小井眼提速钻井液体系

小井眼钻井由于自身特点如环空间隙小等,对钻井工艺和钻井液性能提出了更高的特殊要求,不断提高钻井速度是钻井作业的一直追求,其中钻井液的作用至关重要。通过室内实验,研究出了针对小井眼钻井提速的钻井液配方,优选出了适合小井眼提速钻井液体系的增黏剂PLUS+流型调节剂、降滤失剂HFL-X+SPNH、提速剂HDS以及用甲酸钠和重晶石联合加重的方式。提速剂HDS是室内研制的,其具有良好的防黏附聚结能力和降低亚微米颗粒含量的效果。结果表明,该小井眼提速钻井液具有良好的润滑性、抑制性以及提高钻井速度的效果。现场应用结果表明,小井眼钻井液可以较好控制循环当量密度,并且具有显著的提高机械钻速的效果,能够满足小井眼钻井的要求。      

适合小井眼单通道井固井水泥浆体系研究

小井眼单通道井将小井眼钻井技术与单通道井技术相结合,由于环空间隙小以及只有一个油管通道的特点,在固井中对水泥浆的性能及安全性提出了更高的要求。通过室内比较研究,针对小井眼单通道井固井的特点,提出了一套用D级水泥配制的低黏聚合物水泥浆体系,该体系流变性能好,滤失量小,零自由水,稳定性好,密度和稠化时间可调,韧性好,安全性能好,能满足小井眼单通道井固井对水泥浆的各项要求,具有良好的应用前景。     

国内外小井眼固井技术研究现状

由于小井眼井可显著降低钻井成本,因此在国内外应用较广。但小井眼井具有井眼尺寸小、环空间隙小的特点,所以小井眼井固井难度较大,这限制了小井眼井的推广应用。为促进小井眼井固井技术的发展,在总结小井眼井钻井与固井特点的基础上,分析指出其固井技术难点主要集中在套管居中度不高、环空摩阻大、顶替效率低、水泥环力学性能要求高、施工工艺设计困难和工具简单等。对国内外在小井眼井固井的研究现状进行了综述,在分析水泥浆体系、套管居中技术、环空间隙问题、扩眼工具和施工工艺的研究现状的基础上,指出现有技术的不足在于水泥浆技术不成熟、固井工具缺乏现场应用,施工工艺自动化程度低等。为此提出了提高小井眼固井质量技术建议,包括提高套管居中度技术、套管安全下入技术、水泥浆性能技术、随钻扩眼技术和施工工艺技术等。     

塔河油田小井眼侧钻水平井钻井液技术

小井眼钻井特定的井眼结构与钻井工艺条件决定了其环空水力学与常规井眼有较大区别,因此其钻井液技术也具有一定的特殊性。在选择小井眼钻井液的合适流变模式的基础上,分析了小井眼窄环空间隙对钻井液技术的特殊要求,提出了实现小井眼钻井的钻井液技术参数和措施;并且通过对塔河油田侧钻小井眼TK209CH水平井的钻井实践,进一步论证了小井眼钻井中钻井液参数合理选择的必要性。     

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随着石油天然气勘探开发的发展，近年来钻井后期采用小井眼完井日益增多，由于环空间隙太小（５．５～１２．５ｍｍ），固井作业难度大，固井质量很不理想，难以满足产层改造工艺的要求。为此提出了从改善井眼条件、套管串结构和工具附件、水泥浆性能、注水泥工艺技术措施出发提高小环空间隙井眼固井质量的观点和以下建议：①钻井液性能要满足小环空间隙井眼固井的要求；②搞好团井前的准备工作；③设计套管柱结构时，要考虑井眼环空间隙过大和过小的影响以及工具附件的改进和应用。     

深井超大环空小井眼安全钻井技术研究与应用——以蓬莱气区DB-1井为例

川渝地区因地质情况非均质性较强，在设计时为增加深井段、超深井段处理复杂的手段，通常采用备留一层技术套管封隔可能出现的、处理难度较大的复杂，若钻井施工比较顺利，备用套管未使用时，则会出现深井超大环空小井眼钻完井方式。若是目的层钻井液密度窗口窄，易漏、易塌，堵漏防塌难度大，钻完井作业则易发生卡钻事故。文章为了保障此类井的安全钻井，以蓬莱气区DB-1井为例，在分析了超大环空小井眼钻井难点——井筒清洁能力差及井漏预防和处理难度大，致使钻完井过程中易卡钻的基础上，研究制定了深井超大环空小井眼钻完井技术方案，通过优化钻井参数、钻井液性能、小井眼钻井工艺措施，形成了DB-1井深井超大环空小井眼安全钻井技术。现场应用后，DB-1井超大环空小井眼实现了安全钻完井作业，顺利完成了该井的钻探任务，对同类井安全钻井具有较好的指导意义。     

