偏心式滚轮套管刚性扶正器的研制及应用

应用套管扶正器使套管居中,仍是当今提高水平井、大斜度井固井质量的重要技术措施。针对常用套管扶正器使用过程中存在的问题,分析了扶正器在水平井眼内移动时的受力状况,研制了偏心式滚轮套管刚性扶正器。介绍了该工具的偏心式结构及通过 2种旋向扶正棱自动旋转调整扶正方位的工作原理。室内及现场试验结果表明,该工具能够有效提高水平井套管在井眼内的居中度,有利于提高水平井和大斜度井的固井质量。     

TK122H井复合尾管固井技术

由于塔河油田开发需要,要求对三叠系水平井的水平井段进行封固。水平井下套管摩阻大,大斜度井段易形成岩屑床,加之要求D177．8mm套管下至A点附近和井眼轨迹复杂,将尾管下到位的难度大;水平井段蹩压坐桂、碰压困难。大斜度井段井径不规则,套管在水平井段和大斜度井段的居中度低,顶替效率差;水泥浆在水平井段,自由水极易聚集在井壁上侧形成连续的水槽或水带或低边水泥颗粒的沉降窜槽,不能有效封固;钻井液中混油的比例高,影响水泥浆的胶结质量。通过TK122H井的复合尾管封固水平井段的固井施工术难点分析,从井眼准备、管串结构、固井液设计等方面提出该井复合尾管固井技术措施。现场实践取得了较好效果,为复合尾管水平井段封固提供有益的参考。     

水平井固井液压扶正器的研究与应用

水平井固井时套管往往偏向下井壁,居中度差,固井后形成的水泥环薄厚不均,导致水平井固井质量差,严重制约了水平井优势的发挥。现场多使用扶正器来提高套管居中度,但是常规扶正器存在外径大、下入困难、破坏井壁的问题,为此专门研制开发了水平井固井液压扶正器。该工具原始外径小、下入安全,膨胀后外径大、扶正能力强,能够显著提高水平井套管的居中度,扶正器上的扶正片能够对固井水泥浆产生扰流作用,大大提高了水平井的固井质量。该类扶正器现场应用简便,不影响正常的施工程序,在胜利油田进行了多口井的现场应用,效果显著。     

井楼油田超浅层大位移水平井固井技术

为了满足井楼油田超浅层大位移水平井开发技术要求,对超浅层大位移水平井固井技术进行了科研攻关,对影响固井施工安全和固井质量的因素进行了详细分析和室内试验。现场应用表明,该技术较好地解决了套管入井困难、低温水泥浆体系筛选困难、套管在水平井段不易居中、水泥浆顶替效率低等难题,确保了固井施工安全和固井质量,该超浅层大位移水平井固井技术满足了井楼油田一、二区开发的需要。     

普光气田整体固井工艺技术

普光气田是国内首个投入开发的海相气田,具有高温高压高含硫的特点,同时存在地层复杂、气窜、漏失、长裸眼小间隙、大斜度和水平井以及存在盐膏层等几乎所有固井中可遇到的技术难题,固井难度国内罕见。通过分析储层特性和单井井况,优选了防腐防气窜水泥浆体系,应用分段压稳设计模型进行水泥浆柱结构设计,同时采取高抗挤低密度水泥浆技术、正注反挤工艺、水平井提高顶替效率等措施,形成了普光气田高含硫气井固井综合技术。现场应用表明,固井质量得到了保证,满足了普光气田开发的要求。      

冀东油田水平井固井技术

提高水平井固井质量以适应油田进一步勘探开发的要求是钻井工程研究的一项重要课题,分析了水平井固井存在的套管安全下入、替净、自由水、泥浆混油、套管居中、井眼条件等技术难点,对水泥浆和前置液体系、套管的安全下入、套管居中等技术进行了研究,通过优选水泥浆和前置液体系解决了替净、自由水、泥浆混油问题;对套管下入的理论校核和现场模拟解决了套管的安全下入问题;对扶正器的合理选型和科学加入解决了套管居中问题,通过采用合理的技术措施提高了冀东油田水平井的固井质量,在现场实践中取得了显著效果,形成了系统、成熟的水平井固井技术,对冀东油田水平井固井质量的提高具有重要的指导作用.     

