精细控压固井中的控压降密度方法

在油田开发中,为解决多压力系统和窄安全密度窗口裸眼段的地层钻进难题,多采用精细控压法的固井工艺技术。精细控压固井是一种在保证顶替效率的前提下,通过降低钻井液静液柱压力,利用精细控压钻井装备,实施井口精细控压,确保井筒动态压力介于地层孔隙压力与地层漏失压力之间,最终实现全过程压力平衡法固井。其中,如何确定下套管和固井施工期间的钻井液密度,以及控压降密度的方法显得尤为重要。文章为精细控压固井技术中如何确定下套管和固井施工期间的钻井液密度提出了技术措施,分析了控压降密度的两种方法的优缺点以及应用情况。证明通过计算尾管下送到位后一次性降密度的起泵排量及漏层动态当量密度(按照全井较高密度钻井液性能计算)来选择控压降密度方法是可行的。如果动态当量密度小于地层最大承压能力则采用一次性降密度的方法;如果一次性降密度方法循环动态当量密度大于地层最大承压能力,则采用分阶段降密度方法。通过现场两口井的应用表明,在精细控压固井前,一次性降密度和分阶段降密度的方法都能够顺利下入套管,并能成功控压降密度,不会引发井漏,有效保证精细控压固井成功实施,确保裸眼和重合段封固质量。     

准噶尔盆地南缘超深井天X井尾管精细控压固井技术

天X井是准噶尔盆地南缘冲断带霍玛吐背斜带安集海背斜的一口集团公司风险探井。该井六开Ф139.7 mm尾管固井地层高低压并存、裸眼段长、环空间隙小，同时目的层砂岩段孔隙发育地层油气活跃，钻进期间多次发生漏失，地层压力窗口仅有0.02 g/cm³，井筒压力无法动态平衡，容易出现下套管及固井期间溢流、井漏等复杂情况，固井质量无法保障。为了解决该井固井施工难题，尝试实践了精细控压固井技术，通过与精细控压装备配合，进行下套管、固井各阶段井口压力控制，保证漏点、溢点在安全密度窗口范围内，实现井筒内压力平衡的目的。该井固井采取精细控压一次上返的尾管固井工艺，制定针对性的固井技术措施，最终顺利完成了天X井固井施工，经IBC测井解释，封固段合格率为100%，降密度后喇叭口正常不窜气。该技术为南缘区块窄密度窗口井固井施工提供了宝贵的经验及借鉴意义。     

呼探1井?139.7 mm尾管精细动态控压固井技术

呼探1井?139.7 mm尾管固井时封固段长、井底温度高,导致存在漏失与溢流风险大、对水泥浆性能要求高及水泥浆稠化时间不易控制等技术难点。为解决上述技术难点,在该井?139.7 mm尾管固井段进行了精细动态控压固井技术试验。通过优化水泥浆配方、精细设计浆柱和优化设计套管扶正器安放位置,制定确保井筒动态压力介于地层孔隙压力与漏失压力之间等的技术措施,利用精细控压钻井装备,实现了控压下尾管、注水泥和水泥浆候凝,最终实现了全过程精细动态控压固井,该井?139.7 mm尾管固井质量合格。呼探1井?139.7 mm尾管精细控压固井成功,表明精细控压固井能够提高超深井长封固段窄安全密度窗口地层的固井质量,可为准噶尔盆地南缘深层油气勘探提供技术保障。      

窄压力窗口井段精细控压压力平衡法固井设计方法与应用

四川盆地复杂深井、超深井钻进受套管层序的限制,同一裸眼井段通常钻遇多个压力系统,纵向地层出现窄安全密度窗口,虽然钻井常采用控压钻井(MPD)技术保证了安全有效钻进,但也给下部小间隙尾管固井带来了巨大的挑战,因而开展既能满足四川盆地小间隙尾管固井质量又能保证窄度安全密度窗口地层固井安全的固井工艺技术研究具有重要的现实意义。为此,在借鉴控压钻井成功应用的基础上,提出了精细控压平衡压力法固井技术:在注水泥设计时将环空流体静液柱压力设计为欠平衡(略低于地层孔隙压力),然后利用精细控压钻井装置MPD在井口节流产生回压或施加井口补偿压力,使注水泥过程通过井口压力和流体在环空的流动摩阻达到平衡孔隙压力,注水泥结束后环空继续施加一定的补偿压力,防止静压不足与水泥浆失重造成候凝期间环空窜流。四川盆地某探井(超深井)应用该技术后,全井段固井水泥胶结合格率为97%,胶结质量优的井段为76%。结论认为,该技术无需增加其他设备,仅借助控压钻井的设备就能实现高顶替效率下的固井施工安全和固井质量提升。     

