基于井筒完整性的试油完井一体化工艺技术

试油完井一体化工艺技术是现代完井工程的发展趋势,为了防止井筒在试油测试和二次完井乃至之
后的服役过程中不能控制或未预见到的地层流体泄漏、井喷或地下窜流,引入井筒完整性的先进理念,对试油完井
一体化作业按照井筒完整性推荐导则进行组织、设计、操作,这样更符合先进的国际理念、更加安全,大大提高了试
油完井作业效率,降低了作业成本,还有效解决了试油测试后井漏及产层损害问题,具有重要的现实指导意义。     

页岩气井井筒完整性若干研究进展

在页岩气开发工程中遭遇了井筒完整性问题，主要包括页岩气井水泥环密封失效引起的环空带压问题和页岩气井压裂过程中的套管变形问题。基于目前已有的相关研究成果，总结分析了页岩气井井筒完整性失效问题的相关研究进展情况。随着国内外学者对页岩气井压裂过程中套管变形研究的逐渐深入，认为页岩气井套管变形的主要影响因素包括压裂过程中的温度应力、储层非对称压裂、固井质量差及断层或裂缝滑动等。其中，压裂过程中断层或裂缝滑动造成的页岩气井套管剪切变形机理已经受到越来越多的研究人员关注，并提出可以通过提高套管强度和固井质量、避开断层或裂缝滑动区域来有效降低套管变形的技术对策。页岩气井水泥环密封失效主要由套管内压变化和套管偏心引起的水泥环屈服破坏、界面裂缝引起的窜流等问题造成的，通过采用膨胀水泥、柔性水泥及环空预应力等技术措施可有效减小水泥环密封失效的风险。通过优化设计页岩气井的特殊水泥浆体系，对于有效提高页岩气井水泥环密封完整性具有重要意义。考虑到水泥浆固井密封能力的局限性，还可以附加考虑在井眼环空局部采用机械密封方法达到密封完整性要求。关于页岩气井井筒完整性的研究结果，对于通过体积压裂完井的其它非常规油气井工程相关设计控制也具有重要的参考意义。     

利用分段固井方法提高页岩气井筒完整性

我国目前页岩气开发中,出现了严重的井筒完整性问题,部分区块的套管变形比例甚至达到了40%,导致分段压裂改造失效,已经严重制约了我国页岩气开发进程。文章在分析页岩气井筒完整性失效原因的基础上,针对分段压裂过程中套管承受严重非均匀载荷的难题,提出了分段固井方法,即针对容易产生井筒完整性失效的井段,其环空不固井,而是注入一段流体,在其相邻井段则进行正常固井作业。其优势是将分段压裂过程中可能产生的极端非均匀外挤载荷转化为均匀外挤载荷,从而达到防止套管变形,提高井筒完整性的目的。针对该方法的可行性及其对分段压裂与缝网体形成的影响等进行了讨论,认为总体上利大于弊。该方法有助于解决我国页岩气开发中面临的井筒完整性失效瓶颈问题。     

关停井与报废井的井筒完整性

我国发布了废弃井及长停井处置指南与标准;挪威NORSOK D-010 V4标准有4种井:暂停井、暂时报废井、永久报废井、永久报废1个井段;美国加州油气监管局有对长停井、闲置井、遗弃井、报废井的监管法规。通过分析几种不同的分类标准法规,从内涵上梳理归纳为关停井与报废井2大类。研究了关停井与报废井的井筒屏障结构,列举了关停井（暂时报废井）和永久报废井2类井筒屏障的实例图解（共18个）并进行了分析说明。从这些实例中说明关停井与报废井是井筒生命周期内难以完全避免的,必须重视对它们的井筒完整性和井筒屏障及其组件的设计与应用并进行标准化、规范化管理;应根据各个具体井的实际状况设计“量身定制”井筒屏障及其组件并采取有关措施,以确保关停井与报废井的井筒完整性和关停、报废期间的安全,保护油气层、地下水和环境;要特别重视对渗透性地层、储集层、入流源的封隔封堵。每口关停井、报废井都要用多层套管、水泥环封堵环空,用多个水泥塞和机械封隔工具封堵管内;研究了水泥塞的位置、类型、施工方法、质量要求;指出了一些容易发生和忽视的问题,提出了检查、监测、处理意见,并用5个图例予以说明。     

