制订固井质量的测井评价标准探讨

到目前为止,国内外固井质量的测井评价标准都与深度无关,国内各油田固井质量评价工作局限于评价水泥环固结合格程度,因而造成大量误评价。通过对现场验窜、钻井、固井和固井质量测井等资料的统计和分析,通过对水泥抗压强度、水泥环界面胶结强度和相应的声波响应关系的实验研究,发现:①固井质量评价标准应随井深而变;②可以利用固井质量测井资料进行层间封隔性能评价;③水泥环界面剪切胶结强度也可以反映层间封隔性能。在此基础上,建立了J油田新的固井质量评价标准。     

新型涡轮式井下径向振动固井装置的研究与应用

振动固井技术可提高顶替效率,消除水泥石中的气泡,形成完好的水泥环,缩短候凝时间,防止固井后候凝"失重"时油、气、水窜,有利于提高两个界面的胶结强度,是提高固井质量行之有效的方法之一。介绍了新型涡轮式井下振动固井装置的结构、工作原理和在江苏油田的现场应用,分析了套管振动规律。现场应用表明:采用新型涡轮式振动注水泥固井技术可有效提高固井质量。     

提高开窗侧钻井固井质量技术对策研究

分析近年来江苏油田侧钻小井眼固井质量,存在固井过程中水泥浆发生漏失导致水泥未返至悬挂器处无法形成密封井筒、油层附近固井质量差导致油水层无法有效分隔等问题,提出从井筒预处理、尾管注水泥设计优化方面提高固井质量。研究了一种井筒预处理液可将地层承压能力提高6 MPa以上,研究的变密度水泥浆体系可防止顶替过程中的漏失。井筒预处理技术在CS20-32A井试验,对漏层深部形成堵塞,采用桥浆+井筒预处理液成功封堵漏层,提高承压能力至固井要求;尾管注水泥设计优化成果在CL30-2A井实验,固井施工顺利,固井质量优质。两口井的成功实例对后续Φ139.7mm套管开窗侧钻小井眼固井质量提高具有一定的指导意义。     

硅烷偶联剂包覆油井水泥的性能与应用

为提高固井水泥环的耐久性,使用硅烷偶联剂KH-560对油井水泥颗粒表面进行包覆处理后以10%的加量加入固井水泥浆中配制成新型的自修复固井水泥浆体系。通过润湿性和水化放热试验研究了硅烷偶联剂包覆油井水泥的表面特性;通过SEM扫描电镜分析和固井水泥环微间隙与微裂缝自修复模拟试验研究了加入硅烷偶联剂包覆油井水泥的固井水泥浆体系固化体的微观结构和自修复性能。研究结果表明:硅烷偶联剂包覆处理后的油井水泥颗粒表面形成了憎水保护膜,降低了水化反应活性;将硅烷偶联剂包覆油井水泥以10%加量加入固井水泥浆后,明显增加了固井水泥环中的未水化产物数量,能够发生多次水化反应,为固井水泥环自修复性能的建立提供了有利条件;加入硅烷偶联剂包覆油井水泥的固井水泥浆固化体损伤试样(模拟微间隙与微裂缝)经过养护后抗窜强度恢复值高于50%,自修复能力优于普通的固井水泥浆,固井水泥环的耐久性和完整性增强,提高了复杂条件下的油气井和储气库的固井质量。     

套管井声波波型与固井质量关系的研究

利用声波水泥胶结测井方法检查固井质量,探测并分析套管外的水泥胶结情况,可以在油井的工程施工中指导试油作业,保证油（水）井按设计要求进行目的层位的生产。因此,固井质量的好坏对油气的生产有着重要的影响。而固井质量的评价受到诸多因素的影响,文章就提高水泥固井质量评价的准确性,进行了套管井声波波型与固井质量关系的探讨研究。     

FlexSTONE弹性水泥在地下储气库中的研究与应用

为提高地下储气库井固井质量,延长储气库井使用寿命,研究了水泥环完整性对固井质量的影响。基于储气库井的特点,将常规水泥与FlexSTONE弹性水泥进行实验对比,认为弹性水泥固井能满足温度、压力交变作用的要求。将FlexSTONE弹性水泥在呼图壁储气库应用,HUK25井尾管实践结果表明,使用弹性水泥固井,水泥充填状况好,一、二界面胶结好。     

