环空底部加压固井技术的研究与应用

江苏油田老区由于多年的注水开采,地层压力紊乱,钻井施工中易引发油气侵、溢流,同时固井候凝期间的水泥浆失重也会诱导油气侵和溢流的发生,对固井质量影响较大。研究应用了环空底部加压固井技术,固井碰压后,首先坐封封隔器封闭下部环空,再通过套管内加压对环空注入一定量的水泥浆,保持套管外环空憋压候凝。该项技术共完成7口井现场试验,后5口井连续获得成功,固井质量优质。     

页岩气田套管环空带压原因及保护对策

随着页岩气田的生产和开发力度加大,压裂及投产中的气井相继出现了页岩气井表层套管、技术套管环空带压现象。套管环空带压一方面增大气井管理难度,另一方面也存在一定安全风险。针对页岩气田气井套管环空带压的现状,从气井套管环空带压时间、套管环空带压机理、气井的固井质量对套管环空带压的影响、气井在生产过程中套管环空压力的变化情况等方面开展理论研究,并根据现场实际情况对套管环空压力变化特征进行分析,为日后页岩气井安全生产提供参考依据。     

中原油田岩盐层固井技术

中原油田东濮凹陷北部油区盐层分布广、厚。针对盐层固井中存在的问题，提出了用原西德ＢＥＢ公司双轴应力理论指导套管柱设计，提高盐层部位套管抗外挤强度。靠使用饱和盐水水泥浆、抗盐水泥浆外加剂、油基型隔离液等措施提高盐层部位的封固质量。３２口有盐层井固井合格率１００％，优良率７５％。     

地下储气库盐穴及盐层固井技术

分析了西气东输地下储气库盐穴及盐层固井存在盐穴无井底、盐层固井、井底温度较高、井眼尺寸大、水泥石长期胶结性能要求高等固井技术难点,采用打水泥塞建立人工井底、半饱和盐水水泥浆体系、提高大井眼顶替效率等技术措施,解决了采卤井老井改造固井技术难题,实现了无井底盐穴固井,通过改进欠饱和盐水水泥浆性能,提高了新腔钻井的盐膏层固井质量。在江苏金坛盐矿完成的6口储气库盐穴固井和8口新腔钻井固井作业表明,该固井技术适合储气库盐穴盐层固井的需要,可以提高固井质量。     

气密封检测技术在储气库井应用研究

国内油气田天然气井随着天然气开采出现大量环空带压现象,造成严重安全隐患,据资料统计环空带压现象90%左右由螺纹泄漏引起[1]。特殊扣油套管受到螺纹类型、加工误差、材质选择、运输磕碰、不规范操作、密封脂的选择等方面的影响,都可能导致螺纹出现气体泄漏[2]。在金坛盐穴储气库已投产注采井运行过程中,已经有4口井出现环空带压,给储气库的安全运行带来一定的安全隐患。利用气密封检测技术对金坛储气库注采完井管柱螺纹进行密封检测,有效剔除泄漏管柱入井,避免因螺纹泄漏引发环空带压。目前该技术在金坛储气库4口井注采完井作业中成功应用,为储气库的长期注采运行提供了安全保障。     

云应盐穴储气库固井技术

云应盐穴储气库目的层埋藏浅且存在多夹层交互层,井底温度低,盐水水泥浆水泥石抗压强度发展缓慢,优选适合低温盐层固井的水泥浆配方困难,固井质量难以保证。在通过研究地方采卤井固井施工中存在的地层漏失、水泥浆失返、水泥环胶结质量差、水泥环强度低等难题的基础上,通过有针对性开展井眼准备、盐水水泥浆配方、管串结构设计与扶正器位置安放、施工参数等研究与优化工作,确保了云应盐穴储气库YK1-1井φ244.5 mm生产套管固井施工顺利完成,创国内盐穴储气库固井深度最浅(557.5 m)纪录。经声幅测井、套管鞋处试压、腔体密封性试压三个环节检测,评定固井质量良好,能满足储气库注采井要求。该井生产套管固井顺利施工,为国内埋深浅、夹层多的盐穴储气库固井提供了宝贵经验。     

页岩气井环空带压防治难点分析及对策

页岩气开发越来越受到重视,国内页岩气已投产井环空带压现象严重,影响了页岩气井安全高效开采。根据气井环空带压形成原因,结合页岩气井施工工艺,分析了页岩气井环空带压防治难点,主要包括套管密封失效处理难度大、长水平段油基钻井液钻进固井质量难保证、固井后施工作业对水泥环和套管外加载荷复杂。由于页岩气井开发工艺的特殊性,若页岩气井采用常规油气井环空带压预防和控制技术,其不足之处主要是套管密封失效处理后承压能力不高、常规清洗液对油基钻井液清洗效率低、水泥石韧性不能满足压裂要求。针对页岩气井环空带压防治难点和常规防治方法在页岩气井的适用性,提出从套管密封失效修复、提高油基钻井液钻进水平井封固质量、水泥环完整性破坏后修复三个方面对环空带压进行防治,并提出了相应的技术措施和建议,为页岩气井环空带压的防治提供技术参考与指导。     

