双级箍固井技术在固2井盐膏层中的应用

固2井的盐膏层纯度高,蠕动能力强,钻进过程中出现憋跳钻、接单根挂卡、起下钻遇阻、遇卡等各种复杂情况,盐膏层蠕变和挤压也会造成套管下入困难,甚至挤毁套管,因此含膏盐层段的固井质量是下一步作业和完井的关键。通过分析该井存在的固井难点,进行了固井套管串结构、水泥浆液柱结构优化及双级箍选型,应用性能优良的盐水水泥浆体系。提高了盐膏层段固井质量。     

伊拉克M油田盐膏层固井技术与实践

伊拉克M油田盐膏层在地下深部高温高压环境下具有极强的蠕变特性,易造成卡钻,固井质量难以保证。为此,分析盐膏层不同轨迹下井眼坍塌和破裂风险,优化定向段轨迹、固井水泥浆配方及施工参数,提高了盐膏层固井质量。实际应用表明,优化后的方案成功解决了M油田乃至中东地区盐下油气藏利用水平井高效开采的多项技术难题,为类似油田开发提供了优化解决方案。     

水平井造斜段盐膏层套管等效应力分析

针对盐膏层蠕变和水平井造斜段耦合作用下套管变形破坏的关键技术难题,采用ＦＬＡＣ３Ｄ有限差分软件建立了弯曲套管－水泥环－盐层三维地质模型,分析了非均匀地应力场条件下井眼曲率、钻井方位以及非均匀地应力对套管等效应力的影响。研究表明,在盐膏层钻水平井时,沿水平最小地应力方位钻进套管更安全;其他条件一定,井眼曲率越大,套管等效应力和位移越大,越容易发生屈服;随着蠕变时间的增加,套管等效应力迅速达到一最大值,最后趋于稳定,１．５年左右达到平衡;当地层受均匀地应力作用时,套管等效应力较小;当套管受非均匀地应力时,套管等效应力增加,且非均匀系数越大,套管所受的等效应力越大。该方法应用于中国西北部某油田盐膏层水平井造斜段弯曲套管损坏分析,完善了盐膏层套管设计理论,为盐膏层井筒安全提供了有力的保障。     

盐下油层水平井钻井技术

为了增储上产，决定应用水平井钻井技术开发塔里木油田YM7凝析气田盐下油气层。由于油气层与上面盐膏层之间的垂距仅有30 m左右，所以侧钻造斜和大部分增斜段（0～70°）要在盐膏层中进行，施工难度和风险很大。对施工难点进行了分析，对井身结构、井身剖面、钻井液进行了优化设计，优选了钻头、钻机，采取了井控、安全下入复合技术套管等一系列技术措施，保证了施工的安全顺利进行。截至目前，该区块已先后完成了4口水平井的施工（除YM7-H1井因盐膏层蠕变造成177.8 mm套管变形导致水平段提前约200 m完钻外，其余3口井均成功完钻），YM7-H11井正在施工中。水平井先后投产后，均获得了较理想的油气产量，达到了预期开发效果。     

胜科1井大井眼及盐膏层钻井技术

胜科1井是中国石化在胜利油田部署的一口重点科学探索井,完钻井深7 026 m，φ339.7 mm技术套管下深2 922.78 m,φ311.1 mm大井眼井段深达4 155 m,采用了阶梯式大井眼结构设计与钻头优选技术,提高了大井眼钻井速度。为解决盐膏层蠕变挤毁套管问题,裸眼段全部使用φ250.8 mm厚壁（壁厚15.88 mm）VM140HCVA进口高抗挤套管,并采用尾管固井技术。针对胜科1井钻井过程中钻遇的大段复合盐膏层、软泥岩、膏泥岩和极易水化膨胀的红泥岩,分析了其蠕变规律,发现胜科1井盐膏层间软泥岩的蠕变速度对钻井液密度具有很强的敏感特性,从而确定对易蠕变缩径的地层采用先释放后平衡地层应力的技术,保证了电测和下套管需要的安全时间。试验表明,钻井液密度提至2.27-2.30 kg/L时,获得了50 h套管安全下入时间,成功完成了下套管和固井作业。     

塔河油田盐膏层固井工艺技术研究

塔河油田盐膏层纯度高、水溶性比较强、蠕动能力强,钻井完井难度相对较大.通过选用KO-140T×15.8mm高钢级厚壁套管,优化井身结构、固井管串结构及水泥浆液柱结构,应用性能优良的盐水水泥浆体系,提高了盐膏层段固井质量,保证了盐下钻探作业的安全.     

