勝利水平井固井課件

水平井固井技術勝利石油管理局水平井固井技術一、概述二、近年來水平井固井情況三、水平井固井的特點和難點四、工藝技術措施和應用五、認識和建議六、水平井固井技術研究方向一、概述1990年以來至2006年底，勝利油田內(nèi)部共完成水平井鉆井597口，外部完成362口，累計959口。2007年上半年，油田內(nèi)部已累計完成水平井84口。中、長半徑水平井中、短半徑水平井一、概述完成井類型大位移水平井分支水平井套管開窗側鉆水平井階梯式水平井海油陸采水平井連通式水平井……水平井開發(fā)的油藏類型砂礫巖稠油油藏非稠油的邊底水斷塊油藏裂縫性油藏整裝高含水油藏地層不整合油藏低滲透油藏

一、概述水平井完井工藝固井射孔完井技術篩管完井技術帶管外封隔器的篩管完井技術分級注水泥篩管完井技術老油田挖潛新區(qū)產(chǎn)能建設和老區(qū)調(diào)整共同發(fā)展二、水平井固井情況

200520062007上半年小計井深<2000m3864591612000~3000m171720543000~3500m5229>3500m92314合計6985842382005~2007上半年水平井固井統(tǒng)計2005~2007上半年水平井固井統(tǒng)計年度200520062007上半年合計水平位移<500m24323288500~700m30372693700~1000m12121842>1000m34815合計6985842382005~2007上半年水平井固井統(tǒng)計年度200520062007上半年小計水平段長<300m416361165300~500m24211762>500m41611合計698584238三、水平井固井的特點和難點1、水平井套管下入的難度2、提高頂替效率的難度3、鉆井液性能對固井質(zhì)量的影響4、完井方式對固井質(zhì)量的要求5、水泥漿性能對固井質(zhì)量的影響6、長封固段固井的難點1、水平井套管下入的難度下套管摩阻：由套管浮重引起的與井壁的摩擦阻力井壁的光滑程度鉆井液的潤滑性能地層巖性下入深度水平井鉆井形成的鍵槽、巖屑床或固相沉淀同樣會增大下套管摩阻井眼彎曲處套管軸向拉力對井壁產(chǎn)生的壓力與井身軌跡有關的全角變化率套管剛度的影響位垂比大的井，摩阻更大2、提高頂替效率的難度（1）紊流接觸時間（2）井身軌跡控制與井眼質(zhì)量（3）套管居中度（4）井眼清洗（1）紊流接觸時間一般要求水泥漿與井壁的紊流接觸時間要大于7~10min。水泥漿在水平井段受自身重力的作用易下沉，達到紊流流態(tài)的時間要滯后，水泥漿與井壁的接觸時間也需要延長。（2）井身軌跡控制與井眼質(zhì)量很難達到紊流頂替的效果易造成固相的橋堵“憋泵”井斜、方位的調(diào)整地層應力巖層的各項異性水平井段穿越時遇到的夾層狗腿鍵槽橢圓形井眼大井眼“糖葫蘆”井眼（3）套管居中度在套管偏心的情況下，不同的環(huán)空流速在環(huán)空的寬邊和窄變的流態(tài)也會不同，總體上會造成頂替效率的不一致在套管嚴重偏心甚至貼向井壁一側的時候，出現(xiàn)環(huán)空不能完全“替凈”而竄槽發(fā)生油氣水竄時對產(chǎn)層的污染研究表明，套管居中度要達到67%以上，才能獲得良好的頂替效率（3）套管居中度居中度計算公式： 式中：