膨胀型零游离水水泥浆性能评价

大斜度井及水平井固井后水槽的形成及微间隙的存在,为油、气、水窜流提供了通道,针对大斜度及水平井固井的特殊性,研制出一套适合大斜度井及水平井固井的整体质量及稳定性好的膨胀型零游离水水泥浆体系,以弥补环形空间封固质量较差的问题.该体系能有效地控制水泥浆的游离水和水泥浆凝结的收缩,使水泥浆具有良好的稳定性能和较强的防气窜能力,是大斜度及水平井固井防气窜效果较好的浆体;同时该体系还具有低失水、流变性能好、水泥石质量均匀和强度高等特点,具有强的实用性和广阔的应用前景.     

大斜度定向井固井技术研究与应用

大斜度定向井存在完井下套管困难且管柱难以居中、水泥浆游离水向上漂浮形成高边水带、顶替效率低等问题,严重影响固井质量.为此,试验研究出了适合河南油田大斜度定向井的水泥浆体系,优选出了套管扶正器,及提高顶替效率的工艺措施.现场应用表明,新的配套技术措施保证了固井质量合格率.     

楚28平1井固井技术

楚28平1井原设计为水平井,由于地层原因提前完钻,成为大斜度定向井.完钻井深为2990m,最大井斜角为85.01°,井底水平位移为390.33m.针对大斜度定向井固井的难点,优选了G级水泥加入10%微硅作为基础材料,再加入适量的降失水剂、减阻剂、早强剂和膨胀剂等组成水泥浆体系.该水泥浆体系失水量小于50mL,游离液为0,水泥浆的密度差甚微,稳定性能好,且稠化过渡时间短,防窜性能优良.同时,在施工过程中,优化了钻井液性能,提高了套管居中度,采用驱油型冲洗液和套管漂浮等技术,提高了水泥浆的顶替效率和水泥环的封隔效果,保证了大斜度井的固井质量.     

大斜度井、水平井固井水泥浆稳定性探讨

针对大斜度井及水平井特点，对于如何提高水泥浆稳定性，减少大斜度井段和水平井段高边水窜槽和低边固相沉淀，提高封固质量等进行了探讨，并介绍了大斜度及水平井固井水泥浆自由水试验和沉降试验的新方法。     

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...     

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。      

泾河油田水平井固井难点与对策研究

泾河油田地层承压能力低,固井过程中易发生水泥浆漏失,导致水平井固井质量较差。在分析固井技术难点的基础上,通过室内和现场试验优化了GSJ水泥浆体系,基于地层压力与破裂压力确定了环空浆体结构,优选了扶正器类型并优化了其加放位置,采用了加长胶塞、树脂滚轮刚性旋流扶正器和关井阀等工具,并采用"紊流+塞流"复合顶替工艺,以降低漏失风险、提高固井质量。室内试验表明,GSJ水泥浆体系具有良好的性能,尾浆API滤失量小于20 mL,过渡时间15 min,水泥石12 h抗压强度达19.0 MPa,模拟套管居中度大于72.5%。该固井技术在泾河油田18口水平井进行了现场应用,水泥浆全部返至地面,固井优良率达100%。现场应用表明,该固井技术解决了泾河油田水平井固井难题,提高了固井质量,为后期分段压裂提供了良好的井筒条件。      

液压式套管扶正器在侧钻水平井中的应用

常规侧钻水平井造斜段及水平段完井管柱居中困难,导致固井水泥环厚度不均,质量较差,易发生出水、出砂等问题,进而致使侧钻水平井生产寿命较短,严重影响了单井产量。现场多使用扶正器来提高套管居中度,但是常规扶正器存在扶正效果差、破坏井壁等问题,为此研制了液压式套管扶正器。该工具原始外径小、下入安全,膨胀后外径大、扶正能力强,能够极大地提高侧钻水平井完井管柱的居中程度,改善固井质量,延长侧钻水平井的生产寿命,提高产量和效益。该类扶正器现场应用简便,不影响正常的施工程序,在辽河和冀东油田进行了多口井的现场应用,效果显著。     

Tesco旋转套管固井工艺和应用评价

旋转套管固井是钻完井作业中提高套管固井质量最有效的手段之一。介绍了Tesco顶驱旋转套管固井工艺以及地面配套设备和井下套管固井附件; 描述了Tesco旋转套管固井工艺在现场的施工。对采取常规固井方式的井和采取Tesco旋转套管固井工艺的井进行了固井质量的评估和对比,与常规固井工艺相比,旋转套管固井工艺在定向井和水平井中具有提高固井质量的优势。建议我国加快技术研发,尽快掌握旋转套管固井技术,提高固井质量。     