小井眼环空循环压耗计算

小井眼钻井的技术关键是环空水力学。小井眼钻具外径与内径之比较大,环空间隙较小,引起环空压耗、钻井液流变性发生较大变化,许多常规钻井中可忽略的因素在小井眼中却显得尤为重要。用Her-schel-Bulkley模式描述钻井液的流变性,考虑钻柱偏心和旋转对钻井液在环空和钻柱内流动的影响,导出了计算小井眼环空循环压耗的模型,将所建立模型和传统方法的计算结果与实测数据比较表明,该模型具有较高的精度,可以满足现场作业的要求。     

纤维增韧小井眼水泥浆性能研究

由于小井眼环空间隙小的特点,小井眼固井较常规井眼固井有更大的难度,对水泥浆提出了更高要求。文中研究了由改性纤维XW-5构建的密度为1.50,1.85,2.00g·cm^-3的水泥浆的性能。结果表明,该水泥浆流变性好,滤失量控制良好,浆体稳定性好,稠化过渡时间短,早期抗压强度高,抗冲击功和抗折强度高,且具有很好的防漏效果,能够满足小井眼固井要求。     

小井眼环空循环压耗计算

小井眼钻井的技术关键是环空水力学。小井眼钻具外径与内径之比较大，环空间隙较小，引起环空压耗、钻井液流变性发生较大变化，许多常规钻井中可忽略的因素在小井眼中却显得尤为重要。用Herschel—Bulkley模式描述钻井液的流变性，考虑钻柱偏心和旋转对钻井液在环空和钻柱内流动的影响，导出了计算小井眼环空循环压耗的模型，将所建立模型和传统方法的计算结果与实测数据比较表明，该模型具有较高的精度，可以满足现场作业的要求。     

小井眼环空压耗的室内试验研究

小井眼环空水力学与常规井区别很大。在室内小井眼环空实验架上对小井眼环空压力损失进行了试验研究。模拟环空钻井液返速、钻柱旋转速度、钻柱偏心弯曲程度、钻井液性能和钻具接头等对压耗的影响,取得上千组试验数据。试验结果表明:随环空返速增加,小井眼环空压耗增加很快;在转速较低时随转速增加压耗反而有所下降,但下降幅度很小,在转速较高时钻柱旋转时压耗的影响很大;随偏心度增大,环空压耗降低;随环空间隙减小,压耗对钻柱旋转变得更为敏感;随钻井液幂律流性指数增加,环空压力损耗增大;随宾汉塑性粘度增加,环空压耗增加;随钻井液密度增加,环空压耗增大;钻具接头对小井眼环空压耗的影响很显著。     

利用扩孔方法提高侧钻小眼井的固井质量

研究了造成侧钻小井眼井固井质量低、寿命短的主要原因,介绍了所采取的措施和扩孔施工工艺。现场实践证明,侧钻后对小井眼进行扩孔,可以迅速去掉钻井过程中形成的污染带,降低钻井液侵入油层的深度,减少对油层的污染,提高油井产量。扩孔后井壁上形成的滤饼薄且致密程度低,易于在固井时冲洗掉,可以有效地提高第2界面的固井质量,减少后期的油气水窜。扩孔加大了环空间隙,固井后水泥环厚度和强度增大,可以延长侧钻小井眼油井寿命。     

小井眼微间隙井完井技术

采用φ139．7mm小井眼礅间隙钻井施工可以降本增效，但其完井作业具有特殊的技术要求，间隙小，施工压力高成了制约这类井固质量的因素。作者在分析小井眼微间隙完井技术难点基础上，从井眼轨迹控制及完钻后的扩眼，钻井液性能的控制、使用低失水微膨胀抚气窜性能好约水泥浆体系、尾管的下人及悬挂拨术等方面，阐述小井眼微间隙完井的关键技术及现场实施的经验总结。     

提高侧钻小井眼段固井质量技术措施

文章分析了辽河油田侧钻井固井质量差、寿命短的原因以及解决方法;介绍了提高侧钻井小井眼固井质量理论成果和综合技术措施,并从小井眼与套管环空间隙、微台阶扩孔技术、小井眼固井技术、固井配套工具等方面展开了具体论述;通过理论研究与现场应用,形成了适合辽河油田特点的提高侧钻井固井质量配套工艺技术。     

大庆油田侧钻小井眼水平井固井施工压力设计与应用

针对大庆油田侧钻水平井环空间隙比常规井眼和小井眼环空间隙小得多、侧钻水平井尾管内径小，这样造成循环摩阻大，固井施工压力高，固井质量不易保证的实际，开展了注水泥设计，确立了环空压耗与井眼长度的关系及钻井液性能对压耗的影响。通过偏心环空时的压降计算施工压力研究及注替过程的速度、压力分析，开发与应用了侧钻水平井固井施工设计软件。通过两口井的实践，证实了设计的可靠性，地面施工一次成功。     