套管段井筒完整性风险评价方法研究

井筒完整性评价的目的在于了解井筒风险状况,以便防止井筒结构产生失效破坏。影响井筒完整性的因素包括技术套管完整性、水泥环质量和地层因素3个环节,技术套管完整性是井筒完整性最重要的因素,而水泥环质量不好和地层条件差会增大井筒失效的风险,因此,整个井筒失效是3个环节失效综合的结果。利用层次分析法建立了套管井段井筒完整性的系统模型,给出了井筒完整性评价的整体思路,提出了利用套管监测、预测、测井等手段评价任意井段的井筒完整性方法,给出了对任意井深井筒完整性状态及全口井井筒完整性状态的风险评价模型。     

相国寺储气库固井井筒密封完整性技术

确保安全运行是相国寺储气库建设的首要原则,而井筒长期注采的密封性是保证储气库长寿命、安全运行的关键。文中从固井工艺技术、套管串密封完整性技术、水泥浆体系优化等方面入手,通过室内试验研究、软件模拟及现场试验,形成了地层动态承压试验、提高顶替效率、预应力固井、气密封性检测、管外封隔器以及韧性水泥浆等系列技术,能够保证注采井井筒的长期密封完整性,使固井质量满足相国寺储气库注采井固井的需求。相储8井准244.5 mm尾管固井施工综合运用了该套技术,CBL测井显示水泥胶结合格率达到93.1%,且固井后未发生环空带压现象。     

基于层次分析法的气井完整性评价模式

近年来高温、高压、酸性气井的不断投产与生产,如何有效评价现役气井的完整性状态,预防重大事故发生,获取最大的经济和社会效益已成为气田管理者重点关注的问题.首先将气井分为环空带压“隐患井”和常规井两类进行完整性评价.以环空压力绝对值和泄压恢复速率与恢复值为参数,建立“隐患井”的完整性评价模式.将常规井划分为井口、管柱和井筒3个评价单元,确定了7大完整性评价要素,并参照现场实践和相关标准与规范,制定了各评价要素的评价指标;基于层次分析法,定量地确定各评价要素对气井完整性的影响权重,进一步建立风险评分表,最终建立气井完整性评价模式.将评价模式应用于塔里木气田现场,与现场吻合较好,具有很好的指导意义.     

深层油气井井筒完整性检测方法

为解决深层油气井井筒“完整性失效部位不唯一、失效形式多样化”、定位识别难度大的问题,基于现有检测方法,集成优化相关设备和工艺,形成了以“声波+电磁”特征为核心的深层油气井井筒完整性检测方法,能够准确定位并识别油管泄漏、丝扣渗漏、套管泄漏、套后水泥环窜流、液面下泄漏和多重泄漏。采用该方法检测了试验井的井筒完整性,成功确定了生产管柱两泄漏点的位置和泄漏类型。研究和现场试验结果表明,研究形成的检测方法可准确识别深油气井井筒完整性失效类型和确定失效位置,可为深层油气井建井、修井和井筒完整性管理提供技术支撑。      

注水井井筒完整性设计方法

注水井服役工况复杂,管柱腐蚀、疲劳断裂、密封失效等情况时有发生,给井筒完整性管理带来巨大挑战。现行的井筒完整性标准并未对生产井与注水井严格区分,注水井的井筒屏障划分方法尚有诸多缺陷。参考挪威NORSOK D-010标准,结合注水开发现状分析了注水井井筒工作状态的特殊性,探讨了井筒屏障失效原因,明确了应重点关注的井屏障部件。建立了注水井的井筒屏障系统,将井下安全阀从第一级屏障划出,将井口至井下安全阀之间的油管柱及部件、采油树二号主阀纳入第一级屏障范畴。讨论了关键部件的验收标准,从井屏障设置、腐蚀控制、寿命预测、作业参数控制及井资料记录五个方面探讨了注水井井筒完整性设计内容。最终形成了注水井井筒完整性设计流程,对各油田维持注水开发的安全稳定、经济高效具有重要指导意义。     