动态平衡固井技术与实践

随着川西北地区勘探层位不断加深,川西勘探对象以深部下二叠统、寒武系地层为主。川西复杂超深井固井普遍面临纵向上多压力系统、窄安全密度窗口特点,常规尾管固井工艺已不能满足上述井况下环空有效封固。为解决该区块超深井尾管固井漏喷同存难题,针对压力敏感地层开展了动态平衡压力固井技术现场实践,形成以窄密度窗口固井环空压力控制和防窜水泥浆体系为核心的固井配套工艺,在LG70井φ114.3 mm控压尾管固井作业中进行了首次应用,确保了小间隙、井温高、漏喷同层复杂井况下的封固质量。该技术在后续超深井固井作业中推广应用也取得良好效果,为窄密度窗口井筒条件下防窜、防漏提供了一种切实可行的全新固井工艺。      

川渝地区窄安全密度窗口天然气深井固井新技术

川渝地区钻探作业中,长裸眼井段、多压力层系并存、安全密度窗口窄、井漏和溢流共存现象较为普遍,因而固井面临漏失低返、顶替效率低下以及固井后环空带压影响固井质量和井完整性等问题。通过应用精细控压固井新技术,准确掌握地层压力和漏失压力、精确计算固井下套管与泵注期间环空动当量密度,量化作业窗口区间值,使井筒静液柱压力与井口动态控压之和全程处于窄窗口区间内,达到压稳防漏之目的。精细控压固井技术在川渝地区已开展20余井次现场应用,施工过程中均未发生井漏和溢流现象,后期无窜气,固井质量合格率高于80%,较常规方法固井质量的优质率与合格率平均值,提高20%～30%。精细控压固井技术解决了技术难题,为川渝地区窄安全密度窗口天然气深井固井提供了新的技术途径。     

准噶尔盆地南缘霍尔果斯背斜精细控压钻井技术应用探讨

霍尔果斯背斜山前构造古近系地层具有构造高陡、地层破碎、水敏性强等难点,通过优化井身结构、采用油基钻井液及Power-V垂钻系统有效解决了上述难点,但针对紫泥泉子组地层钻井液安全密度窗口窄的难题,未有解决方法。针对紫泥泉子组地层钻井液安全密度窗口分析,提出采用精细控压钻井技术,有效控制井底压力在安全钻井作业窗口范围,有效解决南缘霍尔果斯背斜紫泥泉子组地层"漏涌"窄密度窗口的难题,并初步提出了相应的控压钻井技术方案。     

存在井间干扰的页岩气井精细控压技术应用

页岩气井受平台部署模式、开发方式和地质复杂条件的影响,同一平台或邻近平台已压裂井、投产井对待钻井形成"井间干扰",导致待钻井地层压力系统敏感、安全窗口狭窄。文章以N209H29-12井受邻平台压裂返排井N209H7-3井"井间干扰"为例,分析常规手段在处理通井、下套管和固井作业期间的施工难题,针对性地提出了精细控压作业方案。现场试验表明,在常规钻井手段无法正常作业情况下,采用精细控压技术,通过确定井筒压力安全密度窗口,进行合理井筒压力控制,仅用8 h恢复施工,用时12 d完成通井、起钻、下套管、固井作业,漏失钻井液仅188. 9 m3,较前期常规手段减少漏失87. 6%,缩短复杂处理时间98. 9%,控压固井合格率达85. 6%,为解决页岩气井井间干扰复杂处理提供了一条新思路。     

