南海深水钻井井控技术难点及应对措施

深水钻井井控存在着海床不稳定、地层破裂压力低、地层压力窗口窄、以及存在浅层气、浅层水流、气体水合物和海底低温等诸多问题。在对国内外深水井控技术充分调研的基础上,针对南海深水钻井井控特点和难点,结合近年南海深水钻井设计和作业实践经验,详细分析了深水钻井井控存在的地层压力窗口窄、溢流监测困难、压井难度大和压井作业时间长、井控设备复杂、存在水合物风险等问题,研究提出了有针对性的解决方案,并以南海深水井为例介绍了深水井控的具体措施。     

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。     

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。      

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。      

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采用常规钻井及完井方式开发浅层气经济效益不明显，为了实现降低开发成本的目标，东北石油局首次在该气田应用了小眼钻井及无油管完井（使用油管作为油层套管固井射孔完井，生产中不再下入油管＿技术。作业过程中，钻机选择、井控、固井等问题相当复杂。文中介绍了小眼钻井及无油管完井在后五家户气田中的应用情况，探讨了钻机选配、井身结构、井控、固井、测试等技术问题；分析了机械钻速低的原因，优选了PDC钻头、钻井参数，提出了提高机械钻速的方法，评价了应用这一技术所取得经济效益。     

精细控压固井技术在川渝及塔里木盆地的应用

深井、超深井及复杂井固井时经常面临封固段长且同一裸眼段存在钻井液安全密度窗口窄及环空间隙小、套管居中度低等,使用常规固井工艺易出现恶性井漏,甚至井口失返,水泥浆上返不到预定位置,固井质量差、井控风险大。文章针对四川磨溪-高石梯构造、龙岗构造、双鱼石-河湾场构造及塔里木山前构造等地区的窄密度窗口固井,提出采用精细控压固井技术,在固井施工过程中借助精细控压设备和软件控制井底压力,实现井筒压力实时动态计算,降低人工计算的误差值,实现在喷漏同存的窄密度窗口下精准控制井下压力,保障井筒始终处于不喷不溢的压稳防漏状态,从而显著提高固井质量。目前该技术已在川渝及塔里木地区推广应用,成为解决此类复杂地层高质量固井的关键技术,并为国内外其它地区类似的深井、超深井及复杂地层提高固井质量做参考。     

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。     

控压固井技术的现状与发展趋势分析

控压固井技术指的是采用一种相对密度偏低的水泥浆系统,在泵入时通过封闭装置,采用节流阀门来调节回流容积,并对环形空间进行一定的反压,从而保证井下的压力一直处于相对稳定的状态。该技术可以有效克服高应力油藏的固井难点,防止井漏、溢流。在水泥生产中,压实技术是非常关键的一门技术。因此,要认真研究目前的技术状况,并根据发展需要,提出今后的发展方向,以便进一步优化和改进控压固井工艺。为此,本文着重对目前控压和固井技术的发展方向进行了论述。     

川中蓬莱气区复杂超深井钻井技术研究与实践

川中蓬莱气区地层压力系统复杂,目的层灯影组埋藏超深,须家河组、沧浪铺组等地层可钻性差,嘉陵江组至灯影组固井井段长、安全密度窗口窄,钻井过程中机械钻速低,漏喷垮卡等故障复杂多,油层悬挂尾管固井后出现水泥环和顶封失效,喇叭口气窜等问题,安全钻井风险高。针对该区的上述问题,通过深入开展地质特征研究、井身结构优化设计、溢漏早期监测与预警技术、精细控压技术、高性能钻井液体系等研究及应用,有效降低了该区的钻井复杂和井控风险,保障了安全钻进;优选了难钻地层高效钻头、提速工具,集成应用钻井参数强化等提速工艺,有效提高了大尺寸井眼和沧浪铺组等难钻地层的钻井速度;创新应用自愈合水泥浆体系、全自动控压固井工艺优化等固井技术,有效保障了尾管的固井质量。通过56井次的现场应用发现,故障复杂和井控风险有效降低,须家河组和沧浪铺组的机械钻速同比提高了20%以上,尾管平均固井质量合格率92.31%,并创造了PS6井亚洲第一深井等钻井纪录。该区块的研究成果有效提高了区块油气勘探开发速度,并为类似区块的快速勘探开发提供了参考。     

“十三五”中国海油固井技术研究进展与发展建议北大核心CSCD

"十三五"期间,针对中国海油固井技术从高温高压探井到高温高压气田开发井,从深水到超深水,从油气井水泥环短期防窜到全生命周期完整性等跨越面临的技术挑战,经过系统研究攻关,形成了高温高压井固井技术、深水井固井技术、非常规井固井技术、复杂盐膏层固井技术等具中国海油特色的固井技术体系。未来,为了适应中国海油持续增加的勘探开发力度,固井技术面临超高温高压、复合酸性气体腐蚀和超窄压力窗口挑战,超深水复杂浅层地质灾害、深水复杂开发井井筒完整性挑战,超低成本、超高时效挑战。建议中国海油固井技术发展需加强海上超高温高压复杂地层安全固井技术、超深水复杂地层安全固井技术、正常温压井降本增效的固井技术等方面研究,为中国海油油气勘探开发提供强有力的技术支撑。     

