窄密度窗口及小间隙超深井尾管固井技术

针对西南油气田超深井五探1井φ168.3 mm尾管悬挂固井存在钻井期间漏失严重,井深、井底温度高,大段盐膏层、油基钻井液与水泥浆污染严重、后期作业井筒温度压力变化影响水泥环密封完整性等难题。采用低密度高强度韧性微膨胀防窜水泥浆体系,通过优化浆柱结构,控制井底动态当量密度与钻进时井底动态当量密度相当的平衡压力固井等配套工艺技术,有效防止了固井施工漏失,解决了水泥浆与油基钻井液污染严重的问题,确保了固井施工顺利,固井质量合格率100%,优质率99.8%,为深井窄密度窗口、油基钻井液固井提供了技术支撑。      

太阳构造页岩气水平井固井技术研究与应用

太阳-大寨区块浅层页岩气水平井埋深浅、水垂比大、上部浅层气活跃,固井施工存在套管安全下入难度大、固井后早期气窜、固井质量差、对水泥浆性能要求高等难点。通过技术攻关与集成应用形成了以井眼清洁、漂浮下套管技术、高效冲洗液、早强抗盐防气窜韧性水泥浆体系、短候凝浆柱结构、调整钻井液性能等提高此区块水平井固井质量的关键性技术措施,现场应用9口井。现场应用表明:(1)浅层页岩气区块采用清洁井眼、漂浮下套管,优化管串结构,实现了套管安全顺利下到位。(2)配套的早强抗盐防气窜韧性水泥浆体系、优化浆柱结构,大压差预应力固井技术,解决了浅层气窜问题,大幅度提高了油层固井质量。(3)固井前调整钻井液性能,应用高效冲洗液,提高了固井时水泥浆的顶替效率。后期9口井固井质量合格,水平段优质率99%,现场效果明显,为浅层页岩气安全高效开发提供技术支撑。     

ZG112深井低密度高强度韧性水泥浆固井技术

ZG112井是塔中1号气田的一口碳酸盐岩开发井。该井?200.03 mm套管单级全封固井中存在以下难点:①二叠系地层易漏失;②一次封固段长6 132 m,大部分井段井径不规则,水泥浆量大及钻井液替量大;③上下温差110 ℃,顶部水泥浆抗压强度发展缓慢。根据紧密堆积理论和颗粒级配技术,研制出低密度高强韧性堵漏水泥浆体系,密度在1.15~1.35 g/cm3范围内可调,稠化时间变化小,80 ℃、21 MPa、48 h条件下抗压强度可达到14 MPa以上,稳定性好,满足现场施工要求。同时研制了与水泥浆、钻井液相容性好的冲洗微锰加重隔离液,能够实现对井壁虚厚滤饼的有效清洗,预防水泥浆与钻井液的相互接触污染。结合1.88 g/cm3高密度水泥浆固井技术等配套措施,在ZG112井现场固井实践过程中未发生漏失,水泥浆一次性上返,固井质量合格率91.2%,优质率70%,有效解决了ZG区块低压易漏大温差长封固段固井难题。     

大港板南储气库白6 库1 井尾管固井技术

储气库井白6 库1 井尾管固井存在地层承压能力低、封固段长、井径不规则及井筒承载着交变应力及温度变化等难题。设计通过采取承压堵漏、优化浆柱结构实现平衡压力固井，并引入DRE 膨胀韧性水泥浆体系。优化浆柱结构措施有，降低冲洗隔离液密度（低于钻井液密度），增加冲洗隔离液用量（占环空高度800 m）；采用双凝水泥浆体系。高效冲洗隔离液使用开发出的兼有疏水性官能团和亲水性官能团的油基钻井液冲洗液DRY-100L 作主剂，并使用棱形加重材料DRW-2S，加强了对二界面的冲击力。DRE 水泥浆具有良好的综合性能，2 d、7 d 抗压强度分别大于16、28 MPa，弹性模量小于6.0 GPa/7 d，韧性改造使其具有“高强度低弹性模量”特性，为该配套技术的推广应用奠定基础，为固井质量的提高提供技术保障。现场固井结果表明，通过采用该膨胀韧性水泥浆进行平衡压力固井，施工顺利，固井质量优质。      

