新型井口脉冲振动固井装置的研制与应用

所谓井口脉冲振动固井,是在注水泥作业完成后,在井口对候凝的水泥浆施加压力脉冲,使环空水泥浆保持运动状态,消除水泥浆在凝固过程中胶凝失重,达到防止固井后环空气窜和改善水泥浆一、二界面的胶结质量之目的。为实施井口脉冲振动,研制开发出井口脉冲振动固井装置,以压缩空气作为脉冲振动的动力,由脉冲发生装置通过控制进气和排气时间,调节脉冲振动频率,由调压阀控制余压调节装置,实现压力振幅调节,振动频率0～5Hz;压力脉冲振幅0～1.2MPa。10多口井的现场试验表明,脉冲振动固井装置设计合理,操作方便,改善了水泥浆胶结质量,是有效提高复杂油气井固井质量的一种新设备。     

新型井下低频水力振动固井装置的研制

油气井固井中如何抑制气层、高压水层环空水、气窜以及小环空间隙固井中怎样提高顶替效率等,一直是困扰固井施工的技术难题,并影响到后期增产作业和开发措施的实施。在机理研究的基础上, 结合振动对水泥浆性能的影响实验,重点研究了振动优化工作参数范围的确定和系统优化,研制了一种新型固井井下低频水力振动装置。实验和应用结果表明：①施加振动后能显著改变水泥浆水化进程,有效缩短初、终凝过渡时间,进而减轻胶凝失重的影响;②提高固井质量效果明显;③该装置的适应性良好,值得推广应用。     

非常规油气水平井固井关键技术研究与应用

非常规油气水平井固井由于其井眼特点和质量要求,提高固井质量的难度较常规水平井更大。围绕非常规油气水平井固井的难点,从通井、下套管、钻井液性能调整、固井前置液和水泥浆设计、施工参数设计与控制等方面提出了提高顶替效率的关键技术措施,并在F116-1HF等井施工中进行了实践,取得了良好效果,为非常规油气水平井固井提供了积极的借鉴意义。     

移动式振动固井装置的研制与现场试验

针对俄罗斯移动式振动器启动困难和不能长时间工作的缺陷,通过研制井下振动器和简化压力平衡机构,根据力学分析优化振动器偏心块的结构,并配套地面电控系统,形成了适用?139.7 mm套管的移动式振动固井装置。地面试验表明,移动式振动固井装置适用于井斜角不大于50°的井段,启动容易,可以长时间工作。在胜利油田营13-斜161井的现场试验表明,采用移动式振动固井装置进行振动固井井段的固井质量显著提高,与未采用振动固井的邻井相同井段相比,第一界面优质率和第二界面合格率分别平均提高17.5和45.0百分点。研究表明,自主研发的移动式振动固井装置克服了俄罗斯移动式振动器的缺陷,适用于井斜角不大于50°的井段,能够有效提升第一、二界面的胶结质量。      

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。     

深水表层套管内管法固井技术与应用

深水表层套管固井是深水钻井中的一个关键环节,通常采用井口密封式内管法固井,但由于对内管法的下入深度还缺乏理论研究和设计依据,下入深度不够合理,导致作业过程中出现顶替过量或顶替不够,造成套管鞋固井质量不合格、套管内留高塞、内管柱被固在套管内等问题。针对深水表层套管固井时出现的系列问题,提出了一套适合井口密封式内管法固井的内管柱下入深度的设计理论和方法。利用该设计方法,可计算出了不同尺寸的内管柱、不同的顶替效率和不同水深条件下的合理下深,并绘制了相应参考图版。该设计方法现场实际应用效果良好,提高了深水表层套管的固井作业效率。     

利用壁面剪应力提高固井水泥浆顶替效率的研究与应用

壁面剪应力设计方法,从理论上把塞流顶替、低速顶替及紊流顶替技术统一起来。对流变参数不再作特殊要求,只要结合环空返速,使摩阻大于一定数值即可。水泥浆环空流动的壁面剪应力是影响顶替效率的关键因素。但要实现最终合格固井质量的目标,还需要从入井流体的整体设计考虑。     

生物驱油剂用于固井前置液的研究与应用

生物驱油剂应用于固井前置液是较为新颖的技术。对其所配制的冲洗液及隔离液的降低表面张力、腐蚀性、pH值、密度、悬浮性等物化性能,以及与胜利油田现场应用的各类钻井液、固井水泥浆的相容性进行了研究,得到了一种对钻井液冲洗及顶替性能优良的新型生物固井前置液。固井现场应用证明,其冲洗、顶替、置换性能良好,固并双界面胶结质量明显改善,从而大幅度地提高了固井质量。     