阿姆河右岸B区巨厚盐膏层大斜度井安全钻井

为提高单井产能,实现高效开发,阿姆河右岸 Ｂ区块采用大斜度井和水平井钻井。但该区块地质条件复杂,储层压力高、气藏埋藏深、盖层盐膏层厚,存在次生气藏和高压盐水层,大斜度井和水平井的钻井难度大,对钻井液性能和井眼轨迹控制均提出更高要求,需要针对巨厚盐膏层大斜度井定向井段进行优化设计,降低施工风险。文章构建了目标区块钻井的岩盐蠕变模型,计算出了安全钻进时间和钻井液密度,优化了钻井液性能及体系,同时,综合考虑目标气藏埋深、盐膏层稳定性和造斜工具能力,优化了盐膏层大斜度井水平段段长、井眼轨迹和井身结构,确定了盐膏层中上盐层造斜的方案     

阿姆河右岸B区块巨厚盐膏层固井技术

土库曼斯坦阿姆河右岸B区块上侏罗统启莫里阶组地层分布有900～1200m巨厚盐膏层,在钻井和开发初期发生了盐膏层段井径变化大、盐岩的塑性流动、挤毁套管等复杂情况,给钻井和固井施工带来了严重的威胁。在分析盐膏层特点和固井难点的基础上,采用了以下针对巨厚盐膏层的固井工艺技术:①优化套管强度;②检测和控制盐膏层蠕变速度,采用欠饱和盐水水泥浆体系,提高套管的居中度以及根据上层339.7mm套管鞋处地层承压情况,结合环空液柱组合优化注水泥施工参数,在井下不漏失的情况下实现大排量顶替,从而提高顶替效率。以San-21井的巨厚盐膏层固井施工为例,第一级固井采用抗盐两凝欠饱和盐水水泥浆体系;缓凝水泥浆密度设计为1.94g/cm3,封固井段为2267～2800m,快干水泥浆密度设计为1.97g/cm3,封固井段为2800～3614.92m;盐膏层厚1138m,固井质量优良。     

阿姆河右岸B区复杂地层大斜度井和水平井钻完井技术

通过对已钻直井的实钻资料研究,分析总结出该区域地质特点及大斜度井钻井施工难点,通过井身结构与井眼轨迹优化,优选穿越长段盐膏层的钻井液体系及配方,研究成果已在该区域钻成8口大斜度井,钻井成功率100%,经测试产量为该区域直井的2~3倍。通过实钻作业形成了该区域大斜度井/水平井的井眼轨迹控制及复杂盐下气藏安全钻井技术;解决了巨厚盐膏层使用高密度钻井液情况下的定向钻井技术难题;实践了在使用高密度钻井液,喷漏同存、处理困难复杂情况下的完井方式,形成了巨厚盐膏层及高压含硫产层大斜度井特色钻完井技术,目前大量推广的大斜度井正在施工。大斜度井和水平井钻完井技术为该项目地区实施"稀井高产、少井多产"的开发方案提供了可靠的技术支撑和产能保障。     

中国攻克盐膏层钻井世界难题

长江大学楼一珊教授介绍，地层深处的盐膏层在高温高压环境下具有极强的蠕变特性。由于它的蠕动变形，常常导致卡钻，无法保证固井质量，还会造成套管的非正常受损。盐膏层钻井卡钻和套管损坏，影响石油钻井。统计显示，在盐膏层地区钻井的事故率高达50％，是常规地层的3～5倍。     