韧性防气窜水泥浆体系在水平井中的研究与应用

水平井固井存在套管居中度低,二界面封固质量差,容易窜槽,顶替效率差,体积压裂要求水泥石具有高强的弹韧性及耐久性等难题。为保证水平井固井质量,针对以上技术难题,研究开发了一套适用于水平井固井的韧性防气窜水泥浆体系,该水泥浆体系沉降稳定性上下密度差≤0.006 g/cm3,防窜系数SPN3,7 d弹性模量≤6.5 GPa。该体系在吐哈油田应用20余井次,为水平井安全高效开发提供了技术支撑。     

一种新型抗污染固井前置液体系研究及应用

固井过程中水泥浆受到污染易导致流动性急剧变差,甚至失去可泵性,影响固井施工安全和固井质量,常规固井前置液体系无法彻底解决水泥浆污染问题。基于表面活性剂化学特性及复合材料的协同增效原理,室内研发了一种新型抗污染固井前置液体系,其密度在1～2.20 g/cm3范围内任意可调,具备冲洗液和隔离液的双功能,并且与水泥浆和钻井液不同比例混合后仍能保证水泥浆和钻井液具有良好的相容性。现场应用表明:该新型前置液体系能够有效解决钻井液和水泥浆的相容性问题,同时具有良好的渗透冲洗能力,能够显著提高顶替效率,改善固井质量。     

长庆陕224区块储气库井大尺寸套管固井技术

长庆陕224区块地层不稳定,本溪组泥岩段及煤层易出现坍塌,钻井液密度高,接近1.60 g/cm3,技术套管均采用φ244.5 mm大尺寸尾管固井,环空间隙大,冲洗顶替困难,影响水泥石胶结质量。同时储气库井单井注采气量大,工作压力高,长期的注采交变应力作用于水泥环,水泥环的密封完整性不易保证,易出现环空窜流、带压等问题。为此,开发优化了高密度高效冲洗隔离液体系以及韧性水泥浆体系。并在陕224区块靖平22-4-2井φ244.5 mm尾管固井中得到成功应用,固井质量合格率为95.46%,优质率为79.05%,后期注采施工顺利。     

超高温高密度固井隔离液研究与应用

高温高密度井给提高顶替效率的固井隔离液提出了严峻的挑战.通过选用高分子聚合物,辅助高温稳定剂配制出了密度可达2.4 g/cm3的超高密度隔离液,室内研究表明,该隔离液抗温性能达到175℃,具有很好的悬浮稳定性和流变性,与钻井液和水泥浆有较好的相容性及抗污染性,并能延长水泥浆凝结时间,对固井施工安全有保证作用.通过现场一口钻井液密度达2.05 g/cm3的超深井固井应用,固井施工顺利,水泥浆返高界面清晰,过渡段短,水泥环胶结良好,固井质量合格.     

油基钻井液钻井的固井技术难点与对策分析

油基钻井液具有优良的抑制性及抗温性等优点,近年来在复杂深井和页岩气井中得到了大量应用。由于油基钻井液与固井水泥浆间存在相容性问题,因此为固井工程带来诸多难题。为促进油基钻井液的应用,提高固井质量,在总结国内外研究现状基础上,分析指出油基钻井液钻井的固井难点主要包括井壁和套管清洗困难、滤饼难以清除、前置液评价方法不完备、流体接触污染严重、顶替效率低等。针对上述难点,提出应加强高效前置液体系、前置液性能评价方法与相应装置、油基钻井液驱替与置换机理研究,形成适用于油基钻井液钻井的配套固井技术。     

超深井抗盐高密度固井水泥浆技术

塔里木油田克深井区超深井固井存在井下盐膏层发育、窄间隙、高压、高温、大温差等固井技术难题,固井质量无法保证。为解决固井难题,完善了井眼准备通井技术,修正了刚度比计算公式,控制套管下放设计,通过室内实验开展加重材料的优选及合理配比、优选抗盐抗高温添加剂体系、采取针对性技术措施提高水泥石抗高温强度衰退性能,研究出了超高密度抗盐抗高温防气窜水泥浆体系,并对其进行性能评价。结果表明,该水泥浆体系流动度为18～22 cm,水泥浆上下密度差为0.03 g/cm3,其具有流动性能良好、稳定性较好、防窜性能良好、早期强度高、长期强度无衰退等优点,形成了克深井区超深井盐膏层尾管固井技术。该固井技术在现场应用5井次,测声幅固井质量良好。克深井区超深井窄间隙盐膏层尾管固井技术,不但可以解决该区块固井难题,还封固了高压盐水层,保障了该区块的安全、高效开发。      

