： 2.55g/cm3。水泥漿密密度高：2.60g/cm3?；炫?、泵泵注困難難。上述條件件的限制制，使

15、得得很多提提高頂替替效率的的措施（活動管柱、紊紊流頂替替、增加加漿體密密度差等等）均無無法采取取。因此，這這兩次固固井都是是難度非非常大的的小間隙隙、超高高密度、窄壓力力安全窗窗口的固固井施工工。41安四井固固井采取取的主要要技術(shù)措措施： 采用用高品位位鐵礦粉粉及優(yōu)化化設(shè)計(jì)粒粒度分布布設(shè)計(jì)超超高密度度水泥漿漿； 使用用具有二二次混配配能力和和專利的的循環(huán)噴噴射攪拌拌式批混混合器； 專門門研制粘粘滯型高高密度隔隔離液； 綜合合各種鉆鉆井施工工數(shù)據(jù)信信息準(zhǔn)確確估計(jì)地地層漏失失壓力當(dāng)當(dāng)量密度度；42 嚴(yán)格格按照波波動壓力力預(yù)測控控制下套套管速度度，防止止壓力激激動井漏漏； 根據(jù)據(jù)水泥漿漿高溫高高壓流

16、變變性和防防竄特性性進(jìn)行平平衡注水水泥設(shè)計(jì)計(jì)； 地面面與井下下模擬試試驗(yàn)檢驗(yàn)驗(yàn)各項(xiàng)設(shè)設(shè)計(jì)可靠靠性； 根據(jù)據(jù)完全塞塞流注替替要求調(diào)調(diào)整全部部入井流流體性能能并進(jìn)行行作業(yè)。43177.8mm技術(shù)套管固井井：一級領(lǐng)漿漿配方H +70%325目鐵礦粉粉+2%WG+1.5%ST200S+0.26%ST200R +0.7%SXY2+0.1%HS2A+0.1%消泡劑+42%水水泥漿性性能密度度：2.40g/cm3造漿率：90%水 灰比比：43%液液固比：24.6%自 由水水：0.5%API失水：25ml稠化時間間：442min/6570MPa抗壓強(qiáng)度度：20MPa/600.1MPa24h44一級尾漿漿配方H

17、+70%325目鐵礦粉粉 +2%WG+ 12.5%D600+0.9%D135+3.2%D604+0.1%D144+24.6%水水泥漿性性能密度度：2.40g/cm3造漿率：90%水 灰比比：43%液液固比比：25%自 由水水：0.5%API失水：10ml稠化時間間：280min/6570MPa抗壓強(qiáng)度度：25MPa/600.1MPa24h45二級漿配配方H +70%325目鐵礦粉粉 +40%200目鐵礦礦粉+2%WG+ 10%D600+ 0.8%D135 +3.2%D604+0.1%D144+34%水+15%200目鐵鐵礦粉水泥漿性性能密度度：2.56g/cm3造漿率：104%水 灰比比：48

18、%液液固比比：22%自 由水水：0.5%API失水：20ml稠化時間間：208min/6570MPa抗壓強(qiáng)度度：25MPa/600.1MPa24h46177.8mm技術(shù)套管管固井施施工結(jié)果果水泥塞面面2807.74m水泥返高高2160mCBL測井優(yōu)良良環(huán)空壓力力,關(guān)關(guān)井72小時無無顯示47127mm油層套管管固井4849127mm油層套管管固井設(shè)設(shè)計(jì)泵壓壓與施工工實(shí)際泵泵壓對比比 趨勢勢吻合平平均誤誤差6.31%50三、科學(xué)學(xué)注水泥泥應(yīng)研究究的問題題1、研究究如何準(zhǔn)準(zhǔn)確掌握握井下溫溫度注水泥作作業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)基礎(chǔ)科科學(xué)依據(jù)據(jù)外加劑、作業(yè)時時間、材材料成本本不明原因因作業(yè)失失敗潛在在影響井漏、低低返、

19、憋憋泵、井井口與層層間竄流流井底靜止止與循環(huán)環(huán)溫度的的準(zhǔn)確測測量工程隨鉆鉆測量、開發(fā)數(shù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)、測溫溫工具與與工藝變溫工程程流體、地層巖巖石熱物物理特性性參數(shù)測測定模型精度度基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)資資料整合合與溫度度模擬器器開發(fā)設(shè)計(jì)手段段512、研究究準(zhǔn)確掌掌握入井井流體流流變特性性高溫高壓壓變溫升升梯度下下入井流流體流變變特性測測定流變模式式本構(gòu)方方程與計(jì)計(jì)算模式式選定含溫流變變模型的的建立、求解及及擬合變井徑、分溫度度梯度井井段校正正管內(nèi)、環(huán)環(huán)空、小小間隙摩摩阻與排排量標(biāo)定定工程當(dāng)量量循環(huán)密密度科學(xué)學(xué)計(jì)算的的仿真設(shè)設(shè)計(jì)建立立523、研究如何何合理確確定安全全壓力窗窗口利用三條條壓力預(yù)預(yù)測線利用隨鉆鉆工作液液參數(shù)記記錄和泵泵壓記