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。     

川西长裸眼水平井下尾管循环解阻关键技术

为解决川西长裸眼水平井中尾管下入遇阻和不易下到设计位置的问题,从提高尾管固井工具可靠性和尾管固井管串组合通过性等方面入手,优化了尾管固井管串组合,并选用压力平衡式尾管悬挂器、整体式弹性扶正器和弹浮式浮箍等关键工具,制定了降低尾管下入遇阻概率和提高解阻成功率的技术措施,形成了适用于长裸眼水平井的下尾管中途大排量循环解阻技术。压力平衡式尾管悬挂器能消除循环憋堵或异常高压导致尾管悬挂器提前坐挂的风险;整体式弹性扶正器最小复位力约为常规单弓弹性扶正器的2倍,可提高套管居中度;弹浮式浮箍能解决常规弹簧式浮箍大排量长时间循环弹簧疲劳失效和回压阀冲蚀密封失效的问题。长裸眼水平井下尾管中途大排量循环解阻用技术在川西50口中浅层水平井进行了应用,解决了尾管下入遇阻和下不到设计位置的问题,尾管到位率达到了98%。研究结果表明,长裸眼水平井下尾管中途循环解阻技术可以解决川西长裸眼水平井尾管下入存在的问题。      

大位移水平井旋转自导式套管浮鞋的研制及应用

为了提高浮鞋引导能力,解决大位移水平井套管下入困难的问题,研制了一种旋转自导式浮鞋。利用偏头引鞋增强引导能力,利用双向螺旋槽实现自动调整引导状态,利用弹浮式回压密封结构来实现回压坐封。该工具引导机构可沿轴线360°自由旋转,耐温可达180 ℃,耐回压能力可达50 MPa,引导机构自动复位后偏转角度都在10°以内。室内试验及现场应用表明:旋转自导式浮鞋具有较强的自导向能力和反向承压能力,能够引导套管在井眼轨迹曲折的水平井眼内顺利下行,在固井作业后可靠坐封。由于页岩气井的开发多为大位移水平井,因此,可广泛应用于各类页岩气水平井下套管及固井施工作业。     

页岩气水平井固井工具配套技术

为满足页岩气水平井固井作业特殊需要,针对页岩气水平井套管下入困难、水平井眼套管居中度差以及高压固井套管浮箍浮鞋关闭不严等问题,研制了专用的套管安全下入引导工具、水平井专用套管扶正器以及井底关闭专用工具。详细描述了这些固井工具的结构原理和性能特点,给出了其技术参数和适用范围。结合涪陵页岩气水平井实际情况进行了固井工具配套技术研究,介绍了专用固井工具的现场应用情况。现场应用结果表明,所开发的专用固井工具能够满足涪陵页岩气水平井固井施工的需要,建议根据不同井况推广使用。页岩气水平井固井工具的研制成功对于确保固井质量和满足页岩气开发的需要具有积极的意义。     

水平井有限级次套管滑套固井工具研制与应用

为了实现高效分层压裂、提高工具可靠性,需开发水平井有限级次套管滑套压裂工具。与常规固井相比,存在现有胶塞无法满足超大变径条件下水泥封隔、水平段难以有效碰压及单流阀断流等难题。经过室内评价试验及工具结构改进,研制了适合水平井工况的固井胶塞、碰压短节、浮箍浮鞋等装置。结果表明:顺利完成了SP42H套管滑套固井试验,碰压正常,通井发现人工井底符合设计要求,后期压裂施工顺利,可以满足水平井套管滑套固井要求。     

水平井套管固井关井工具研制与应用

长庆油田规模应用水平井固井+分段压裂工艺,实现了低渗透油气藏的高效开发。由于水平井套管固井的特殊性,固井施工完成后浮箍浮鞋单流阀功能易失效,不能实现有效断流,导致大量的井留水泥塞影响后期作业。针对以上问题,借鉴关闭滑套原理,研制了套管关井滑套及配套固井胶塞,在固井施工完毕实现碰压后可以实现硬关井,克服了传统单流阀断流易失效等问题。现场开展了200余口水平井固井试验,关井成功率100%,后期探人工井底表明,水泥塞满足压裂要求。     