肯基亚克盐下石炭系高压油气藏防气窜尾管回接固井技术

石炭系碳酸盐岩储层是肯基亚克盐下油田的主力开发层,由于该储层地层压力高,安全密度窗口窄,存在溢漏同层,钻井液和水泥浆之间的密度差小,封固段长,循环压耗高,水泥浆失重严重,环形间隙小,井眼不规则,套管居中度差,造成固井后水泥胶结质量差,易发生环空气窜。为提高水泥胶结质量,该油田采用了防气窜尾管回接固井技术,并采取了一系列配套技术措施。10口井的现场应用表明,防气窜尾管回接固井技术提高了固井质量,解决了环空气窜问题。介绍了该油田防气窜尾管回接固井技术方案、技术措施,并以两口井为例介绍了该油田直井和大斜度井防气窜尾管回接固井的施工程序。     

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。     

窄密度窗口正注反挤低密度水泥浆固井技术

针对西南油气田分公司蓥北1井φ273.05 mm套管固井存在漏层多、分布广,油气显示活跃,低温低密度水泥浆强度低及发展慢等固井难题。开发出了密度为1.23 g/cm3的高强度韧性防窜低密度水泥浆体系,该体系稠化时间可调,静胶凝强度发展快,62℃下440 min即起强度、24 h强度高达14.5 MPa,弹性模量为5.8 GPa。通过采用低密度高强度韧性防窜水泥浆、抗污染冲洗隔离液技术、软件模拟、优化浆柱结构、结合低密度与常规密度正注和反挤等配套技术,确保了蓥北1井φ273.05 mm套管固井施工安全,固井质量合格率为85%、优质率为65%。为西南油气田窄密度窗口固井提供了技术参考。     

塔里木山前区块超深井尾管塞流固井技术

克深905井是克深气田克深9井区中部的一口开发评价井,四开完钻需进行尾管固井,井深为7368.2m,井底静置温度为164℃,压力为180MPa,在钻进过程中易发生溢流、井漏等复杂情况,且环空间隙小,安全密度窗口窄,为保证固井质量,防止井漏发生,全程采用塞流注替。根据现场水泥浆情况进行了水泥浆流变学设计和塞流顶替计算;优选了抗高温、抗盐高密度水泥浆体系及与钻井液相容性好的冲洗型隔离液;设计了能够压稳地层密度为2.58g/cm3的抗高温水泥浆;对现场泵压与返出量进行了实施监控。现场固井过程中未发生漏失,施工顺利,所封固井段的固井质量合格率为99.2%,该井尾管塞流顶替为中国首次在井深7368.2m的井段使用。      

华北油田杨税务潜山内固井技术

华北油田为开发冀中坳陷廊固凹陷杨税务潜山内油气藏,先期部署了3口重点探井。该区块潜山内地质条件复杂,地层压力系数为0.94~1.09,存在多套活跃油、气层且埋藏深,容易发生漏失;地温梯度高、小井眼小间隙、尾管封固段长、对水泥环完整性要求高。综合分析以上因素,杨税务潜山内ϕ127 mm尾管固井风险较大,固井施工安全和固井质量难以保证。针对以上固井难点,主要从以下几方面进行研究。①优化井眼清洁技术,采用旋流短节扶正器,保证了套管安全下入。②用软件模拟顶替效率和关键点压力变化,合理调整施工参数,保障固井施工实现"三压稳"。③采用韧性水泥浆及冲洗隔离液体系,合理设计施工参数,确保水泥浆性能稳定,水泥石韧性满足体积压裂要求。通过3口井的现场应用表明,使用该技术后,固井质量明显提高,为华北油田杨税务潜山内固井提供了技术保障。      