基于AnyCem?系统的自动化固井技术研究与应用

为解决我国固井软件高度依赖进口、固井装备自动化水平低和固井信息管理能力不足等问题,研究了多装备协同控制方法、全工艺流程自动监控方法,研制了自动监控固井重大装备,开发了多功能、一体化的AnyCem?固井平台系统,形成了新型自动化固井技术,实现了全流程自动化固井。该技术在辽河油田、长庆油田、西南油气田和华北油田等油气田应用85井次,施工参数监控准确率100%,水泥浆密度控制精度0.01 kg/L,水泥头倒闸阀、开挡销时间小于2 s,固井作业精准度整体提升80%以上。研究应用表明,基于AnyCem?系统的自动化固井技术通过软硬件一体化交互,实现了固井复杂情况可预知、过程可控制和质量可保障,提升了固井设计的科学性和作业的精准性,可高效支撑复杂深层及非常规油气资源的勘探开发。      

西峰油田固井技术研究与应用

对西峰油田固井技术现状及存在的问题进行了分析,针对西峰油田地质特点及先注后采引起的压力异常、油气水窜复杂情况,从理论上分析了发生气窜的机理、影响固井质量的主要因素,并在施工工艺、技术措施和水泥浆体系等方面进行了深入研究.研制了GSJ-1多功能低失水水泥浆体系及相应的固井工艺技术,在西峰油田进行了现场试验及推广.该固井技术较好地解决了长封固段固井的漏失难题,并有效地控制了地层油气水窜,提高了该地区的固井质量.     

塔里木盆地超深天然气井全过程塞流防漏注水泥技术

塔里木盆地库车坳陷山前构造带是典型的超深超高压高温复杂天然气藏,盐膏层段和储层钻井均为多压力层段,如何保障尾管固井既要压稳产层又要防止水泥浆漏失,成为该区块确保气井水泥环完整性的关键。为此,提出了全过程塞流注替水泥浆解决方案,以控制注水泥当量循环密度(ECD)和水泥浆雷诺数为核心,建立了裸眼地层承压能力获取、塞流注替排量和下套管速度计算方法 ;结合盐膏层和储层井段小间隙、偏心、高温以及塞流注替时间长的特点,完成了固井工作液外加剂、外掺料优选以及工作液用量设计。该区4井次现场应用试验结果表明,以控制ECD、水泥浆雷诺数为核心的塞流注替方法能有效防止漏失,隔离液、水泥浆体系能满足全过程塞流注替要求。结论认为,该项固井技术能降低漏失风险,提高顶替效率,提高尾管固井质量,为解决库车山前构造带"三超"气井固井难题提供了新的技术途径。     

固井设计与分析系统的开发

针对固井设计与分析提出的更高要求,在总结固井技术成果的基础上,对固井设计与分析技术进行了系统深入的研究,开发了一套设计与分析内容丰富、功能齐全的固井设计与分析系统。介绍了软件的总体结构,阐述了固井工程数据库、固井施工设计及分析评价功能模块的开发思想及功能特点,并对固井软件的未来发展方向提出了几点认识。该软件的开发有助于提高固井施工设计与分析的科学性和便捷性,并促进固井工程信息技术的发展。     

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我国的煤层气资源十分丰富,但开发利用刚刚起步,煤层与一般的油气层相比,埋藏浅,微孔隙和裂继发育,煤层的机械强度和孔隙度低,易 坍塌、易污染。文章根据煤层气井的特点,介绍了一般油气井固井与煤层气井固井的区别、煤层气固井的特点及难点,总结了目前煤层气井固井存在的主要问题。根据煤储层的特点,提出了固井技术对策及外加剂的选择。应用上述技术后,在山西ＪＣ地区共固井３口,固井质量全优,基本解决了该地区存在固井质量差的问题,并探讨了当前煤层气固井所要研究解决的问题。     

深水表层固井水泥浆体系应用现状及发展方向

首先对国内外深水表层固井水泥浆体系进行了介绍,阐述了各水泥浆体系的现场应用情况及先进经验,并针对性的提出了存在的问题。结合存在的问题和国内深水海域环境温度的特点,自主研发了适用于表层套管固井的低温、低密度、低水化、热防窜和低温早强防浅层流水泥浆体系,并成功应用于现场作业。最后提出了深水表层固井技术未来的发展方向。     