涪陵页岩气田井筒完整性实践与认识

为了确保涪陵页岩气田页岩气水平井的安全开发,开展了页岩气水平井生产套管井筒完整性技术探索研究。基于管柱力学理论及套管设计+水泥浆固井+大型压裂的一体化理念,提出了页岩气水平井生产套管有效外载荷计算方法和生产套管柱优化设计方案,并对生产套管气密封螺纹进行特殊设计,完善了下套管现场操作保障措施和现场氦气密封检测工艺,形成了基于射孔与大型压裂的水平段弹韧性水泥浆固井配套技术,研发了针对页岩气生产套管螺纹密封失效的柔性化学堵漏技术。一期产建期间共完成了189口水平井的压裂投产,其中,仅有2口井井筒密封失效,采用柔性化学堵漏技术,使井筒密封失效的井得到了很好的治理。形成的生产套管井筒完整性系列技术基本满足了涪陵页岩气井安全正常生产的需求,为国内类似页岩气开发井井筒完整性工作提供了有益借鉴。     

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。      

川西首口页岩气水平井固井技术

目前页岩气水平井的固井面临着套管难以下入、居中度低、顶替效率低、水泥环弹韧性差等技术难题.基于川西地区地质条件和钻井状况的认知,分析了川西首口页岩气水平井XYHF-1井的固井难点,总结了有效通井、优化扶正器安装、滑套固井技术、优选水泥浆体系等提高该并固井质量的技术措施,对固井质量进行了分析总结并认为SCW冲洗液、三级冲洗工艺、弹韧性水泥浆体系的应用是提高页岩气水平并固井质量的有效措施.图1表2参5     

页岩气水平井固井技术难点分析与对策

页岩气储层多为低孔低渗,需要采取压裂等增产措施沟通天然裂缝,所以对固井质量的要求很高。对页岩气水平井固井面临的套管下入与居中度、油基钻井液有效驱替和大型压裂对固井胶结质量的影响等技术难题进行深入分析,从有效通井、套管居中、套管漂浮固井技术、高效洗油冲洗液、采用弹韧性水泥浆体系等几个方面提出了提高页岩气水平井固井质量的技术对策,为今后页岩气水平井固井提供借鉴。中图分类号:文献标识码:A     

四川盆地页岩气井水平井段的固井实践

页岩气藏水平井固井要求水泥环不仅要有很高的强度,还要有较好的韧性,使之能满足大型分段加砂压裂增产作业对水泥环层间密封的要求。为此,针对性地开展了增韧材料的优选和高效冲洗剂的研制,先导性试验的3口井均采用了以下主要措施：①应用自主开发的增韧材料,配制出密度达1.95 g/cm³的增韧水泥浆,实验结果表明,该水泥石抗冲击韧性超过常规水泥石20%、抗折强度提高了10%～15%、弹性模量则下降了约20%,显示出良好的增韧性能;②自主开发的油基介质下高效冲洗液,能在短时间内改变套管及井壁的润湿性,室内试验结果表明,该冲洗液对界面冲洗效果超过90%,达到了有效清除套管及井壁残留油泥、隔离油基钻井液与水泥浆的效果;③集成应用川渝地区旋流刚性扶正器、漂浮顶替等成熟固井技术实现水平井段有效顶替。纳入试验的3口井固井质量均满足了后期增产作业的技术要求,为页岩气藏水平井固井提供了技术支撑。     

沧东凹陷页岩油水平井优快钻井技术

在沧东凹陷页岩油水平井钻井过程中,面临机械钻速低、安全风险大、固井质量难以保证等问题.为解决这些问题,预测了地层漏失压力和坍塌压力,进行了井身结构和井眼轨道优化、PDC钻头个性化设计,并集成盐水钻井液、旋转导向钻井技术、韧性水泥浆和漂浮顶替固井等配套技术,形成了沧东凹陷页岩油水平井优快钻井技术.该技术在沧东凹陷20口页...     

胜利油田沙河街组页岩油水平井固井技术

胜利油田沙河街组页岩油水平井固井时存在套管居中和安全下入难度大、水泥浆性能要求高和油基钻井液驱替困难等技术难点,为此研发了两亲冲洗隔离液体系、优选纤维膨胀水泥浆体系和塑性胶乳防窜水泥浆体系,并采取应用整体式弹性套管扶正器、偏心导向引鞋、漂浮顶替技术和环空加压等固井技术措施,初步形成了胜利油田沙河街组页岩油水平井固井技术...     