页岩气水平井固井工具配套技术

为满足页岩气水平井固井作业特殊需要,针对页岩气水平井套管下入困难、水平井眼套管居中度差以及高压固井套管浮箍浮鞋关闭不严等问题,研制了专用的套管安全下入引导工具、水平井专用套管扶正器以及井底关闭专用工具。详细描述了这些固井工具的结构原理和性能特点,给出了其技术参数和适用范围。结合涪陵页岩气水平井实际情况进行了固井工具配套技术研究,介绍了专用固井工具的现场应用情况。现场应用结果表明,所开发的专用固井工具能够满足涪陵页岩气水平井固井施工的需要,建议根据不同井况推广使用。页岩气水平井固井工具的研制成功对于确保固井质量和满足页岩气开发的需要具有积极的意义。     

HFY油田高压盐膏层固井技术

针对伊拉克HFY油田?244.5 mm套管高压盐膏层封固段长(2 000 m左右)、孔隙压力高(2.15~2.20 g/cm3)、安全固井窗口窄(0.08 g/cm3)、封固段温度低(30~70℃)等特点,以及前期固井中存在的问题开展实验研究,确定了密度为2.28 g/cm3的抗盐高密度水泥浆最佳盐掺量为10%~15%(BWOW),根据加重剂的特点及紧密堆积可压缩堆积模型、固相需水量的计算及实验评价,确定该密度下加重剂赤铁矿与BCW500S的合理组成(4∶1)及掺量(80%~83%(BWOC)),引入了抗盐羧酸盐类分散剂,优化降滤失剂的掺量从10%降至6%~8%(BWOW),形成的HFY高密度抗盐水泥浆体系具有浆体稳定性及流变性能好、稠化时间可控、低温下早期抗压强度发展快等特点,结合固井方案的优化,实现了?244.5 mm套管固井由双级固井简化为单级固井,且固井质量显著提高。28口井的成功应用表明该项技术较好地解决了窄密度窗口高压盐膏层的固井难题。     

胜科1井盐膏层段套管安全可靠性分析

胜科1井为东部油田第一口井深超7000m的科学探井。三开井段有两组流变性较强的软泥岩和盐膏层段,邻井郝科1井因盐膏层的蠕变导致φ244.5 mm套管挤毁变形而被迫完钻。从套管柱强度设计、套管磨损与剩余强度和套管安全下入3个方面分析了盐膏层段套管的安全可靠性。分析与现场实践均表明：济阳坳陷东营凹陷深层盐膏层套管抗挤毁强度设计中,计算套管外挤力时管外压力应按上覆岩层压力计算,管内压力应按全漏失面计算;按缺陷套管推导出的磨损后套管剩余强度计算模型是可行的;为保证套管柱下至设计井深,应根据盐膏层的蠕变速度选择钻井液密度,以减少钻井过程中可能出现的各种井下复杂情况。     

塔河油田TK1110X井盐膏层钻井液技术

TK1110X井盐膏层顶界面井深5 197 m,下φ244.5 mm套管封住盐上井段,盐膏层段采取专封专打.该井在钻进盐膏层井段时,选用了抗温、抗盐性强,润滑、防塌能力好的欠饱和盐水聚磺钻井液体系,有效抑制了盐膏层的蠕变和坍塌,在钻井过程中未发生井下复杂情况,安全钻穿厚200 m的盐膏层,经过2次扩孔、2次电测,顺利下入夺206.4 mm套管,在固井过程中未发生漏失等复杂情况,固井质量优.整个盐膏层井段施工周期比设计施工周期缩短了12.2 d.详细介绍了该井钻井液体系的优选、体系转换及现场维护处理措施.     