中国石化固井技术进展及发展方向

近年来,中国石化持续加大了深层超深层油气、页岩气和致密油气的勘探开发,为满足油气勘探开发需求,研制开发了自愈合、纳米液硅、温度广谱性等高性能新型油井水泥外加剂,开发了具有自身特色的抗高温、高密度和低密度（两高一低）以及弹塑性水泥浆,形成了超深井高温高压固井技术、页岩油气固井技术以及超长封固段大温差固井配套技术,基本满足了复杂地质条件下的 固井技术需求,推动了中国石化油气勘探开发进程。成功开发了系列高性能尾管悬挂器、分级注水泥等系列化固井工具、新型自动化控制的水泥车和一体化注氮泡沫水泥浆系统等固井装备、具有自主知识产权的固井优化设计软件,提高了我国固井技术水平和核心竞争力。展望未来,中国石化固井技术发展要坚持以需求为导向,重点发展复杂深井超深井固井技术、低渗透与页岩油气固井技术、老油田调整井复杂压力体系固井技术,更好地服务于复杂油气藏高效勘探开发。同时,加强跨界融合,研发新型多功能、广谱化、智能化、一体化新型固井材料以及大功率、自动化、智能化、设计监控一体化固井设备是未来固井技术发展的方向。      

ANACO浅层气固井气窜分析与固井工艺技术

ANACO气田位于委内瑞拉东北部,天然气储量丰富,约占委内瑞拉天然气总产量60%。但该气田具有储层结构复杂,气、水层自上而下分布广,地表以下分布着多套不同压力体系的气层,具有地层破裂压力低,孔隙压力高,安全压力窗口窄等特征;部分区块有高压气、水圈闭层,形成异常高压气窝和水带,能量大,压力高。钻井通常为五开井身结构,以封固不同压力体系地层。上部一开～三开浅层高压气固井,受地层承压能力限制,缺乏有效的井口环空压力补偿和控制手段,难以发挥多凝压稳水泥浆体系优势;上部井眼尺寸大,顶替效率低,易发生环空混窜,使水泥浆受到污染,加上水泥浆防气窜性能差及胶凝失重等因素的作用,导致固井封隔质量差,使环空气窜、井口冒气现象时有发生,严重影响气田开发。通过对水泥浆稳定性、静胶凝强度和SPN性能系数等防气窜能力的实验研究,控制水泥浆静胶凝强度发展的风险区间小于25 min、SPN小于3,并采取在大尺寸套管固井以0.55 m3/min的低排量进行塞流注替作业,以及套管外环空插管回注高密度防气窜水泥浆,置换混窜污染水泥浆并实现双凝压稳作用等工艺技术措施,取得了良好的防漏、压稳、防窜效果,成功解决了ANACO气田浅层气固井封固质量问题。      

中国石油固井面临的挑战及攻关方向

随着中国石油（CNPC）油气勘探开发工作的不断深入,油气勘探开发的对象日益复杂,固井质量要求越来越高,固井面临更加严峻的挑战。在分析中国石油固井面临形势的基础上,总结了近年来中国石油在固井工艺、外加剂及水泥浆体系、固井工具及附件、固井装备和基础理论研究等方面的主要进展,分析了深井超深井及复杂地层固井、复杂天然气井及酸性气藏固井、致密油气及页岩气固井、枯竭气藏储气库固井、海外复杂区块固井、海洋低温深水固井等6个方面面临的挑战,提出了要保证油气井长期有效封隔的关键技术,建议今后在基础研究、功能性水泥浆体系开发、配套工艺技术、功能性固井工具及装备研制等方面开展研究工作,对固井技术攻关具有一定的指导作用。      

油气井注水泥顶替机理研究进展

油气井固井时,保持注水泥顶替界面的稳态,不仅能减少水泥浆对钻井液的污染,而且还可显著改善注水泥顶替效果。目前的注水泥顶替机理研究成果,尚未建立描述在任意井斜角、偏心环空内的注水泥顶替界面变化数学模型,对注水泥顶替设计的实际指导意义不大。为此,在综述影响注水泥顶替效果的主要因素以及注水泥顶替理论研究现状的基础上,重点分析了“平板流模型”和“Hele Shaw模型”两种理论在顶替机理研究中应用情况。平板流顶替模型将环空中的顶替看作一维轴向顶替,且无法获得顶替界面在环空的整体形态,只适用于直井内的注水泥顶替;Hele Shaw顶替模型是考虑轴向和周向速度的二维顶替模型,能够追踪顶替界面在环空中发展情况,有利于确定流体之间界面稳定的定量条件。两者相比,Hele Shaw顶替模型更接近注水泥顶替实际,且不受井斜角的限制。因此,积极开展基于Hele Shaw模型的注水泥顶替理论研究具有重要的科学意义和应用价值。