利用首波到时评价水泥胶结质量的模拟实验研究

对固井质量评价中第Ⅰ界面胶结可能出现的不同角宽度的周向窜槽和渐变窜槽的声波测井响应进行了物理模拟,探讨了首波到达时间、首波幅度与发射接收探头之间的自由套管面积之间的关系.实验结果表明,首波到时比首波幅度对发射接收探头之间的自由套管面积更敏感,结合首波到时和首波幅度可以更好地评价水平环状窜槽、突变窜槽和渐变窜槽,但却仍然难以评价小于1/4圆周水泥窜槽的存在和大小.     

套管内敞压候凝防气窜的机理

发生气窜的原因:一是气体通过水泥浆进入环空或管柱丝扣不密封;二是环空有气体窜流的通道。防止气窜的方法是:在注替完水泥浆后,实行敞压候凝防气窜,不能敞开井口候凝的井,一是采取适当打一点重泥浆,二是管内关一较小压力候凝,待快干后立即敞压候凝。     

聚合物堵剂对窜槽的封堵效果

随着油田深入开发,受增产、增注措施和储层物性影响,水泥环窜槽井数逐渐增多。窜槽打乱了原有开发层系,造成严重层间干扰。分析聚合物堵剂在窜槽中的封堵规律是实现高效封堵的关键。利用水泥环窜槽封堵物理模拟装置,以窜槽模型的突破压力、微观结构及岩心的分流率作为评价手段,从窜槽结构、注入轮次、注入速率3个角度分析水泥环封窜规律。研究结果表明,在一定的实验条件下,窜槽模型的结构直接影响了封窜效果,窜槽裂缝宽度越宽,封堵效果越差,窜槽内的堵剂会出现无法紧密贴合缝壁或断裂等情况,当窜槽裂缝宽度为1.5 mm时,突破压力仅为11.46 MPa;大部分堵剂流经裂缝进入了高渗层,分流率大于80%。注入轮次也是影响封窜效果的重要参数之一,对于结构复杂的窜槽则需要多轮次的封窜才能保证效果,当注入轮次提高到3次时,突破压力达到了14.33 MPa。降低注入速率可以改善堵剂对低渗层的污染,当注入速率为0.25 mL/min时,低渗透岩心的分流率可降低至10.8%。本文探索了聚合物堵剂对水泥环窜槽的封堵规律,对窜槽井的封窜具有重要的指导意义。     

用地层封隔器治理套管外水窜

加拿大施工者在定向井油-水界面之上座封注水泥膨胀式地层封隔器，阻止了初次注水泥作业后的水窜。     

完井中套管内液体密度变化对环空混窜的影响

针对完井中套管内液体密度变化，产生微环隙进而影响固井质量的问题，分析了微环隙对固井质量的影响及其产生原因，给出了微环隙尺寸及其产生水窜的详细计算方法及结果。两口井的实例分析表明，实测曲线与计算结果完全符合。     

判断管外窜槽的方法

1.窜槽的危害 窜槽的存在对油田开发极为不利,对于采油井,若存在生产层间以及生产层与非生产层间的窜槽,如果是水窜,产液量中的含水升高,将造成能源的浪费;如果是油窜,按规划不该采的油系被动用,将影响整个采油规划的实施。对于注水井,若注入水乱窜,会影响注入效果,造成能源的浪费。窜流的存在不但影响油田正常生产,还为控制套损制造了新的困难和隐患。一些地区之所以套损加快是与此密切相关的。据统计,杏一至杏三区北块套损区内111口一次加密井中,发现窜槽的就有46口井。     

三次加密井管外窜槽检测及治理技术

针对大庆油田杏1~3区乙块三次加密试验区大段、多点、不连续窜槽井问题,提出了相应的管外窜槽检测及治理对策。针对三次加密井开发要求,选用了可以小剂量使用的成本较低的速凝类高强度堵剂,即氰凝作为封窜剂,利用氰凝在井下遇水即快速反应、凝固的特点来达到封窜目的,并对封窜工艺管柱进行了技术攻关,使之具备一套成熟的防卡、解卡措施。该技术堵后耐温50℃,承压15 MPa以上,且有效期长,易解堵,施工动用设备少,施工安全,费用低。应用该技术完成30口井现场施工,工艺成功率94.3%,并取得了较好的降水增油效果。该项技术的研究与应用为解决三次加密井窜槽问题、改善试验区开发效果提供了有效的技术支持。     

阿姆河右岸气田油层套管防气窜固井技术

阿姆河右岸气田是土库曼斯坦每年向中国供应300×10⁸ m³天然气的重要气源地。该气田2008年之前投产的天然气井固井质量均较差,环空带压井比率高达40%。为此,针对气井带压形成的不同原因,根据不同的压力系统分别应用了微硅水泥浆体系,常规G级水泥浆体系和加重水泥浆体系。在6口井开展了适合该气田特点的固井前的井筒准备、水泥浆性能控制和注水泥工艺的配套技术应用试验,通过采用多凝水泥浆柱结构、多级注水泥工艺、先悬挂后回接固井工艺及提高套管内外压差,补偿环空水泥浆失重所导致的液柱压力损失,保证固井候凝期间的压力平衡。在总结试验成果的基础上,开展了39口井的推广应用,CBL测井质量优质率达到45.27%,合格率达到77.31%,大幅度提高了该气田的固井质量,环空带压情况由2008年之前的40%下降到目前的6%,并形成了一套能有效预防该气田固井作业气窜发生的综合固井技术措施。     

测井声波首波检测及其相关性校正

阐述数字阵列声波首波位置检测方法.利用背景噪声的均值和方差设定声波首波检测门限;采用跟踪检测手段,保证首波检测的准确性和实时性;利用相邻波列声波传输时间的相关性,进一步改善首波位置检测的合理性.     