含硫气井的井筒完整性设计方法

针对API/ISO或GB/SY标准设计的油管、套管不能完全保证在服役过程中完整性的现状,参考挪威石油工业协会NORSOK D 010标准,研究了“井筒完整性设计”的理念和设计方法,提出了井下作业的井筒完整性管理方法,防止井下作业工具对套管可能产生的潜在损伤。从API圆螺纹和偏梯形螺纹的使用限制、金属接触气密封螺纹的选用方法、井下组件潜在的电偶腐蚀和缝隙腐蚀等角度,研究了降低螺纹连接部位被腐蚀、泄漏或断裂的措施,尽可能保持井筒物理上和功能上的完整性,使井筒始终处于受控状态。建议在井筒完整性设计过程中,重视螺纹的合理选用以及正确操作、井下组件的电偶腐蚀,以降低密封失效的风险。     

CNG加气站储气井井筒受力模型的建立与评价

近年来各地CNG加气站常有储气井井窜事故发生,造成天然气泄漏,储气井报废,有时还引起火灾、爆炸等严重后果.基于套管、水泥环和地层满足弹性应力分布的基础上,建立了套管-水泥环-地层耦合模型,分析了地层基本力学参数、水泥环几何及物理参数、套管几何参数等因素对井筒受力的影响规律,确定了储气井发生井窜失效的主要原因和控制措施.     

油气井井筒完整性系统风险评估方法

常规油气井井筒完整性风险性评价方法只是针对单一工况的,目前还没有油气井整个寿命周期内井筒完整性系统风险评价方法。为此,将油气井井筒关键结构（点）（如完井油套管柱、水泥环等）完整性风险评估和考虑多种工况的井筒综合完整性评估相结合,提出了油气井整个寿命周期（包括钻井、完井、生产、弃井等4种工况）的井筒完整性系统风险定量评估方法,建立了油气井井筒完整性系统风险定量评估模型和评价指标。利用该风险评估方法对普光气田气井整个寿命周期内的井筒完整性风险进行了评估,结果发现该气田气井井筒完整性风险较高,与现场情况相符。研究表明,利用提出的油气井井筒完整性系统评估方法可以评估油气井整个寿命周期内的井筒完整性风险,为降低油气井井筒完整性风险提供依据。      

东方1-1气田XX井井筒完整性风险分析

随着油气井生产年限日益增加,油气井安全风险凸显,为了保障油气井安全运营,实现油田长期高产、稳产,需要定期对油气井完整性进行风险分析。根据海上油气井井筒完整性理论,对东方1-1气田XX井进行了现场环空压力测试,并根据测试结果对该井井屏障现状进行评估,进而得出该井的井分类结果。研究表明:评估结果符合现场实际,可以为后期井的维护、治理提供参考依据。     

弃置拆除的海洋结构物运输固定方法分析

近年来弃置拆除的海上平台及单点日益增多,运输装船固定已成为弃置拆除项目中不可或缺的一环。根据弃置项目的特点,归纳总结了弃置拆除的海洋结构物装船固定需要的整套设计计算流程图。并以该流程图为基础,结合拆除结构物的特点、驳船的特点、施工条件的限制,详细介绍了驳船上装船固定的布局要点,以及常见装船固定方式,如垫墩、抬梁、临时支撑、边挡等。同时阐述了每种固定方式的计算方法、注意要点及规范选择。     