塔北深探井厚膏层蠕动地层钻井技术

1985年以来,地矿部华北石油地质局在塔里木盆地北部钻深探井14口,几乎每口井都不同程度地发现膏盐层,其中有3口井(沙10、沙24、沙42井)钻遇大段膏盐层段。本文分析了钻膏盐层的井身结构特点和套管设计依据,提出套管最大临界外挤载荷可按该井段的上覆岩层压力计算,认为下入高强度的无接箍套管是防止膏盐层蠕动挤毁套管的有效方法;两层尾管重迭封固膏盐层,可显著地提高套管的抗外挤能力;使用双心钻头可防止膏盐层卡钻;用水力扩孔器扩眼可使下部井眼有足够的尺寸,以保证超强度套管的下入;选用高密度的饱和盐水钻井液和控制CI~-含量可有效抵抗盐岩层的塑性流动,保证安全钻井;利用测井资料对地层的蠕变速度进行了计算尝试,通过实践总结出一套科学的钻膏盐层防卡操作技术措施。此外,还探讨了石膏岩层尾管固井工艺。     

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。     

哈萨克斯坦滨里海盆地巨厚盐膏层固井技术

哈萨克斯坦滨里海盆地Sagiski区块在盐间和盐下都有重大油气发现。但是,该区块巨厚盐膏层分布广泛,盐膏层井段容易产生溶蚀、蠕变,导致井眼不规则,从而在固井过程中固井顶替效率低,水泥浆不能完全充满环空,不能形成整体高强度的水泥环,使套管受到非均匀的外挤载荷(点载荷),致使套管发生变形甚至挤毁。此外,盐层的溶解会对水泥浆性能产生影响,使水泥浆稠化时间延长,影响水泥石强度的发展,严重影响固井成功率和固井质量。通过室内试验,优选出了FSAM-J优质抗盐降失水剂及配套的抗盐外加剂,配制了半饱和盐水水泥浆体系,其性能评价试验结果表明,该水泥浆体系具有流动性好、早期强度发展快、稠化过渡时间短等优点。应用该水泥浆体系,成功封固了Tasw-1井超过1 800 m的巨厚盐膏层,固井质量良好,为揭开盐下油气层提供了保障。     

环空加压固井对双层套管水泥环界面径向应力的影响

环空加压固井技术能有效提高水泥环密封能力、降低环空带压问题的发生,为了准确掌握其作用的力学机理,基于弹性力学和界面位移连续条件,考虑环空加压固井施工过程,建立了环空加压固井套管–水泥环界面应力计算模型,研究了环空加压固井提高双层套管–水泥环系统密封能力的力学机理,并采用试验方法验证了理论模型的准确性.利用建立的力学分析...     

抗高交变载荷水泥浆的研制及其在涪陵页岩气井的应用

针对页岩气井普遍存在的套管环空带压问题,从提高固井水泥环长久密封完整性角度出发,研制了具有钢筋混凝土力学性能的絮状弹韧性材料DeForm,并以其为基础配制了一种适应页岩气井大型分段压裂的抗高交变载荷水泥浆。室内性能评价试验结果表明,该水泥浆具有优良的弹韧性和耐久性,可有效提高水泥环的抗交变载荷能力,实现水泥环与套管的同步形变,保证井筒的长久密封完整性。该水泥浆在涪陵页岩气田9口井进行了现场应用,固井优质率达到88.9%,套管环空带压率为0,效果非常显著,为预防页岩气井套管环空带压提供了新的技术途径。      

江汉油田盐膏层固井技术

膏盐地层固井质量不易保证已早有共识,江汉油田油气田井在生产过程中套管损坏也多与固井质量有关。这里膏盐层发育,且大都与储层共存,经钻井、固井施工带来很大困难,可塑性岩类埋藏达到一定深度后,在其上覆岩层的压力下不会产生塑性流动,导致套管损坏。文章全面总结了过去固井失败的原因,机理,多年来积累的解决这一问题的办法,经验,根据江汉油田的地质特征,以江汉盐湖盆地的平均上覆地层地层压力为依据设计套管强度,提出了以盐治盐,用半饱和盐水水泥浆固井等9个方面提高固井质量的措施,收到很好效果。     

金坛盐穴储气库定向井固井技术

金坛储气库二期二阶段为了提高盐岩资源利用率,实现达容达产,改变以往直井钻井方式,采用了丛式定向钻井建库模式,容易导致井径不规则,套管居中度也很难保证。另外,盐层埋深较浅,低温盐水水泥浆稳定性差、失水量不易控制、抗压强度发展慢;二开井段易发生漏失,水泥不能返至地面,给固井质量带来不利影响。笔者结合盐穴储气库对固井的要求,开展了低温高强盐水水泥浆、增黏盐水隔离液及配套固井技术研究。研究结果表明,低温高强度盐水水泥浆浆体稳定性好,抗压强度发展快,后期强度高,满足了盐穴储气库定向井水泥浆体系的需求;增黏盐水隔离液,配合定向井套管居中等技术措施,提高了在"大肚子"及不规则井段的顶替效率,预防固井施工憋堵;采用低排量顶替技术保证了水泥浆返至地面,盐层段有效封固。该盐穴储气库定向井固井技术在金坛储气库二期二阶段现场应用11井次,固井质量显著提升,为其他盐穴储气库固井提供了借鉴。      