自定中心式单轴振动筛的工作原理

<正> 通过对泥浆固相的控制来改善泥浆性能的技术,已发展为一项与稳定井内情况和提高钻井速度密切相关的重要的钻井辅助工艺。在固相控制装置中,振动筛是必不可少的设备,因而研究它的工作原理,对研究、设计固相控制工艺或设备是必需的。当前,国内外所用的振动筛,大都是自定中心式单轴振动筛。我们对这种振动筛的工作原理作了一些试验研究工作,现将试验研究结果谈一谈,以供参考。     

平动椭圆钻井振动筛研究的新进展

在钻井振动筛的 4个发展阶段中 ,平动椭圆振动筛被称为第 4种运动轨迹的振动筛 ,兼具圆振动筛和直线振动筛的优点 ,其筛面固相运移速度比圆振动筛提高 15 % ,处理量比直线振动筛增大 2 0 %～ 30 %。为此 ,介绍了平动椭圆振动筛设计的基本理论———“力心”理论 ,对比分析了国内外几种最新研制的平动椭圆振动筛 ,其中 ,国产GW— 1型钻井振动筛工作参数匹配最佳 ,处理能力最大 ,GW—S1型钻井振动筛在同类振动筛中综合性能最佳。     

基于超声Lamb波的固井质量评价新技术与应用

为了解决传统的CBL/VDL声波测井、扇区水泥胶结测井以及超声脉冲回波测井均不能准确评价轻质水泥固井质量的难题,提高低密度轻质水泥固井质量评价的准确性,基于超声“脉冲-回波”检测原理,研制超声Lamb波固井质量评价测井仪,建立弯曲型Lamb波衰减率、垂直回波共振效率与套管外介质声阻抗之间的关系模型,构建固液气三相介质评价图版,结合轻质水泥刻度井测试,建立了基于超声Lamb波的固井质量评价新方法。该方法可有效评价低密度轻质水泥固井质量和检测确定水泥返高位置,解决了轻质水泥固井质量评价难题。应用表明,该技术为低密度轻质水泥固井质量检测与评价提供了新思路,同时超声Lamb波固井质量评价测井仪还可以实现套管居中度和套损检测评价,可为固井质量评价和井筒完整性检测提供依据,应用前景广阔。     

新型液压分级注水泥器

分级注水泥技术,是目前石油工业普遍采用的一项固井工艺技术。它主要用于解决渗透性地层及低压油气井固井漏失问题;深井及超深井固井中水泥封固段长、水泥浆量大、施工时间长、中途稠化时间长影响施工的间题;解决高温差及高温梯度井固井问题;减少水泥浆失重造成的危害;减少气侵危害,提高固井质量;降低水泥浆液柱高度,减少注水泥作业对储层的伤害。     

页岩气长水平井段防气窜固井技术

页岩气开发的核心技术为水平井配合大型水力压裂,而固井质量不佳已成为页岩气完井和实施储层改造的主要瓶颈问题。为此,以四川盆地页岩气开发区块为例,探索了水力压裂作用下保持水泥环力学完整性的方法及其配套工艺技术措施。研究结果表明:(1)采用模拟套管刚度的近钻头三扶正器通井钻具组合,可以降低长水平段页岩气井套管下放难度,提高下套管时效和安全度;(2)研制的高效洗油冲洗隔离液体系在常温至120℃下的冲洗效率均大于90%,能够保证水泥浆对油基钻井液的顶替效率和井壁的有效胶结;(3)确定了该区长水平段固井韧性防窜水泥浆凝固后的性能——水泥石弹性模量应小于7 GPa、三轴强度最好大于40 MPa,以减轻和避免压裂时的水泥环破坏;(4)形成的钻井液调整、预应力固井、地面高压泵注工艺等配套技术提高了页岩气井固井质量。2015—2016年期间运用上述系列固井技术在四川盆地开展了85口井固井作业,平均井深4 832 m,平均水平段长1 560 m,固井质量优质率达89.58%;水平井固井后候凝期间无环空带压,钻完井及试油期间环空气窜得到明显改善。结论认为,该配套技术可以保证并提高长水平段页岩气井的固井质量。     

