复杂井眼条件下旋转套管速度对固井质量的影响

针对改善旋转套管周围流体的流动形态从而有效地避免钻井液的滞留问题,根据赫巴模型的本构方程和非牛顿流体力学的有关理论,建立了赫巴模型下的套管与井壁间水泥浆旋转流动模型。采用数值计算方法,得到了便于计算的套管最小转速与环空间隙因子的关系,以及环空中水泥浆旋转速度径向分布规律。针对实际施工中存在的井眼扩径情况,计算并分析了井径扩大率对套管最小转速的影响。结果表明：环空间隙越小,环空中的水泥浆完全旋转所需的套管旋转速度越小;环空间隙越小,水泥浆的旋转速度沿径向下降得越平缓,效果越好;井径扩大率的增加明显增加了套管最小转速。采用旋转套管去除井壁泥饼,从而在保证下套管安全的前提下,提高了二界面的固井质量。     

Tesco旋转套管固井工艺和应用评价

旋转套管固井是钻完井作业中提高套管固井质量最有效的手段之一。介绍了Tesco顶驱旋转套管固井工艺以及地面配套设备和井下套管固井附件; 描述了Tesco旋转套管固井工艺在现场的施工。对采取常规固井方式的井和采取Tesco旋转套管固井工艺的井进行了固井质量的评估和对比,与常规固井工艺相比,旋转套管固井工艺在定向井和水平井中具有提高固井质量的优势。建议我国加快技术研发,尽快掌握旋转套管固井技术,提高固井质量。     

LG163井旋转套管固井技术

旋转套管固井技术能够有效提高水泥浆的顶替效率,从而提高固井质量。但其施工存在较大风险,主要是套管悬挂器在旋转中会受到磨损,容易造成套管悬挂器不能有效密封、座挂。LG地区163井在须家河地层井深H2370m下Φ177mm套管固井,采取旋转套管固井技术,通过认真通井,强化套管串设计,保证了套管顺利下入。在联顶节与套管悬挂器之间加装扶正器,保证了套管悬挂器与套管头的有效密封。注水泥作业中控制套管旋转扭矩,确保了施`工安全。在LG地区163井首次应用旋转套管固井,固井质量合格,优质率达73.50%,为川渝地区推广应用旋转套管固井积累了经验。     

旋转套管对固井质量的影响

运用定常不可压缩流体的Ｎａｖｉｏｕｒ－ｓｔｏｋｅｓ方程确定了偏心环空的速度分布。给出了影响固井质量的两个体积──近壁滞留体积和窄边滞留体积计算公式。探讨了旋转套管时的顶替机理。经现场９口井检验，旋转套管固井质量令人满意。     

固井缺陷对磨损套管抗内压强度的影响

套管磨损和固井缺陷是钻井过程中必然存在的现象。应用相似准则设计出磨损套管的相似模型,对不同固井质量缺陷和不同磨损情况的套管进行组合实验,将实验结果与有限元分析相结合来研究模型套管在不同固井缺陷和不同磨损量下的抗内压强度。将模型套管推广到原型,利用有限元方法分别计算了水泥环—套管—地层系统在不同水泥环缺失范围、不同套管磨损程度下的抗内压性能。研究结果表明:当水泥环有缺损时,不但不能增强套管的抗内压能力,反而降低了套管的抗内压强度。水泥环的缺失范围越小,应力集中现象越严重。     

双层套管固井质量控制与评价方法

通过地面模拟试验研究和现场施工对比分析验证，找出双层套管固井质量控制规律和评价方法，从而解决了φ１３９．７ｍｍ套管内下φ１０１．６ｍｍ套管固井质量控制与评价的难题，对新开发井局部双层组合套管固井和老井悬挂小套管完井质量控制及评价，也具有借鉴指导作用。     

旋转套管固井工艺技术在LG-A井的应用

川渝气区深井超深井普遍具有高温、高压、高含硫的特点,保证优质的固井质量是杜绝气井生产过程中重大安全隐患和保证气井有效开发的关键之一。针对目前四川LG气田气井固井作业中采用常规固井工艺而造成的普遍固井质量较差的现状,提出采用旋转套管固井工艺技术来提高气井固井质量的技术思路。介绍了旋转套管固井工艺技术的基础原理、优点及其所需适用条件。旋转套管固井技术在LG气井的首次现场应用结果表明:试验井LG-A井固井质量合格率为86.52%,其中优质率为73.5%。由此证明了旋转套管固井工艺技术能大大提高顶替效率、改善界面固井质量、有效防止气窜发生,具有广阔的推广应用前景。     

水平井专用多功能套管鞋的研制与应用

为了提高水平井固井质量,针对水平井固井中存在的套管下入困难、管外顶替效率差、管内断流不彻底等难题,研制出了水平井专用多功能套管鞋。该工具由三大模块构成,其中自旋转下套管模块利用偏心旋转头在受力不均下可以自由旋转的原理引导套管柱顺利下入,旋流振动固井模块利用压力波周期变化产生振动波的原
理来提高水平段的顶替效率,而碰压关井模块则是利用滑套原理来现实碰压后套管的硬关井。 因此,该工具有益于水平井固井前套管串的下入、固井中环空注替效率的提高以及固井后套管关井的可靠。现场应用表明,该工具结构合理、性能可靠,对提高水平井固井质量有显著效果。     