高压气井动态控压固井新技术及应用

随着川西勘探开发向盆周拓展,勘探对象以深部下二叠统、寒武系为主。川西复杂超深井油层尾管固井深度在7 500 m左右,普遍面临纵向上多压力系统、窄安全密度窗口特点,常规尾管固井工艺已不能满足上述井况下环空有效封固。为解决该区块超深井尾管固井漏喷同存难题,针对压力敏感地层开展了动态控压固井技术研究,形成以窄密度窗口固井环空压力控制和防窜水泥浆体系为核心的固井配套工艺,2017年,川庆钻探公司在中石油四川盆地LG70井准114.3 mm控压尾管固井作业中首获成功,有效确保了小间隙、井温高、漏喷同层等复杂井况下的封固质量,并在后续九龙山、双鱼石等构造上超深井固井作业中推广应用,取得良好效果,为窄密度窗口井筒条件下防窜、漏提供了一种切实可行的固井工艺。     

青海油田英中地区全过程精细控压钻完井技术探讨

全过程精细控压钻完井技术是指在钻井、完井过程中,对整个井筒压力进行有效控制与管理的钻完井技术,可有效解决窄密度窗口、压力敏感地层难以克服的溢漏同层、井控风险大以及窄密度窗口地层固井质量等系列复杂问题.从青海油田部署于柴达木盆地英中地区英中三号构造预探井狮63井基本情况出发,重点阐述了下干柴沟组地层裂缝性漏失严重、安全密...     

肯基亚克盐下石炭系高压油气藏防气窜尾管回接固井技术

石炭系碳酸盐岩储层是肯基亚克盐下油田的主力开发层,由于该储层地层压力高,安全密度窗口窄,存在溢漏同层,钻井液和水泥浆之间的密度差小,封固段长,循环压耗高,水泥浆失重严重,环形间隙小,井眼不规则,套管居中度差,造成固井后水泥胶结质量差,易发生环空气窜。为提高水泥胶结质量,该油田采用了防气窜尾管回接固井技术,并采取了一系列配套技术措施。10口井的现场应用表明,防气窜尾管回接固井技术提高了固井质量,解决了环空气窜问题。介绍了该油田防气窜尾管回接固井技术方案、技术措施,并以两口井为例介绍了该油田直井和大斜度井防气窜尾管回接固井的施工程序。     

大北X井盐膏层尾管精细控压固井技术

大北X井是塔里木盆地库车坳陷克拉苏构造带克深区带的一口预探井,该井五开φ177.8+182 mm尾管固井存在纯盐层易发生蠕变、高低压互存,裸眼段长、环空间隙小、套管下入深、钻井液安全密度窗口只有0.03 g/cm3,极易出现上喷下漏、上漏下喷、漏涌交替发生等复杂,为了解决该井固井施工存在的技术难题,尝试实践了精细控压固井技术,通过精确控制井口压力,防止溢流、井漏的发生,采取正注精细控压固井+反挤平推水泥浆的方案,配套防窜压稳和防漏等固井技术措施,安全顺利完成了大北X井固井施工,经CBL/VDL测井,重叠段和裸眼段封固质量合格,管鞋以上200 m封固质量优质,六开降钻井液密度后钻进正常。该技术为窄密度窗口井段安全固井施工积累了经验,并对该区块类似复杂井固井施工提供了借鉴意义。      

顺北一区超深井窄间隙小尾管固井技术研究

顺北一区超深井窄间隙小尾管固井面临水泥环薄弱、注替泵压高、顶替效率低、井下温度高和高压盐水层发育等一系列技术难题,固井质量难以保证。为解决该问题,在总结前期固井施工经验的基础上,完善了井眼准备技术,优化了抗高温防气窜弹韧性水泥浆体系,开展了水泥石密封完整性研究,进行了固井流变学设计及压稳防气窜工艺优化,形成了顺北一区超深井窄间隙小尾管固井技术。该固井技术在现场应用3井次,固井质量良好,后期施工未发生水侵,保证了窄间隙段的长效密封性。顺北一区超深井窄间隙小尾管固井技术,不但解决了该区块的固井难题,还保障了该区块的安全、高效开发。      