陆相页岩气水平井固井技术——以延长石油延安国家级陆相页岩气示范区为例

鄂尔多斯盆地伊陕斜坡的上三叠统延长组及下二叠统山西组具有良好的页岩气成藏条件,陕西延长石油(集团)有限责任公司采用水平井分段压裂技术对该区页岩气进行开发。针对水平井固井过程中存在的油基钻井液清洗困难、长水平段套管难以居中、固井过程中易发生漏失、水平井及分段压裂对水泥环要求高、长封固段固井附件易失效等技术难题,开展了相关技术研究,获得了解决上述问题的技术措施:1在该示范区通过采用清油型前置液多级冲洗工艺,有效地冲洗界面残留油膜,提高油基钻井液冲洗效率;2新研制的水平井专用扶正器能有效降低管柱下入摩擦阻力,保证套管的居中度;3通过提高地层承压能力、优化浆柱结构实现平衡压力固井;4优选韧性材料提高水泥环的耐冲击能力,较好地满足了页岩气水平井分段压裂工艺对水泥石性能的要求;5研制的高性能固井附件,保证了长封固段水平井施工安全。所获成果已在该示范区的4口页岩气水平井中进行了应用,固井一次成功率达100%,固井质量优良率达100%,取得了良好的固井效果。     

胜利油田沙河街组页岩油水平井固井技术

胜利油田沙河街组页岩油水平井固井时存在套管居中和安全下入难度大、水泥浆性能要求高和油基钻井液驱替困难等技术难点,为此研发了两亲冲洗隔离液体系、优选纤维膨胀水泥浆体系和塑性胶乳防窜水泥浆体系,并采取应用整体式弹性套管扶正器、偏心导向引鞋、漂浮顶替技术和环空加压等固井技术措施,初步形成了胜利油田沙河街组页岩油水平井固井技术...     

彭页HF-1页岩气井水平段固井技术

为了提高页岩气水平井固井质量,满足分段压裂需求,对彭水地区海相页岩气水平井固井技术进行了研究。针对彭页HF-1井固井技术难点,开展了以通井数据为基础的水平井套管下入数值模拟分析,优选了扶正器类型和扶正器安放间距, 针对该井部分井段地层漏失特性,采用"应力笼"理论开展承压堵漏作业,并优选合适的高效驱油冲洗液和隔离液及水泥浆,满足界面润湿反转和驱油要求。通过数值模拟分析,设计的弹性水泥浆弹性模量6.5~8.5 GPa,扶正器端面居中度达到67%,水平段固井质量能够满足压裂的需求。CBL测井结果表明,彭页HF-1井水平段固井优良率78.4%,质量合格,压裂过程未发现层间窜现象。该技术对海相页岩气井固井有一定的借鉴意义,但需要进一步研究其适应性。      

页岩气水平井固井碰压关井阀的研制及应用

针对目前页岩气水平井固井中套管浮箍浮鞋可靠性低、关井不严、磨塞困难等问题,研制了固井碰压关井阀。其工作原理是,利用固井胶塞作为驱动部件,固井碰压时的压力作为驱动力,移动滑套永久关闭井底液流通道。室内试验及现场应用结果表明：碰压阀关闭压力为14 MPa,并可根据销钉直径来调节关闭压力;正向和反向均可承压25 MPa以上。该工具操作简便,易于安装,可靠性高,可与浮箍浮鞋配合使用,能够有效提高水平井固井作业后的井下关井成功率,降低水平井磨塞风险,防止因水泥浆倒流造成的水平段窜槽和微环隙的产生,对提高页岩气水平井固井质量具有积极的意义。     

JY页岩气田水平井预防环空带压固井技术

随着页岩气大规模开发,针对提高页岩气水平井固井质量的研究逐渐增多,但同期页岩气井环空带压情况并未缓解,对页岩气田的安全生产提出了严峻挑战。为解决页岩气井环空带压难题,建立了水泥环密封完整性评价装置,针对JY页岩气田开展了水泥环密封完整性影响因素分析,并相应形成了预防环空带压固井技术。研究认为水泥石胶结差和体积收缩导致早期环空带压,而分段压裂及生产参数变化对水泥石胶结和本体的破坏是页岩气井环空带压的最主要原因。预防环空带压固井技术在JY页岩气田进行了推广应用,压裂投产后带压井比例下降了82%,有效解决了页岩气井环空带压难题,提高了页岩气井水泥环长期密封完整性,保障了页岩气田安全开发。     

