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。     

全橡胶ECP在阶梯式水平井完井固井中的应用

为了开采复杂油藏，采用了阶梯式水平井完井方式。阶梯式水平井完井工艺要求阶梯注水泥封固油、水层和阶梯筛管完井，而普通管外封隔器（ECP）不能应用于水平井的选择性完井。通过改进封隔器结构、选用压差式分级箍和自动灌浆单向阀，调整不同压力级别，选择和改进套管工具附件，完善筛管顶部注水泥工艺,取得了特殊完井固井成功，满足了选择性完井和多方式开采的需要，也解决了阶梯式水平井完井底部低压易漏油层水泥浆污染和水泥浆固死筛管问题。可以进一步推广应用到其他油田复杂油藏的开发中。     

套管水平井测井工艺技术及应用

本文介绍了套管水平井的测井工艺，论述了套管水平井动态监测测井工艺现状、应用环境、特殊设备，以及施工方式等，对适合水平井产出剖面测井的井身结构和管柱要求进行了探讨分析，为水平井动态监测技术发展提供参考。     

川西南高压页岩气井固井技术

川西南页岩气水平井固井存在油基钻井液密度高、黏度大,井眼不规则、套管下入困难,后期压裂对水泥环力学性能要求高等难点。从流体、固井工艺、工具、附件等几方面入手,采用范式旋转黏度计法,优选出QY高密度驱油前置液体系,使用增韧剂配制弹塑性水泥浆体系,水平段使用引鞋"抬头"技术辅助套管下入,并采用旋流刚性扶正器和弹性扶正器交叉使用的方式保证套管居中度,实现螺旋流顶替等技术。经川西南3口页岩气水平井固井试验,施工成功率达100%,水平段固井质量均达到优质,为以后类似井固井提供了参考。     

水平井火驱辅助重力泄油钻井工艺技术

针对水平井火驱辅助重力泄油钻井技术存在的井眼轨迹精细控制、直井和水平井间距的有效控制、套管下入技术、套管防腐技术以及水泥环的抗高温性能等技术难点,从基本原理、井身结构、摩阻以及套管和水泥浆体系优选等方面进行了分析研究。现场试验中,成功控制2井间距离为2.84 m。水平井水平段采用多点控制保证沿油层底部1 m距离平稳前进,并且井斜角大于90°,实钻轨迹完全在靶窗范围内,满足水平井火驱辅助重力泄油试验的要求。     

水平井有限级次套管滑套固井工具研制与应用

为了实现高效分层压裂、提高工具可靠性,需开发水平井有限级次套管滑套压裂工具。与常规固井相比,存在现有胶塞无法满足超大变径条件下水泥封隔、水平段难以有效碰压及单流阀断流等难题。经过室内评价试验及工具结构改进,研制了适合水平井工况的固井胶塞、碰压短节、浮箍浮鞋等装置。结果表明:顺利完成了SP42H套管滑套固井试验,碰压正常,通井发现人工井底符合设计要求,后期压裂施工顺利,可以满足水平井套管滑套固井要求。     

苏里格气田水平井水平段固井技术及应用

苏里格气田水平井完井方式通常分为尾管悬挂或裸眼封隔器完井方式,为配合水平井后期水力桥塞泵送压裂试验,2015年在苏里格气田开展水平井水平段固井试验。该试验水平段套管与井壁之间间隙小,固井存在注水泥浆流动阻力大,施工压力高,顶替效率低,形成的水泥环薄等难点。为保证施工顺利、确保固井质量,防止发生气、水窜,后续井下作业能顺利实施,着手对固井工具及附件、水泥浆体系方面进行研究,形成一套完整的水平段固井技术措施。     

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。     

漂浮下套管技术在吉木萨尔页岩油水平井的应用

漂浮下套管技术主要应用于大位移井和水平井中,它是在套管柱下部封闭一段空气或低密度钻井液,以减轻整个管柱在钻井液中的重量,从而达到减小摩阻、将套管顺利下入的目的。2019年7月新疆油田公司在吉木萨尔页岩油区块进行了首次漂浮下套管技术实验,本文通过理论与实际结合的方法介绍了漂浮下套管技术原理,以及吉木萨尔页岩油J10028-H水平井的漂浮下套管技术方案、各项施工参数和附件的确定,及最后现场下套管、固井施工的作业情况。虽然最后该井由于井壁失稳垮塌造成套管最终没有下至预定位置,但不可否认的是,漂浮下套管技术仍然是大位移水平井及长水平段井下套管作业的有力保障。该井的漂浮下套管技术作业也为新疆油田后期大位移及类似长水平段井的下套管技术提供了现场经验参考。     

套管内开窗侧钻水平井技术的应用

本文介绍了套管内开窗侧钻水平井技术的应用，重点就套管内侧钻水平井设计、井眼控制作了论述，同时介绍了侧钻水平并钻井工艺及完井工艺。并有侧钻水平井施工实例。供开展套管内侧钻水平井技术借鉴。     

松辽盆地徐深1-平2水平井钻井技术实践

针对徐深1-平2井的现状，介绍了该井的井身结构及套管程序、钻井施工情况、主要技术难点和技术措施以及主要技术成果，采用了一套适合8 1/2in井眼水平井施工的钻井技术模式，研究表明该方法是有效的，对水平井现场施工具有重大指导意义。     