柯柯亚气井固井技术的研究与应用

针对柯柯亚区块的地质特点及固井难点,筛选出了具有良好防窜性能的水泥浆体系G302,配合使用防漏水泥浆,制定了合适的固井施工方案及配套措施。通过室内研究与现场试验,寻找出了解决该地区多层系、多煤层、长封固段条件下防气窜、防漏及提高顶替效率的方法,形成了一套指导柯柯亚气井固井的综合配套技术。     

彭水区块页岩气水平井固井技术研究与应用

为了提高页岩气水平井固井质量,满足分段压裂需求,结合彭水区块固井技术特点,对水泥浆体系和固井工艺进行了研究。针对页岩气压裂需求,研究固井技术对策,并开展数值模拟,分析了压裂过程水泥石受力状态,形成降低弹性模量和提高水泥石抗拉强度的改性要求。利用力学分析结论,优选SFP弹塑性水泥浆体系,弹性模量降低50%,抗拉强度提高50%,满足分段压裂水泥石力学性能要求。为提高顶替效率,优选弹性扶正器及安放方案,利用高效溶剂型冲洗液体系和冲洗技术,以提高固井质量。水泥浆体系和工艺技术在彭水区块4口井开展应用,目的层固井质量胶结中等达到96%以上,压裂施工过程未见层间窜现象。     

新型涡轮式井下径向振动固井装置的研究与应用

振动固井技术可提高顶替效率,消除水泥石中的气泡,形成完好的水泥环,缩短候凝时间,防止固井后候凝"失重"时油、气、水窜,有利于提高两个界面的胶结强度,是提高固井质量行之有效的方法之一。介绍了新型涡轮式井下振动固井装置的结构、工作原理和在江苏油田的现场应用,分析了套管振动规律。现场应用表明:采用新型涡轮式振动注水泥固井技术可有效提高固井质量。     

页岩气水平井固井碰压关井阀的研制及应用

针对目前页岩气水平井固井中套管浮箍浮鞋可靠性低、关井不严、磨塞困难等问题,研制了固井碰压关井阀。其工作原理是,利用固井胶塞作为驱动部件,固井碰压时的压力作为驱动力,移动滑套永久关闭井底液流通道。室内试验及现场应用结果表明：碰压阀关闭压力为14 MPa,并可根据销钉直径来调节关闭压力;正向和反向均可承压25 MPa以上。该工具操作简便,易于安装,可靠性高,可与浮箍浮鞋配合使用,能够有效提高水平井固井作业后的井下关井成功率,降低水平井磨塞风险,防止因水泥浆倒流造成的水平段窜槽和微环隙的产生,对提高页岩气水平井固井质量具有积极的意义。     

油井水泥宽温带缓凝剂SD210L的研制与应用

四川和新疆地区的部分钻井深度已达7000 m, 长度2 500～3 600 m的技术套管悬挂固井井段已很常见,水泥浆柱顶部和底部温度差大（已达120 ℃）,60～180 ℃宽温带缓凝剂成为解决大温差固井难题的瓶颈。为此,研制了由含磺酸基、双羧基以及酰胺等功能基团的两种单体共聚物--宽温带缓凝剂SD_210L。实验测评其综合性能：SD_210L缓凝剂稠化时间可调、稠化曲线平稳、呈直角稠化;与不同类型的降失水剂复配均可有效降低水泥浆滤失量;高温浆体在中低温条件下水泥石早期强度高;抗盐能力强。先后20井次成功应用到四川盆地龙岗气田礁滩、安岳震旦系等气藏的Φ177.8 mm或Φ168.3 mm长封固段大温差尾管固井作业中。结果表明,SD_210L克服了大温差对高温水泥浆体系带来的“超缓凝”问题,与现有高温缓凝剂相比,SD_210L适应的井下温度更宽更高且不含磷酸酯因而更环保。     

深水表层套管固井水泥浆体系的研制及应用

研制了一套深水低温低密度水泥浆体系,并通过室内实验对其主要性能进行了评价。室内性能评价和现场初步应用结果表明,新研制的水泥浆体系低温强度高,稠化时间易于调节,可满足深水表层固井作业的需求。     