丁山区块深层页岩气水平井固井技术

丁山区块页岩层埋藏深,温度、地层压力和破裂压力高,为了满足分段压裂和长期开采的要求,需要对深层页岩气水平井固井技术进行深入研究.在分析深部页岩地层固井难点的基础上,利用数值模拟分析了分段压裂对水泥石力学性能的要求;针对高温高压的地层特点及分段压裂要求,研制开发了高强度弹性水泥浆体系,同时优化前置液,以增强前置液耐温及润湿反转能力,提高固井质量.室内评价试验表明,弹性水泥浆体系耐温140 ℃以上,最低弹性模量达4.5 GPa,水泥石渗透率0.07 mD,前置液140 ℃热滚后7 min内的冲洗效率达100%.弹性水泥浆体系及配套工艺技术在丁页2-HF井进行了现场试验,固井质量优质,其中一界面优质井段达到96%以上,满足地面压裂施工压力105 MPa对水泥环完整性的要求.应用效果表明,弹性水泥浆体系、前置液体系及配套工艺能满足丁山区块深层页岩气水平井固井要求,确保了页岩气水平井压裂改造措施的顺利实施.      

复合轨迹振动筛的工作原理及计算机模拟

为了提高钻井液振动筛的工作效率,设计了一种复合轨迹振动筛。根据钻井液振动筛动力学的基本原理,分析了该筛的工作原理,并采用计算机模拟对其筛面运动进行分析。模拟计算结果表明筛面上各点可实现不同的直 线运动轨迹,且在筛箱入口端有较大的抛掷指数,以加速钻井液中固相和液相的分离,在出口端有较大的输送速度,以加速把固相岩屑输送出筛面,防止固相岩屑透筛。该筛可提高振动筛钻井液的处理能力和分离效果;设计时激振力作用线应向筛箱入口端移动,且不能超过极限位置,同时,激振力作用线不能向筛箱出口端移动。     

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总结了渤海地区应用当代综合配套钻井技术在ＱＫ１８—１地区的钻井实践情况。该地区３口井平均井深３５６１ｍ，平均钻固一口井１８８３ｄ，创造了迄今为止我国海上油气田同类井深钻井周期最短的记录。该项目采用整体式快装井口头、ＰＤＣ钻头、大功率导向马达、ＰＤＣ可钻式浮箍、浮鞋、ＭＷＤ随钻测量、顶部驱动、无油无污染环保泥浆、不候凝固井、非钻机作业时间测ＣＢＬ（固井质量）、高效线性振动筛等１０大关键技术。与渤海地区常规钻井工艺技术相比较，节约９３５ｄ，同时也为提高钻井速度和缩短海上油气田开发周期，积累了宝贵经验。     

渝东地区常压页岩气水平井充氮泡沫水泥浆固井技术

为了解决渝东地区常压页岩气水平井用生产套管固井时易漏及分段压裂后环空带压的技术难点,研究了机械充氮泡沫水泥浆固井技术。通过优选发泡剂、稳泡剂,设计了泡沫低密度水泥浆;基于高压气体状态方程,进行了泡沫水泥浆全过程平衡压力及浆柱结构设计,建立了井筒压力条件下的泡沫水泥浆密度计算模型,形成了机械充氮泡沫水泥浆固井技术。泡沫低密度水泥浆的密度调整范围为0.80～1.55 kg/L,水泥浆中泡沫的半衰周期为33.8 h,泡沫水泥石的弹性模量为4.6 GPa。泡沫水泥石在循环载荷测试条件下的残余应变为0.21%,具有良好的力学性能;采用全过程平衡压力固井技术和分段注气泡沫低密度水泥浆注结构设计方法,能满足固井防漏要求。渝东地区20口常压页岩气水平井应用了机械充氮泡沫水泥浆固井技术,固井过程中未发生漏失,固井质量优良率100%,且压裂后未出现环空带压现象。研究和现场应用表明,采用机械充氮泡沫水泥浆固井技术可以解决渝东地区常压页岩气水平井生产套管固井时的漏失问题,且泡沫水泥石具有良好的弹性变形性能,能够防止压裂后环空带压。