新型XPJQ系列下套管漂浮减阻器的研制与试验

为有效减小大位移井、长水平段水平井的套管下入阻力,保证套管的安全下入,研制开发了新型XPJQ系列下套管漂浮减阻器。基本的技术思路是,依据套管在下入过程中的受力大小、状态及影响因素,利用漂浮接箍或漂浮减阻器实现对水平段套管内部全掏空,以有效降低套管正压力、减小套管下入摩擦阻力。根据漂浮下套管技术及固井技术的要求,研制开发的新型下套管漂浮减阻器由1个主部件（漂浮减阻器）和4个辅助部件（可钻式防落物浮箍、高承压漂浮旋流鞋、剪销式套管清理器、防转碰压塞）组成。下套管漂浮减阻器地面试验表明,各功能都运行平稳,各项技术参数均达到设计要求。在胜利油田胜2-平17井的现场试验也表明,各部件工作正常,可实现漂浮功能。研究认为,新型XPJQ系列下套管漂浮减阻器性能可靠,可在大位移井、长水平段水平井推广应用。      

陆相页岩气水平井固井技术——以延长石油延安国家级陆相页岩气示范区为例

鄂尔多斯盆地伊陕斜坡的上三叠统延长组及下二叠统山西组具有良好的页岩气成藏条件,陕西延长石油(集团)有限责任公司采用水平井分段压裂技术对该区页岩气进行开发。针对水平井固井过程中存在的油基钻井液清洗困难、长水平段套管难以居中、固井过程中易发生漏失、水平井及分段压裂对水泥环要求高、长封固段固井附件易失效等技术难题,开展了相关技术研究,获得了解决上述问题的技术措施:1在该示范区通过采用清油型前置液多级冲洗工艺,有效地冲洗界面残留油膜,提高油基钻井液冲洗效率;2新研制的水平井专用扶正器能有效降低管柱下入摩擦阻力,保证套管的居中度;3通过提高地层承压能力、优化浆柱结构实现平衡压力固井;4优选韧性材料提高水泥环的耐冲击能力,较好地满足了页岩气水平井分段压裂工艺对水泥石性能的要求;5研制的高性能固井附件,保证了长封固段水平井施工安全。所获成果已在该示范区的4口页岩气水平井中进行了应用,固井一次成功率达100%,固井质量优良率达100%,取得了良好的固井效果。     

漂浮下套管技术在吉木萨尔页岩油水平井的应用

漂浮下套管技术主要应用于大位移井和水平井中,它是在套管柱下部封闭一段空气或低密度钻井液,以减轻整个管柱在钻井液中的重量,从而达到减小摩阻、将套管顺利下入的目的。2019年7月新疆油田公司在吉木萨尔页岩油区块进行了首次漂浮下套管技术实验,本文通过理论与实际结合的方法介绍了漂浮下套管技术原理,以及吉木萨尔页岩油J10028-H水平井的漂浮下套管技术方案、各项施工参数和附件的确定,及最后现场下套管、固井施工的作业情况。虽然最后该井由于井壁失稳垮塌造成套管最终没有下至预定位置,但不可否认的是,漂浮下套管技术仍然是大位移水平井及长水平段井下套管作业的有力保障。该井的漂浮下套管技术作业也为新疆油田后期大位移及类似长水平段井的下套管技术提供了现场经验参考。     

页岩气长水平井段防气窜固井技术

页岩气开发的核心技术为水平井配合大型水力压裂,而固井质量不佳已成为页岩气完井和实施储层改造的主要瓶颈问题。为此,以四川盆地页岩气开发区块为例,探索了水力压裂作用下保持水泥环力学完整性的方法及其配套工艺技术措施。研究结果表明:(1)采用模拟套管刚度的近钻头三扶正器通井钻具组合,可以降低长水平段页岩气井套管下放难度,提高下套管时效和安全度;(2)研制的高效洗油冲洗隔离液体系在常温至120℃下的冲洗效率均大于90%,能够保证水泥浆对油基钻井液的顶替效率和井壁的有效胶结;(3)确定了该区长水平段固井韧性防窜水泥浆凝固后的性能——水泥石弹性模量应小于7 GPa、三轴强度最好大于40 MPa,以减轻和避免压裂时的水泥环破坏;(4)形成的钻井液调整、预应力固井、地面高压泵注工艺等配套技术提高了页岩气井固井质量。2015—2016年期间运用上述系列固井技术在四川盆地开展了85口井固井作业,平均井深4 832 m,平均水平段长1 560 m,固井质量优质率达89.58%;水平井固井后候凝期间无环空带压,钻完井及试油期间环空气窜得到明显改善。结论认为,该配套技术可以保证并提高长水平段页岩气井的固井质量。