川东北地区浅层气井防气窜、防漏固井技术——以五宝场构造沙溪庙组气藏为例

针对川东北五宝场构造侏罗系沙溪庙组地层压力系数低、浅层气发育等主要固井难题,提出以下对策和措施：①利用微硅漂珠低密度水泥浆固井技术,下套管前认真通井,充分循环,使井眼干净、无垮塌、无沉砂、无后效;②套管串中加入适量扶正器来提高固井质量;③采用微硅漂珠低密度水泥浆,降低液柱压力,防止井漏,使水泥浆一次性返至地面,保证固井质量;④固井水泥浆采用双凝或多凝设计,优化水泥浆体系配方,增加水泥石胶结强度,使其具有低失水、零析水、早强、沉降稳定好的特点,严格控制水泥浆的稠化时间和过渡时间,提高水泥浆的防气窜能力,并及时进行环空憋压,确保压稳浅层气。将上述技术措施在五宝浅1-1井实施,解决了五宝场构造沙溪庙组地层压力系数低、浅层气发育等主要固井难题。     

四川盆地安岳气田震旦系气藏叠合岩溶发育模式与主控因素

通过对四川盆地安岳气田震旦系气藏岩溶储层发育特征和完钻气井测试产能综合分析,从碳酸盐岩岩溶储层发育机制出发,提出叠合岩溶概念和发育模式,明确了叠合岩溶发育主控因素及其对完钻气井产能的控制作用。利用岩心、成像资料,考虑储集空间类型、大小以及缝洞搭配关系,将灯影组四段(灯四段)岩溶储层划分为缝洞型、孔洞型和孔隙型3种类型,缝洞型和孔洞型是灯四段优质储层。受原始沉积体岩性、物性及岩溶期古地貌特征差异影响,岩溶风化溶蚀深度、优质储层垂向发育位置及平面展布范围等特征存在差异。建立了"差异溶蚀"的叠合岩溶发育模式,指出丘滩体沉积特征、两期风化壳叠合程度、岩溶期断裂系统发育规模以及构造翻转的地质过程综合控制了叠合岩溶储层发育,同时叠合岩溶发育强度控制气井产能分布。叠合岩溶发育区是气藏开发优先目标,其储层发育模式与主控因素的研究对于安岳气田震旦系气藏开发评价、建产区筛选和井位部署具有重要的指导意义。     

川西地区须家河组气藏深井固井的难点及对策

川西地区上三叠统须家河组气藏具有埋藏深,目的层断层多,地层破碎,泥页岩易坍塌掉块,同一裸眼井段压力系数差别大（须五段至须三段地层压力系数接近2.0,目的层须二段地层的压力系数为1.5左右）,天然气显示活跃且气层多,固井防气窜难度大等固井难点。针对上述问题,提出了安全固井的对策：①对于易漏失地层的固井,可采用连续正注反挤固井作业;②对于长裸眼井段固井,如果地层承压能力不能满足单级注水泥,可采用多级注水泥方式,在条件允许的情况下可用双胶塞注水泥;③对于表层大尺寸套管固井,采用内插管固井;④对于油气层尾管固井,尽量采用旋转尾管固井,优化设计水泥浆性能,以达到替净井内钻井液进而提高固井质量的目的。     

油井水泥膨胀降滤失剂F17C提高二连油田调整井固井质量

二连油田多压力层系低温浅井固井作业中的水窜问题是长期影响调整井固井质量的技术难题。在分析水窜成因的基础上,研制出了一种油井水泥膨胀降滤失双效剂（F17C）。室内评价结果表明：该材料使水泥浆在塑性状态和硬化早期均可产生有效膨胀,使水泥浆具有低滤失、高早强、零析水和过渡时间短的特性。在二连油田不同区块2口井的应用中,F17C水泥浆成功地解决了多年来该区域固井质量差的难题,经CBL及VDL测井解释,2口井固井质量均为优质。F17C一剂多效,适用温度范围广,现场施工方便,易于推广,为防止固井作业中的流体窜流、提高固井 质量提供了新材料的支持。     

超细低密度水泥浆的研制及其应用

LG地区“三高（高压、高含硫、高危）”气井封固段长,复杂井眼条件下的固井给水泥浆提出了更高的要求,常规低密度水泥浆体系不能满足封固质量的要求。为此,提出引入超细水泥、微硅等材料,实现多元颗粒级配,优化各组分的粒度分布,提高密实程度使水泥浆的各项性能得到了较大的提高。水泥浆密度为1.20~1.50 g/cm3,具有良好的流变性,较短的稠化过渡时间;静胶凝强度发展形态好,具有良好的防气窜性能;API失水量小;水泥石具有高早期强度;更低的渗透率和良好的防漏堵漏功能等特点,井底压力条件下水泥浆密度恒定不变,其各项指标达到了常规密度水泥浆性能的水平。现场应用20余口井次,测井曲线显示固井质量良好。