射孔对套管强度的影响研究

针对油田射孔段套管损坏严重的问题，采用有限元分析软件，按照平面问题，以实体建模的形式，研究了射孔对套管强度的影响。明确了射孔直径、密度及相位等与套管强度的关系。指出射孔段应采用加厚套管，提高屈服强度30％左右，才能满足生产的需要。     

不同胶结状况对固井质量测井影响的模拟实验研究

针对固井质量评价中可能出现的几种典型胶结状况,制作了10∶1的小型模型井并进行了模拟测量,探讨了首波到时、首波能量与发射、接收探头之间的自由套管面积之间的关系.实验结果表明,首波到时、首波能量与发射接收探头之间的自由套管面积之间有很好的相关关系.结合首波到时和能量信息可以更好地评价小型模型井的不同胶结状态.     

二维类圆形腐蚀孔应力集中对套管强度的影响

油气水井套管由于长期处于充满流体的环境中,极易受到腐蚀。套管遭严重腐蚀后所形成的类圆形腐蚀孔分浅半圆形孔、半圆形孔和深半圆形孔3种情况。分析了3种几何形状的腐蚀孔情况,下孔边应力和应力集中系数的分布情况,讨论了孔边应力集中对套管抗内压强度和抗挤强度的影响,提出了相应的修正公式。研究得出,在孔开口直径一定的情况下,应力集中系数随孔深增加而增大,套管强度的降低程度也随孔深增加而增大。     

套管井声波测井中首波幅度衰减研究

讨论了套管波首波幅度关于源距衰减变化随着激发声源中心频率的变化而变化的关系.通过考察套管波首波幅度衰减快慢随声源中心频率变化规律,在理论上利用这些规律区分套管井第Ⅰ、Ⅱ界面均胶结良好和自由套管井2种情况,为实际固井质量定量解释提供一定的参考依据.对在不同声源中心频率作用下的套管首波的不同波峰幅值、不同波谷幅值和波峰-波谷峰峰值进行计算研究,为分析实际测井波形,以合适的幅度为更加准确地表征首波衰减提供了基础参数.认为当声源中心频率从低到高变化时,第Ⅰ、Ⅱ界面均胶结良好的套管井中首波幅度随源距的衰减系数的变化相差不大,但是在自由套管井中首波幅度随源距的衰减其系数有着明显的变化.     

提高套损井隔水采油效果方法探讨

分析了造成套损井隔水采油有效期短、检泵时水层倒灌污染油层、套管状况差等影响隔水采油效果的原因。针对套损井隔采措施未达到封隔器使用寿命、封隔器性能差、无防倒灌装置等影响因素，主要从改进封隔器性能及完井管柱组合方面提出了提高隔水采油效果的改进措施，对类似套损井隔水采油具有一定指导作用。     

普光气田开发井井身结构建议和生产套管材质优选

针对普光气田储层埋藏深,地质构造复杂,在钻井过程经常发生井漏、井喷、井塌、卡钻等复杂情况和事故,钻井速度慢,钻井周期长等情况,分析以前探井的井身结构存在的问题,优选出了开发井的井身结构。还分析了高含H2S和CO2天然气井中井下管柱腐蚀的形式,提出防止腐蚀的几种方法,对生产套管柱的材质进行优选优化,对高含硫天然气田的生产开发具有一定的借鉴意义。     

水泥环对油气井套管力学性能影响的分析计算

油田生产中岩层在油井开采中应力变化较大,生产层段的岩层产生的应力作用于套管,挤压套管造成套管损坏,影响了油井的正常生产。通过建立二维平面轴对称和平面应变模型,利用Ansys有限元软件分析套管在水泥环影响下的变形特征。分析表明,油井开采中地应力作用于水泥环,套管最大应力在套管内壁产生,均匀载荷下套管抗挤强度是非均匀载荷的7倍以上。载荷椭圆度越大,套管内壁应力越大且分布不均。增大水泥环弹性模量可以有效减小套管最大应力,生产中应保持水泥环弹性模量在20-35GPa范围,可以提高套管的抗挤强度。均匀载荷下,应采用J55套管,非均匀载荷下,应采用P110套管,可以有效地减小套管产生的应力,提高套管的抗挤强度。     

页岩气井固井套管居中与下入能力研究

在对井筒内管柱受力状态进行科学分析的基础上,建立了长水平段和造斜段套管居中度分析模型,对扶正器的选择和安放间距进行了设计。采用有限元法对FYHFl井及MYHFl井扶正器选择方案和下入方案现场应用效果进行分析,分析结果表明,在井况许可的条件下,水平段应采用API标准扶正器,且每根套管加装1只扶正器,以保证套管的居中度和固井质量;选择合适的扶正器、设置合理的间距能有效减小套管下入阻力,同时明显增强套管串刚度;套管居中度对采用油基钻井液的页岩气水平井固井质量影响明显,套管居中度应该控制在67%以上,并严格控制套管贴边,以免影响水泥环均匀性和压裂效果。