江汉油田盐膏层套管损坏原因分析

江汉油田潜江组盐膏层比较发育,盐层在纵向上与泥岩组成的韵律层多达82个,存在多套压力层系,构成了潜江组复合盐膏层。由于盐膏层井径不规则,固井时水泥浆容易窜槽,导致固井质量差,油、水井套管较易损坏。为确保油田产量,每年需在同区块钻相应数量的调整并以补充因套管损坏等原因报废的井。针对套管损坏的状况,在广泛调查的基础上,运用地质力学的方法,从地质力学及岩石特征、盐膏层套管柱设计、注水泥质量因素等方面分析了套管损坏的原因及作用机理,提出了改进意见及采取相应的措施,为盐膏层蠕变评价和正确设计套管提供了理论依据。     

江汉油田盐膏层套管损坏原因分析

江汉油田潜江组盐膏层比较发育，盐层在纵向上与泥岩组成的韵律层多达82个，存在多套压力层系。构成了潜江组复合盐膏层。由于盐膏层井径不规则，固井时水泥浆容易窜槽，导致固井质量差，油、水井套管较易破坏。为了确保油田产量，每年需在同区块钻相应数量的调整井以补充因套管损坏等原因报废的井。在广泛调查的基础上，运用地质力学的方法，全面系统地分析江汉油田套管损坏的原因及作用机理，为盐膏层蠕变评价和正确设计套管提供了理论依据。     

川东深层盐膏岩蠕变特性实验研究

埋藏深度较深的盐膏层受到高温和较大地应力的作用,会表现出塑性特性,在井眼钻开后发生蠕变,引起阻卡、套管变形等问题.掌握盐膏岩的蠕变参数是进行钻井液密度设计和套管选材的基础工作之一.通过对普光气田3 920～3 950 m盐膏岩进行蠕变实验,表明该气田深层盐膏岩蠕变规律符合Heard模式,并得出了Heard模式下的蠕变参数.根据力学模型分析,若在盐膏岩层段采用饱和盐水钻井液体系,保证钻井安全条件下需要较高的钻井液密度.     

秋南1井φ206.4mm超深小间隙长封段尾管固井技术

秋南1井四开井段采用φ215.9 mm钻头钻至井深6 476 m,钻进中存在钻井液密度大、环空间隙小、盐膏层蠕变严重、井底温度高、井下压力大、压力窗口窄和封固段长等难点。在详细分析主要固井难点的基础上,采用了尾管固井的方式,选择了贝克休斯公司的HMC型液压悬挂器及其工具附件,优选了高密度抗盐双凝水泥浆体系,并使用固井设计软件对该井尾管固井进行了详细的设计,制定了主要的技术措施。现场施工顺利,固井质量合格,达到了封固盐膏层、保护套管的预期目的。     

YM21C井盐膏层小间隙水平井尾管固井技术

YM21C井是一口老井开窗侧钻水平井,地层复杂,裸眼段存在盐层、盐膏层及膏泥岩、泥膏岩、泥岩互层,井壁脱落、掉块、缩径严重;由于调整靶标和盐膏层长期划眼,出现了3个不同B点的井眼叠加现象;井斜变化率大,大狗腿及键槽井段多,井眼质量差,起下钻阻卡严重,多次处理卡钻事故;为了平衡支撑盐膏层,钻井液采用饱和盐水钻井液体系,密度由1.45提至1.60g/cm3,划眼过程中,井下发生失返性漏失;因井下复杂,未完井电测,下入φ127mm尾管至目的层顶部,套管卡死.为了完成复杂井下条件下的尾管固井,依据固井液密度差的浮力效应,液体胶凝强度差的拖曳和黏性推移作用及有效接触时间的作用原理,采用欠饱和盐水水泥浆和黏性隔离液体系,完成了小井眼尾管固井作业.     

秋南1井Ф206．4mm超深小间隙长封段尾管固井技术

秋南1井四开井段采用Ф215．9mm钻头钻至井深6476m，钻进中存在钻井液密度大、环空间隙小、盐膏层蠕变严重、井底温度高、井下压力大、压力窗口窄和封固段长等难点。在详细分析主要固井难点的基础上，采用了尾管固井的方式，选择了贝克休斯公司的HMC型液压悬挂器及其工具附件，优选了高密度抗盐双凝水泥浆体系，并使用固井设计软件对该井尾管固井进行了详细的设计，制定了主要的技术措施。现场施工顺利，固井质量合格，达到了封固盐膏层、保护套管的预期目的。