乌兹别克复杂水平井固井工艺技术

1-G井、350井是乌兹别克斯坦的第一批水平井,表层套管尺寸大,技术套管裸眼段长,地层异常高温,盐膏层段长,油气层"上喷下漏"导致固井难度极大.经过研究摸索,(4)508 mm表层套管、(4)339.7 mm技术套管采用了插入法固井,采取两凝水泥、稀释钻井液、大排量注替等措施较好地解决了长裸眼大环空内的水泥浆窜槽问题.(4)244.5 mm尾管固井,选用厚壁套管、悬挂简单可靠的外台阶式尾管悬挂器,使用欠饱和盐水水泥浆,采取稀释钻井液、增加水泥浆的接触时间、大排量紊流顶替等措施,达到了封隔地层防止长段膏岩层蠕动之目的.(4)139.7mm完井套管固井,采用管外封隔器带分级箍加盲板的复合结构,使用不渗透水泥浆体系,较好地解决了高渗透油气层的封固问题.350井完井固井工具出现问题后,成功地实施了反向注水泥固井技术.     

一种适用于油基钻井液的表面活性剂隔离液

页岩气钻井过程中采用的油基钻井液极易残留在井壁和套管壁表面,与固井水泥浆产生接触污染。套管壁及井壁长期处在油基钻井液环境中,两界面亲油憎水,给固井作业带来油基钻井液顶替和清洗困难、混浆流变性能变差、混浆强度严重下降、界面胶结质量不良等问题。针对以上问题,对表面活性剂及隔离液进行了如下研究:①调研油基钻井液对水泥浆的接触污染机理;②测定溶液表面张力,验证表面活性剂对清洗效果的影响;③配制表面活性剂水溶液和隔离液,利用模拟套管冲洗法测定清洗效率。实验结果表明,表面活性剂的加入能显著降低水油界面张力,提高清洗效率;配制出了一种清洗效率高达92.86%的三元复配表面活性剂隔离液体系,表面活性剂组成为LAS+JFC-6+AOS （1:1:1）;该隔离液对油基钻井液有良好的清洗效果,可提高界面胶结质量,有助于提升页岩气井的固井质量。      

一种大温差弹韧性水泥浆

长封固段大温差气井固井面临水泥浆顶部易超缓凝,水泥环易发生密封失效致环空带压等问题。通过研选抗高温大温差缓凝剂和降失水剂,可满足170℃以低100℃温差水泥石强度发展要求;优选抗高温弹韧性材料,降低水泥石脆性,增强水泥石弹韧性。研制出大温差弹韧性水泥浆体系,密度在1.50~2.20 g/cm3范围内可调,水泥浆流变性好,API失水量小于50 mL;50℃温差下密度为1.50 g/cm3低密度水泥石72 h抗压强度可至11.5 MPa,60℃温差下密度为2.20 g/cm3水泥石72 h抗压强度可至15.3 MPa,70℃温差下密度为1.88 g/cm3水泥石抗压强度达17.7 MPa,且水泥石弹性模量均小于7 GPa,抗折强度大于3.5 MPa;水泥环密封完整性评价显示,水泥环可满足90 MPa压力30轮次加卸载密封要求。该大温差弹韧性水泥浆体系在西北油田分公司顺北4井φ193.7 mm+φ206.4 mm尾管回接固井中成功应用,一次封固段长5693 m,上下温差约105℃,固井质量优质,为其他超长封固段气井固井提供成功范例。      

高石梯-磨溪区块高压气井尾管固井技术

针对西南油气田高石梯-磨溪区块高压气井φ177.8 mm尾管固井遇到的气层活跃、安全密度窗口窄、流体相容性差及高温大温差等问题,制定了相应的固井技术措施。开发了适合高温大温差固井的自愈合防窜高密度水泥浆体系,并进行了室内研究。结果表明:该体系密度为2.0~2.8 g/cm3,现场一次混配可达2.6 g/cm3以上;适应温度为常温~180℃;浆体的上下密度差不大于0.05 g/cm3;失水量不大于50 mL;稠化时间与缓凝剂掺量具有良好的线性关系,稠化过渡时间不大于10 min;静胶凝强度过渡时间不大于20 min;24 h抗压强度大于10 MPa,水泥石顶部48 h抗压强度大于3.5 MPa,低温下强度发展快,形成的水泥石体积稳定不收缩,具有类似韧性水泥的力学性能;遇油气产生体积膨胀,保证了界面胶结质量和密封完整性,降低了固井后发生气窜的风险。该固井技术在高石X井和高石Y井中进行了应用,固井优质率和合格率得到较大幅度提高,水泥环后期不带压,获得良好应用效果。