金坛盐穴储气库定向井固井技术

金坛储气库二期二阶段为了提高盐岩资源利用率,实现达容达产,改变以往直井钻井方式,采用了丛式定向钻井建库模式,容易导致井径不规则,套管居中度也很难保证。另外,盐层埋深较浅,低温盐水水泥浆稳定性差、失水量不易控制、抗压强度发展慢;二开井段易发生漏失,水泥不能返至地面,给固井质量带来不利影响。笔者结合盐穴储气库对固井的要求,开展了低温高强盐水水泥浆、增黏盐水隔离液及配套固井技术研究。研究结果表明,低温高强度盐水水泥浆浆体稳定性好,抗压强度发展快,后期强度高,满足了盐穴储气库定向井水泥浆体系的需求;增黏盐水隔离液,配合定向井套管居中等技术措施,提高了在"大肚子"及不规则井段的顶替效率,预防固井施工憋堵;采用低排量顶替技术保证了水泥浆返至地面,盐层段有效封固。该盐穴储气库定向井固井技术在金坛储气库二期二阶段现场应用11井次,固井质量显著提升,为其他盐穴储气库固井提供了借鉴。     

束鹿荆丘构造膏盐层双层套管固井技术与应用

针对束鹿荆丘构造带因膏盐层蠕变、套管挤毁油井报废问题,经过研究与实践,使用双层套管固井技术较好地解决因膏盐层蠕变造成的挤毁套管难题。通过对冲洗隔离液、水泥浆体系研究,采用层流顶替技术保证水泥环的完整性,实现全封固段良好封固,确保施工安全及固井质量,为后期开采创造有利的条件。     

库车山前大尺寸套管固井技术

针对库车山前大尺寸套管环空带压的问题,结合现场资料和室内试验评价,分析了大尺寸套管环空带压产生的原因,并在此基础上,通过强化井筒,提高管柱居中度,增加浆体摩阻级差和壁面剪应力,严格要求水泥浆稠化、过渡和起强度时间,细化憋压候凝程序等措施,形成了快速封固、全程压稳的大尺寸套管固井技术。研究发现,分级固井方式对复杂工况的处置有限,顶替和压稳措施针对性不强,导致大尺寸套管固井窜槽严重,未压稳地层高压流体,造成一次固井质量差,从而引起库车山前大尺寸套管环空带压。大尺寸套管固井技术在库车山前成功应用6井次,整体固井顶替效率达到95%以上,水层段固井质量合格率大于90%,固井质量良好,具有一定的推广应用价值。      

R90抗盐水泥浆外加剂研究

介绍了配制饱和盐水水泥浆时盐对国产G级水泥浆性能的影响,包括水泥浆稠化时间、水泥石强度(早期强度和高温强度)、水泥-盐岩界面胶结状态及水泥石膨胀等。根据中原油田深井、高压、低渗透油藏、环空间隙小、盐层等特点研制了R90抗盐水泥浆外加剂,它包括3个主要组分:R906降滤失剂、R904分散剂和R909缓凝剂。室内模拟实验表明,使用加有R90抗盐外加剂的饱和盐水水泥浆固井,基本能满足封固盐岩层的技术指标。R90饱和盐水水泥浆在中原油田4口井进行了现场实验,固井成功率为100％。     

巨厚盐岩层大位移井钻井液技术

乌兹别克斯坦金戈什古里油田地层情况复杂，侏罗系地层含有巨厚盐岩层，盐层厚度为300～1800m，盐岩层斜井段长度大干1500m。施工井均为大位移定向井及水平井，主要的技术难点是定向及水平井难点和巨厚盐膏层钻井难点的结合形成的一系列技术问题。通过使用欠饱和盐水钻井液和饱和盐水钻井液技术，优化井身结构、钻具结构和钻井参数，18口井的施工，平均井径扩大率为8％，复杂、事故损失率小于0．5％，收到了良好的经济效益和社会效益。     

JY页岩气田水平井预防环空带压固井技术

随着页岩气大规模开发,针对提高页岩气水平井固井质量的研究逐渐增多,但同期页岩气井环空带压情况并未缓解,对页岩气田的安全生产提出了严峻挑战。为解决页岩气井环空带压难题,建立了水泥环密封完整性评价装置,针对JY页岩气田开展了水泥环密封完整性影响因素分析,并相应形成了预防环空带压固井技术。研究认为水泥石胶结差和体积收缩导致早期环空带压,而分段压裂及生产参数变化对水泥石胶结和本体的破坏是页岩气井环空带压的最主要原因。预防环空带压固井技术在JY页岩气田进行了推广应用,压裂投产后带压井比例下降了82%,有效解决了页岩气井环空带压难题,提高了页岩气井水泥环长期密封完整性,保障了页岩气田安全开发。