水平井尾管固井技术及其在苏里格气田的应用

针对水平井长水平段尾管固井存在的尾管下入困难、尾管居中度不易保证、环空间隙小、高边自由水窜槽和低边泥浆窜槽等技术难题,在试验研究的基础上,总结出提高水平井尾管固井质量的实用技术：①选用沉降稳定性好、低失水、零析水、防气窜的水泥浆体系;②选用黏滞性前置液,使环空浆柱结构的密度成梯度（ρ_钻井液＜ρ_前置液＜ρ_水泥浆）分布,确定环空前置液流态达到紊流状态的合理施工排量,可以更好地清洁井眼,提高顶替效率;③模拟尾管刚度通井,采用单铣柱、双铣柱和三铣柱3种钻具组合分别进行3次通井,破坏井眼低边“死泥饼”,消除井眼不规则带来的阻卡,确保尾管顺利下入到位;④合理选用及安放扶正器,保证套管居中度达到67%。在苏里格气田苏5区块进行了2口水平井尾管固井实践,结果表明：固井合格率分别达93.78%和99.83%,优质率为70.93%和81.88%,为该区增产改造提供了技术保障。     

页岩气水平井固井技术难点分析与对策

页岩气储层多为低孔低渗,需要采取压裂等增产措施沟通天然裂缝,所以对固井质量的要求很高。对页岩气水平井固井面临的套管下入与居中度、油基钻井液有效驱替和大型压裂对固井胶结质量的影响等技术难题进行深入分析,从有效通井、套管居中、套管漂浮固井技术、高效洗油冲洗液、采用弹韧性水泥浆体系等几个方面提出了提高页岩气水平井固井质量的技术对策,为今后页岩气水平井固井提供借鉴。中图分类号:文献标识码:A     

复合套管固井在川西水平井中的应用

针对水平井固井套管下入、居中、清除岩屑床、水泥浆失水及析水等问题,提出在水平段采用筛管、管外封隔器、复合套管固井技术,在川西JS 8H井复合套管固井应用中,较好地解决了水平段以上井段因重力作用,套管紧贴井眼下侧而形成窄环空,导致在注替水泥浆过程中井眼下侧的滤饼及钻井液顶替效率较低,易形成窜槽,影响固井质量等难题。同时还满足了完井、储层保护等的要求。该固井技术在川西水平井中的成功应用,为今后类似的水平井完井方式提供了可借鉴的经验。     

高强度低密度水泥浆固油层技术

常规低密度水泥浆固井中存在水泥石抗压强度低、水泥浆游离液含量大、浆体稳定性差等突出问题,满足不了油层固井需要。为保护油气层、提高固井质量,通过深入研究,从筛选和优化水泥、外掺料及配伍外加剂入手,开发了高强度低密度水泥浆体系;并通过采取新工艺、强化技术措施,有效解决了油层固井中遇到的一系列问题,在中国科探1井、4000 m以上深井、煤层气井以及浅层稠油井等40余口井进行了油层固井作业,固井一次成功率100%,质量优良率90.5%,达到了满意的效果。     

利用预应力固井方法预防水泥环微环隙研究

深层页岩气水平井环空带压问题较为普遍,套管-水泥环界面处微环隙是导致环空带压的主要原因。针对该问题,运用力学实验手段和数值模拟方法,分析了预应力固井条件下微环隙的产生与发展,明确了不同预应力条件下水泥环耐受压裂段数。结果表明:套管内压越小,水泥环保证密封完整性时可承受的循环载荷次数越多;循环载荷作用下微环隙宽度为30.89μm是发生气窜的临界值。预应力固井显著降低了初次塑性变形量,增大了塑性变形增量;考虑预应力作用下套管产生的径向预应变,预应力固井技术显著降低了微环隙的宽度,增加了多级压裂过程中水泥环密封完整性的耐受压裂段数。预应力值越高,微环隙出现前的耐受压裂段数越多;压裂段数相同的情况下,预应力越大水泥环微环隙越小。现场应用结果表明,采用预应力固井技术及低弹性模量水泥浆,可以有效缓解深层页岩气水平井套管环空带压现象。研究结果可为页岩气水平井固井提供技术支持。