薄层稠油水平井防砂完井技术

通过对薄层稠油水平井防砂完井技术进行研究,形成了可关闭注水泥器上部套管固井技术和高强度弹性筛管防砂技术。介绍了辽河油田薄层稠油油藏的特点、防砂技术优选与设计、薄油层水平井防砂管柱结构、完井施工工艺过程和现场应用情况。应用表明,这两项技术工艺简单。施工可靠,使用寿命长,防砂效果好。     

准噶尔盆地吉木萨尔致密油水平井固井技术探讨

通过从完井管柱下入、水平井固井水泥浆及配套固井技术等几方面开展软件模拟分析,配方优化研究,配套固井技术优选等致力于解决吉木萨尔致密油区水平井固井的主要技术难题,经现场应用验证,形成适用于该区块的水平井固井技术。下套管前充分循环洗井并最终采用三扶正器通井保证井眼稳定、顺畅、平滑;造斜段、水平段套管串合理安放刚性扶正器特别是滚轮扶正器有利于有效提高套管居中度及降低套管下入摩阻;通过优化固井施工参数,采用变排量注水泥及替浆,改善注替流态,辅助采用除油前置液及套管漂浮技术有利于提高顶替效率;弹性颗粒加入水泥浆配方进一步增加水泥石弹性韧性,有利于在保证强度要求下降低水泥石弹性模量,适应大型压裂对水泥石强度及韧性要求。     

川西地区小井眼水平井多级压裂技术研究及应用

水平井多级压裂技术是提高致密砂岩气藏单井产能和气藏整体采出程度的有效手段。川西致密砂岩气藏水平井具有井眼小、位垂比大等特点,压裂管柱下入难度大,压裂改造级数受限,实施套管水平井大规模多级数压裂的难度极大。通过改进套管封隔器结构、优化压裂施工管柱,管柱下入井筒顺利,并优化了射孔方式和多级多缝压裂施工参数。该水平井多级压裂技术的应用增加了川西小井眼水平井的压裂改造级数,保证了套管水平井大规模多级压裂的顺利实施。     

页岩气水平井固井技术难点与对策浅析

有效封固页岩产层,避免气体窜漏和稳定气井产量,是页岩气水平井固井的难题。在分析总结页岩地层特征、钻井施工条件及后期完井工艺特点的基础上,指出页岩气水平井固井技术难点主要集中在井壁的稳定性较差、套管安全下入难度大、套管居中度不高、油基钻井液驱替及界面清洗困难、顶替效率不高、后期大型压裂对水泥石性能要求高等方面。针对这些难点,从有效通井、扶正器合理安放保证套管居中、高效前置液技术、采用塑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。现场应用表明,该配套技术提高了水泥环的封固质量。     

基于裂缝诱导应力场的套管应力影响因素分析

水平井分段压裂形成人工裂缝，产生的裂缝诱导应力场影响套管应力分布。为研究在裂缝诱导应力场作用下套管应力影响因素，基于理论公式和有限元分析方法，建立套管应力力学模型和裂缝-地层-水泥环-套管三维有限元模型，借助力学模型验证有限元模型的可行性，模拟岩石弹性模量、套管内壁压力、水泥环弹性模量、地应力变化和施工排量对套管应力的影响，并针对徐深气田实际压裂段进行实例分析。研究结果表明：当岩石弹性模量低于15 GPa时，套管发生塑性形变，套管内壁无压力加剧了套管塑性变形程度；当套管内壁压力为100 MPa时，水泥环软硬程度对套管应力基本无影响；套管应力随着水泥环弹性模量的增大呈现增大的趋势，水泥环泊松比和软硬地层不改变套管应力变化趋势；随着地应力差值的增大，套管应力呈现减小的趋势；施工排量为16 m³/min时，套管存在塑性变形，达到极限施工排量18 m³/min时，套管完全失效。研究成果对压裂段套管的损坏防治具有一定的指导意义。     

温-压作用下水泥环缺陷对套管应力的影响

在页岩气水平井多级分段压裂施工中,由于压裂段固井质量较差,当井筒温度和压力急剧变化时,套管失效风险会大大增加。在现场完井和压裂施工数据基础之上,综合考虑压裂压力和井底温度变化,建立了不同水泥环形态的套管-水泥-地层组合体模型,研究压裂过程中水泥环缺失、压裂压力和温度变化对套管应力的影响。计算结果表明:压裂施工中,当以大排量向井筒内泵入压裂液时,井底温度显著降低;如果施工压力较大、水泥环出现窜槽缺失,则套管会产生应力集中,这将急剧增加套管应力,大大增加套管失效风险。固井质量对井筒完整性至关重要,同时必须将压裂液温度、排量和施工压力控制在合理范围,从而保证压裂过程中套管的安全。     

塔河油田深水平井固井技术

根据塔河油田深水平井井身结构及完井要求，提出了尾管＋筛管结合套管外封隔器、双级箍的管串结构及套管设计方法。针对塔河油田1、2号构造深水平井固井特点，优选出了具有低滤失、零析水、沉降稳定性好的水泥浆体系，提出了提高水平井固井质量的综合技术措施，在该地区7口深水平井的现场应用中取得了较好的应用效果。     

页岩气水平井固井技术难点与措施

有效封固页岩产层、避免漏风、稳定气井产量是水平井改造中的难点问题。通过指出水平井加固的主要技术难点是对水泥环的破坏性较大、水平段下套管难度较大、顶替效率难以有效提升、射孔、压裂对水泥环的破坏等等。针对这些困难,提出了提高页岩气水平井质量的技术措施,如水平井套管下入、水泥浆和水泥石性能设计、顶替效率提升技术、水泥浆性能提升等。为今后页岩气水平井的开发提供参考。     

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。