小井眼环空水力学评述

讨论了小井眼环空水力学中的环空压耗的理论及其主要影响因素,导出了环空压耗的具体表达式,描述了库特流、戴劳旋涡和戴劳数等流变模式,钻具的各种运动形式,钻井液粘滞性及流变性对环空压耗的影响。小开眼钻具外径与内径之比(k值)较大,环空间隙较小,引起环空压耗、钻井液流变性、流态发生较大变化,许多常规钻井中可忽略的因素在小井眼中却显得尤为重要。     

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川渝东部地区由于钻井地质情况复杂，钻井成本高，大部分井完井井身结构设计为Φ152.4 mm井眼下Φ127 mm套管固井完井。川渝东地区碳酸盐岩深部地层井眼扩大率较小，一般在2%～5%，实际井径一般在Φ152 mm～Φ158 mm以内，在Φ152.4 mm井眼下Φ127 mm套管环空间隙小，长期以来固井优质率一直徘徊在20%左右，层间封隔质量难以保证。较低的固井优质率难以保证完井作业中的酸化、压裂质量和油气生产作业。为此，文章认真分析了小井眼固井质量低的主要原因是环空间隙值较小。为提高小井眼固井质量，开展了提高小井眼井径扩大率研究，对于全面钻进井段开展双心钻头、取心井段采用扩眼器提高井径扩大率研究，使小井眼井径扩大率达到10%以上、实际井径达到165 mm以上，保证和提高了小井眼的固井质量，固井优质率达50%左右。     

定向随钻扩眼技术在塔河油田侧钻水平井中的应用

针对塔河油田井身结构侧钻开孔尺寸受限、固井环空间隙小、地层压力系统复杂等难点,决定采用斜向器开窗侧钻定向随钻扩眼技术,与膨胀管和小井眼水平井钻井技术相配套结合,同时验证定向随钻扩眼技术在塔河油田深井应用的可行性。定向随钻扩眼技术可在套管尺寸不变的情况下,增加套管环空间隙,扩大井眼尺寸,提高固井质量,给后续的完井和采油作业提供有利条件。     

小井眼钻井技术研究及在苏东区块的应用

小井眼钻井在苏东区首次应用,无施工经验可以借鉴,同时由于井眼尺寸较小,常规井钻井施工参数不适合小井眼钻井;本文结合小井眼钻井技术难点和苏东区块地层特点,得出苏东区块小井眼钻井难点,并且针对这些难点,结合苏东区块常规井二开两趟钻技术,提出了优选高效钻头、螺杆、钻具组合,优化井身剖面、钻井液性能、水力参数、井眼轨迹控制等技术措施,形成一套适合苏东区块小井眼钻井技术参数以及配套工艺,实现小井眼钻井快速钻进。     

适合小井眼固井的韧性水泥浆体系室内研究

小井眼固井,由于环空间隙小,环空循环压耗较大,顶替效率低,封固质量往往难以保障。为克服小井眼固井诸多难点,室内研究构建了一套由G级水泥与聚合物、弹性乳液GR1、纤维以及空隙支撑材料MX共同构成的韧性水泥浆体系。室内对该水泥浆体系的性能进行了系统的试验研究,水泥石抗冲击强度较高,具有良好的稳定性和抗温性,80~150℃范围内水泥浆稠化时间可任意调节;经综合性能评价发现,该水泥浆能够很好地满足小井眼固井作业需要,具有良好的应用前景。     

小井眼钻井技术在页岩气井的实践与认识

随着南川页岩气田的持续开发，井位部署逐步向地质构造复杂区拓展，钻井难度及降本压力也在逐渐增大。以JY20XHF井为例，该井前期由于二开钻遇志留系小河坝组裂缝发育地层，与目的层龙马溪组处于同一裸眼井段，存在“上漏下垮”现象。为实现该井高效完井，应用尾管封隔上部易漏层，采用?152.4 mm(6 in)小井眼钻进目的层。而小井眼钻井存在环空间隙小、井下压力波动大、井眼携砂困难、定向工具面不稳及固井难度大等施工难题，为此开展了小井眼水力参数、轨道设计、高效钻头、钻具组合、防漏堵漏、固井工艺等相关技术的优化与实践。现场应用表明，JY20XHF井?152.4 mm(6 in)小井眼造斜段和水平段施工周期较设计周期节约24.1%,目的层钻遇率达到95%。JY20XHF井小井眼钻井的成功实施，为渝东南常压页岩气水平井小井眼钻井积累了宝贵的经验，同时对后期该地区页岩气水平井井身结构瘦身优化提出了2套方案，可进一步开展工具优选与参数工作，以实现提速降本的目标。