东方13-1 高温高压气田全寿命多级屏障井筒完整性设计

东方13-1 气田目的层温度高达141℃,压力系数1.90~1.94 g/cm3,天然气中CO2 含量14.63%~50.04%,属高温高压高含CO2 天然气藏,实际开发中极易造成固井窜槽、油套管强度下降及腐蚀失效,给井筒安全造成隐患。为此设计采用了具有防漏、防窜、防腐蚀、防应变、防温变功能的“5 防”树脂水泥浆体系及油气响应型自修复水泥浆体系,实现全井段水泥封固;并提出了“尾管树脂水泥浆+ 尾管顶部封隔器+ 回接插入密封+ 回接管柱顶部封隔器+ 自修复水泥固井+ 树脂水泥固井”六级屏障设计技术,形成多级屏障的安全系统。现场应用结果表明,东方13-1 气田各生产井?177.8 mm 尾管及回接段固井质量优良, 而且从投产至今,各生产井井口压力监测均未发现有环空带压问题。该套技术可以有效封固高温高压高含CO2 产层,保障从钻完井至后期开发生产整个周期过程中的井筒完整性,降低了环空带压风险。     

井底常压控制压力钻井设计计算

井底常压控制压力钻井(MPD)技术采用专用的控压装备,将井底压力控制在合理的范围内.建立井底常压MPD关于井口回压和钻井液密度的计算模型,运用迭代求解方法进行井口回压和钻井液密度的设计计算.利用该计算模型对克拉201井进行了实例分析,3 314 m处的环空压力对比表明,常规方式下无法设计合理的钻井液密度,采用井底常压法设计可保证环空压力在压力窗口之内;窄压力窗口段的回压和钻井液密度设计结果表明,采用井底常压法设计可安全钻穿2 800 m到目的层的井段,并可减少一层套管,节约建井成本.实例计算结果表明,MPD技术既降低了钻井液密度又满足了环空压力控制的需求,能精确地维持井底压力恒定,安全钻穿窄压力窗口地层,为优化井身结构、减少套管层次提供技术基础.     

窄密度窗口及小间隙超深井尾管固井技术

针对西南油气田超深井五探1井φ168.3 mm尾管悬挂固井存在钻井期间漏失严重,井深、井底温度高,大段盐膏层、油基钻井液与水泥浆污染严重、后期作业井筒温度压力变化影响水泥环密封完整性等难题。采用低密度高强度韧性微膨胀防窜水泥浆体系,通过优化浆柱结构,控制井底动态当量密度与钻进时井底动态当量密度相当的平衡压力固井等配套工艺技术,有效防止了固井施工漏失,解决了水泥浆与油基钻井液污染严重的问题,确保了固井施工顺利,固井质量合格率100%,优质率99.8%,为深井窄密度窗口、油基钻井液固井提供了技术支撑。      

四川盆地窄密度窗口超深井控压固井工艺

四川盆地地质构造复杂,以川西地区为例,井深7000 m以上,安全密度窗口仅0.05~0.08 g/cm3,固井漏失风险高,通常被迫反挤水泥浆补救,固井质量段长合格率仅39.6%。基于此,开展控压固井工艺研究,以川西地区为例,分析了井筒工作液密度、钻井液流变性、顶替排量、环空控压值对固井防漏和顶替效率的影响。研究表明,控压固井前钻井液等井筒工作液密度下调范围宜在0.05~0.08 g/cm3;钻井液动切力宜低于6 Pa;固井顶替排量应不低于22 L/s,即环空返速为0.9m/s,同时顶替后期应根据薄弱层位压力当量密度,采取变排量顶替技术;采用控压下套管工艺和分段憋压候凝技术解决常规下套管工艺和候凝工艺的不足。控压固井技术在四川盆地窄密度窗口超深井应用26井次,创造了多项应用指标记录,最大井深7793 m,最小密度窗口0.05 g/cm3,一次上返率为100%,固井合格率为100%,复杂易漏失井固井质量段长优质率由21.45%提高到44.58%,较好地解决了固井漏失低返问题。