昭通页岩气示范区水平井生产套管固井技术

昭通国家级页岩气示范区地处四川盆地边缘,为有效动用地质储量和提高单井产量,页岩气水平井水平段长度不断增加,最长水平段已达2 810 m,随着水平段长度不断加长,对套管安全下入及固井质量的保障面临严重挑战。文章研究实践表明,良好的井身质量及科学的套管附件组合能确保套管顺利下入;高强度低弹模韧性水泥浆体系能保障大型压裂条件下水泥环完整性;高效洗油冲洗液能提高界面胶结质量;特色下套管技术能减轻套管曲屈;平衡压力固井、预应力固井等工艺技术能防止气窜和提高固井质量。以上固井技术在昭通页岩气示范区应用103口井,水平段平均固井质量合格率92%,优质率82%,为后期大型体积压裂提供了良好的井筒条件。     

套管刷在QK34井的应用

结合江苏苏北小油田固井特点，设计制造了两种类型套管刷。ＱＫ３４井首次应用结果表明，该套管刷能改善井眼清洁条件，进一步提高油层套管固井质量。     

增加套管内外压差提高固井质量

如何提高固井质量是钻井工程长期以来所面对的问题。应用中厚壁管力学理论,从力学的角度分析了在固井过程中套管应力和应变之间的关系,提出了增加套管内外压差来提高固井质量的技术思路,通过施加外挤压力使套管具备弹性能,在水泥浆候凝发生径向体积收缩时,通过释放弹性能,弥补体积收缩产生的微环隙,消除了气窜通道,从而提高固井质量。通过10多井次的气井固井实践,结果表明：该技术能有效地消除或减少固井后期因套管应力应变发生变化而出现的微间隙,对提高固井质量,取得了良好的效果。建议在井下条件允许的情况下,增加环空与套管内的压差值来提高固井质量。     

TAMBOCOCHA43区块尾管固井难点及对策

厄瓜多尔TAMBOCOCHA区块单井日产量300~1100 t。因开采需求导致井身结构特殊,φ244.5 mm技术套管下深距产层小于30 m,随钻井径数据失真严重,水泥浆用量难以确定,φ177.8 mm尾管固井施工风险高。下尾管前不通井、窄间隙顶替效率低、产层油水活跃等问题导致固井质量难以保证。通过对复合前置液体系设计,微膨胀胶乳水泥浆体系研究及窄间隙旋转尾管固井施工工艺研究,形成了TAMBOCOCHA区块底水油藏旋转尾管固井技术,该技术有助于尾管下入到位,准确估算裸眼段环空容积,有效提高套管居中度;前置液冲洗效率为93%,水泥浆12 h抗压强度为36.4MPa。现场应用15口井,固井质量优质率达95%,为强底水油藏大斜度小间隙井固井提供技术支撑,解决了厄瓜多尔TAMBOCOCHA区块特殊井身结构的固井难题。      

后续作业对固井声波测井的影响及对策

针对固井质量优良的井因后续作业后出现套管环空带压的问题,提出采用固井质量综合评价、改进现有水泥浆体系、固井施工工艺和后续作业等方法来解决问题的技术思路。具体包括：运用预应力固井技术,克服水泥浆（石）的体积收缩;使用适当的旋转管柱和增大前置液的使用量来提高顶替效率;利用膨胀剂、纤维,稠化时间可调的柔性水泥浆体系来满足后续作业对固井质量的要求。试验表明,所采取的固井技术措施行之有效,能够保证固井质量,满足后续作业的需要。     

旋转尾管固井工艺在深井中的应用

为解决深井尾管固井的技术难题和提高深井固井质量，深井尾管固井时可采用旋转尾管固井工艺。分析了旋转尾管固井工艺提高顸替效率的原理，介绍了尾管悬挂器的工作原理和旋转尾管固井的优点，提出了旋转尾管固井所需条件和注意事项。以YK8井为例介绍了旋转尾管固井工艺在深井中的应用情况，该井的固井实践表明，采用旋转尾管固井工艺既能解决尾管固井环空间隙小的技术难题，又能提高深井尾管固井质量。     

提升偏心环空注水泥顶替效率的浆柱结构优化分析

套管偏心是决定注水泥环空流速与流态演化的关键因素,进而制约了顶替效率的提升;优化浆柱结构是改善顶替效率的重要途径,而关于相关的理论机理未见报道。借助于计算流体力学Fluent软件,建立了不同套管偏心下水平环空3D模型,探讨了不同套管偏心下的顶替效率变化特性,结合套管偏心0.4时顶替效率差的案例,通过探究不同浆柱结构下的环空流体滞留体积分数,以推荐最佳注水泥浆柱结构。研究表明：(1)套管偏心0.1时,偏心效应与浮力作用下顶替效率优于居中工况;偏心度大于0.1后,在套管偏心与质量扩散效应耦合作用下,顶替效率逐渐降低;(2)先注入隔离液后注入冲洗液有利于充分发挥隔离液在正密度差下的顶替效果,再利用低密度冲洗液的冲刷作用,进而提高了顶替效率;(3)套管偏心时,宽边流速高于窄边,引起水泥浆从宽边提前返出,而窄边滞留大量钻井液的问题。模拟成果为偏心环空下浆柱结构设计与优化提供了重要理论依据。     

用于重新封固套管损坏井的延迟水泥浆体系

在套管损坏井中,有的能在原套管(或已取出一部分)内下入新套管重新封固。若按照常规下套管后再注水泥,由于环形间隙小,施工难度大,难以保证固井质量。若将水泥浆先注入井中,再将下端封闭的套管下入井内,把水泥浆挤入环形空间,就能保证环空有饱满的水泥浆。该技术除选好井外,关键是调配水泥浆性能和估算封固高度。经长庆油田几口井的施工,封团高度400~600m,施工顺利,封固质量优良。