Dw——井眼直徑，mm Dc——套管外徑，mm Wn——套管與井眼的窄邊間隙，mm3、鉆井液性能對固井質(zhì)量的影響油基泥漿，在某種程度上降低了隔離液或水泥漿對鉆井液的驅(qū)替效果，使水泥與套管和井壁之間的界面膠結能力下降。鉆井液的濾失量大，易形成較厚的泥餅，難以在固井過程清除。高密度和高粘度的鉆井液，使水泥漿頂替鉆井液更為困難。4、完井方式對固井質(zhì)量的要求套管（或尾管）射孔完井方式封隔油氣水層支撐和保護套管為射孔提供堅實的中間介質(zhì)避免對產(chǎn)層的損害，保護油氣層篩管完井方式封固頂部套管避免油氣水竄通篩管井段不被水泥污染或封固5、水泥漿性能對固井質(zhì)量的影響在水平井段，水泥漿在候凝過程中由于重力作用，易在井眼上側形成游離液通道，引起油氣水竄水泥漿的失水量大，易造成對產(chǎn)層的損害水泥漿要具有良好的流動性和流變性能，以減少流動摩阻，降低施工壓力6、長封固段固井的難點

目前大多數(shù)水平井由于開發(fā)的要求，水泥封固段較長，特別是隨著井深的增加，長封固段固井越來越多。固井施工受長裸眼、長封固段的限制，導致施工泵壓偏高，頂替效率變差，施工的風險加大，同時帶來候凝過程失重引起油氣上竄。影響固井質(zhì)量，成為水平井固井新的矛盾。四、固井工藝技術措施和應用1、下套管技術措施2、固井管串結構和固井工藝3、套管居中度與扶正器4、水平段套管的漂浮技術5、隔離液設計6、水泥漿體系設計7、施工參數(shù)設計1、下套管技術措施下套管前通井，短起下、劃眼調(diào)整鉆井液性能，大排量洗井在斜井段及水平段打入潤滑泥漿模擬下套管作業(yè)加大灌泥漿的頻率，避免長時間的靜止分段灌滿泥漿和循環(huán)

2、固井管串結構和施工工藝套管（或尾管）射孔完井

低滲透油藏管串結構： 浮鞋+（旋流套管）+浮箍+套管串固井工具的選型引鞋帶回壓凡爾的鋼質(zhì)引鞋（浮鞋）浮鞋、浮箍自動回位的彈簧式結構分級箍液壓打開式分級箍機械打開式分級箍的位置應選擇在井斜角不超過30的井段內(nèi)，以使打開塞能順利達到分級箍。篩管完井固井天然裂縫性碳酸鹽巖或硬質(zhì)砂巖儲層單一厚儲層或不要求層段分隔的儲層巖性較為疏松的中、粗砂粒儲層等篩管頂部注水泥套管串結構： 引鞋+篩管串+套管+盲板（管）+短套管+套管外封隔器+套管+分級箍+套管串篩管完井固井管串鋼質(zhì)引鞋篩管短套管盲管管外封隔器分級箍3、套管居中度與扶正器利用剛性扶正器對套管的良好支撐能力，在水平段交錯安放剛性扶正器和彈性扶正器在引鞋（浮鞋）上部加一只剛性扶正器在造斜井段，每兩根或一根套管加一只彈性扶正器根據(jù)井眼狀況做具體的設計3、套管居中度與扶正器套管扶正器使套管柱與井壁產(chǎn)生更多的點接觸，減少了面接觸，或可以避免接觸面積進一步擴大，相對減小了下套管摩阻。合理使用扶正器的前提：下套管前通過通井、循環(huán)等手段將井眼清洗干凈，減少沉砂調(diào)整鉆井液性能以維護井壁穩(wěn)定4、水平井段套管的漂浮技術替入輕質(zhì)（低密度）頂替液水平段以至斜井段套管內(nèi)提高套管的上浮力減少對下井壁的壓力清水、柴油等易造成頂替過程高泵壓漂浮接箍降低下套管摩阻5、隔離液設計驅(qū)油型沖洗液親水性滿足最小紊流接觸時間

低密度領漿的沖洗隔離作用設計占環(huán)空高度300m，密度控制在1.65~1.70g/cm3較好的攜砂能力進一步清洗井眼延長水泥漿與井壁的接觸時間，提高頂替效果6、水泥漿體系設計1）采用雙凝水泥漿體系尾漿：主要目的層段短過渡時間的速凝水泥漿領漿：稠化時間適當延長根據(jù)施工時間調(diào)整領漿、尾漿的時間差減少候凝過程中失重現(xiàn)象發(fā)生，避免油氣上竄