基于模糊层次分析法的天然气净化厂设备完整性评价

随着天然气净化厂规模和处理量的持续增大,设备运行状态成为天然气净化厂安全稳定运行的基础,设备完整性管理水平决定了天然气净化厂的安全等级,为此利用模糊层次分析法开展了天然气净化厂设备完整性评价研究。首先构建了天然气净化厂设备完整性三级评价指标体系;其次利用层次分析法计算各级指标的权重,并通过模糊综合评价法建立完整性评价模型;再将权重数据和设备管理数据代入该模型,计算得到天然气净化厂设备的完整性等级。应用完整性模糊综合评价模型对某天然气净化厂脱硫装置的完整性进行评价的结果符合净化厂现状,根据设备存在的潜在风险提出了改进措施。     

井筒管柱完整性测井评价技术的应用优化

井筒完整性贯穿于油气水井的全生命周期,有效的井筒屏障阻绝了地层流体的不可控泄漏,进行精确的井筒完整性评价对保障油气井安全运行具有重要意义。当前井筒管柱完整性测井评价技术较多,但部分技术在精细找漏方面存在局限,该文对比分析了常用的井筒管柱完整性测井评价技术的特点,提出可通过多种组合测井方式提高窜漏检测的精确性,同时引入分...     

基于井筒完整性的环空带压风险评估

本文调研了国内外在井筒完整性的基础上环空压力风险分析,针对环空压力这一问题摸索出一套适用于环空带压管理的风险评估方法。     

页岩气井井筒完整性失效力学机理与设计控制技术若干研究进展

水平井钻井与体积压裂完井技术,是页岩气田高效开发的关键核心技术内容之一。中国页岩气田开发同样采用了这套技术,但由于页岩储层、压裂作业等主、客观原因,导致页岩气水平井压裂井筒完整性失效问题比较严重,需要深入揭示其失效机理,创新研发页岩气水平井井筒完整性设计控制等新技术。通过阐述页岩气水平井压裂井筒完整性失效机理与设计控制技术的研究进展,重点介绍了井筒完整性领域的相关创新研究工作,主要内容包括:页岩气水平井体积压裂井筒完整性的失效机理、主控因素及控制技术体系,以及页岩气水平井专用高性能套管与复合管柱设计技术等。研究结果表明,通过多年的创新研究与实践,中国已建立了一套比较行之有效的页岩气水平井专用套管与井筒完整性设计控制技术体系,可为页岩气田大规模开发工程提供相适应的井筒完整性安全保障。     

顺南5-1井回接双级固井井筒完整性分析

塔河油田顺南5-1井设计采用?177.8 mm回接双级固井工艺,一级固井后未能建立二级循环通道,导致无法进行二级固井作业。为确保该井井筒完整性,基于机械式双级箍结构及工作原理,下两趟钻分别进行下压开孔及下压关孔作业,经过分析排除地面设备及双级箍原因造成无法建立二级固井循环通道的可能性,确定此复杂情况产生的原因是一级固井水泥浆领浆因长时间静止而稠化后失去流动性。基于分析结果对回接双级固井工艺进行改进,优化套管扶正器安放,固完井后先进行回接插入完成分级箍开孔后再进行芯轴式悬挂器坐挂,固井前做好水泥浆性能测试,可有效避免此类问题的再次发生,为此类井筒完整性问题的解决提供了有利借鉴。     

井筒完整性监测方法在CCUS中的应用探讨

实施碳捕集、利用和封存(CCUS)技术中,开展补能提效和地下埋存都需要通过井筒进行注入作业,管柱或固井水泥环失效导致CO₂窜漏,会极大影响动态埋存率和驱油效率。从目前多种井下油套管窜漏点测井方法入手,采用氧活化、多参数、噪声测井等综合测井方式,监测注CO₂井的可疑窜漏点,结合实际测井资料及应用效果形成一套准确、高效、可行的综合找漏测井方法。对CO₂封存井筒完整性前期测井评价到中后期泄露监测进行了技术适应性分析,提出了静态先导评估与动态时移监测阶段下的配套方法。经Y27井现场应用,监测出该井1 700 m处为可疑漏点,通过对该点实施化学堵漏后恢复注气。该方法为油气田CCUS项目开展封存监测提供了思路。