6、水泥漿體系設計2）微膨脹水泥漿體系在水平段水泥漿體系中加入膨脹材料，使水泥在候凝過程產(chǎn)生微膨脹，部分彌補頂替效率的不足。晶格膨脹劑6、水泥漿體系設計3）其它性能：失水水泥漿失水量控制在50ml以內(nèi)將旋轉失水儀旋轉45角測定失水量游離液（自由水）含量控制到0通過調(diào)整體系配方，調(diào)節(jié)漿體的流變性能，提高沉降穩(wěn)定性7、施工參數(shù)設計流變學施工參數(shù)設計施工前大排量洗井提高設備的整體性能降低水平井眼的流動摩阻，避免過高的施工泵壓環(huán)空上返速度達到1.0m/s以上獲得最佳的環(huán)空流態(tài)，提高頂替效率應用實例 鄭6-平9井固井施工鄭6區(qū)塊是以潛山構造為主的裂縫型油氣藏篩管完井工藝：鉆至A靶點時先下入技術套管，水平井段主要采用懸掛篩管完井技術套管分級注水泥工藝 分級箍下至A點附近，減少一級固井的液柱壓力，并為二級固井提供支撐。潛在的風險：分級箍不能正常工作井漏鄭6-平9井固井施工原因分析：分級箍在下入過程中受套管剛度的影響，打開套或關閉套抗彎曲強度低，在彎曲井段易發(fā)生變形，影響正常工作機械打開式分級箍，打開塞不能正常到位一級封固段偏短，不利于形成足夠的支撐能力，易導致二級井漏工藝改進：分級箍位置確定在井眼規(guī)則、巖性致密井段減少一級固井封固長度，避免過高的水泥漿液柱壓力避免過短的封固段由于膠結質(zhì)量差，引發(fā)二級固井井漏降低分級箍在彎曲井眼內(nèi)發(fā)生變形的可能。鄭6-平9井固井施工基本數(shù)據(jù)：井號：鄭6-平9鉆頭尺寸：311.2mm 完鉆井深：1246m造斜點：867m 水平位移：290.73m最大井斜：80.49 位置：1244m 套管尺寸：244.5mm 套管下深：1244.10m分級箍位置：898.24m 一級封固段長：392m 二級封固段長：898m鄭6-平9井244.5mm技術套管固井KOP：867m分級箍：898.24m121/4鉆頭1246m95/8”套管1244.10m鄭6-平9井固井施工施工過程：一級固井：注驅(qū)油型隔離液8m3注水泥漿4m3，密度1.65~1.70g/cm3，排量20l/s注水泥漿13m3，密度1.85~1.90g/cm3，排量25l/s釋放一級碰壓塞，注壓塞液2m3替鉆井液46.7m3，排量30l/s，壓力0~3MPa碰壓10MPa頂壓12MPa，打開分級箍循環(huán)孔開泵循環(huán)，循環(huán)出多余水泥漿2m3候凝24h，準備二級固井鄭6-平9井固井施工二級固井：注驅(qū)油型隔離液8m3注水泥漿6m3，密度1.65~1.70g/cm3，排量20l/s注水泥漿39m3，密度1.87~1.92g/cm3，排量25l/s釋放關閉塞，注壓塞液2m3替鉆井液33.5m3，排量30l/s，壓力0~7MPa碰壓10MPa頂壓12MPa，關閉分級箍循環(huán)孔候凝五、認識和建議影響水平井固井質(zhì)量的主要因素是頂替效率難以提高原因：穿越地層的巖性鉆井液性能軌跡控制工藝不利條件：井眼平滑程度差井壁穩(wěn)定性差井徑不規(guī)則建議：優(yōu)化鉆井液性能設計合理的井身軌跡提供規(guī)則井眼維護井壁穩(wěn)定六、水平井固