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        開窗側(cè)鉆井固井技術(shù)研究與應(yīng)用

        2019-10-21 08:57:49任嘉偉高彥峰楊丹黃杰偉
        中國化工貿(mào)易·下旬刊 2019年6期

        任嘉偉 高彥峰 楊丹 黃杰偉

        摘 要:2016-2017年國際油價整體低靡,為有效降低鉆井成本,盤活老井,提高采收率,吐哈油田大力實施開窗側(cè)鉆井,最小理論間隙只有12.5mm和11.4mm。側(cè)鉆井由于其本身的局限性--均為定向井、環(huán)空間隙小、水泥環(huán)薄,給固井施工帶來很大難度,通過使用膠乳水泥漿,優(yōu)選扶正器類型,合理設(shè)計扶正器加法,改變固井工藝,有效提高固井質(zhì)量。

        關(guān)鍵詞:開窗側(cè)鉆井;膠乳水泥漿;扶正器;固井工藝;固井質(zhì)量

        1 吐哈開窗側(cè)鉆井固井難點

        ①井眼軌跡呈增--降趨勢,出窗口狗腿大,套管下入困難。2011-2015年開窗側(cè)鉆井完成30口,有5口在出窗口套管下入困難;②環(huán)空壓耗大,難以設(shè)計合理的頂替排量,影響固井質(zhì)量;側(cè)鉆井尾管固井,環(huán)空流動阻力大,循環(huán)壓耗大,頂替排量和合理流態(tài)使用受到限制,為了減少過高的泵壓,只能采取小排量固井,導致頂替效率低,加之吐哈側(cè)鉆井尾管長度都比較短,注水泥漿量少,水泥漿與井壁接觸時間短,極易發(fā)生水泥漿竄槽現(xiàn)象,影響固井質(zhì)量。據(jù)統(tǒng)計,11年-15年,小井眼固井施工30井次,有7口井固井質(zhì)量差,固井優(yōu)質(zhì)率33.3%;③水泥環(huán)薄,要求水泥漿低失水、低摩阻,同時水泥石必須具有一定的強度和韌性,滿足固井施工及后期開采需求;④側(cè)鉆小井眼對替漿量要求精確度很高,如果組合膠塞復合性差,不能碰壓,多則替空,少則流塞,增加后續(xù)作業(yè)。據(jù)統(tǒng)計,11年-15年,有1口井出現(xiàn)替空,1口井少替留塞;⑤浮箍、浮鞋易失效,工具性能要求高;開窗側(cè)鉆井由于壓力高,對浮箍、浮鞋沖擊壓力大,工具易失效,造成留塞、水泥返高不夠。據(jù)統(tǒng)計,近五年有5口井因為浮箍、浮鞋失效造成留水泥塞。

        2 固井技術(shù)研究

        2.1 水泥漿體系

        2.1.1 開窗側(cè)鉆井對水泥漿體系的要求

        開窗側(cè)鉆井環(huán)空間隙小,水泥環(huán)薄,根據(jù)固井施工以及后期開采需求,考慮水泥漿韌性、失水、防竄性能為主,要求水泥漿具有:良好的失水、良好的防竄性、改變水泥石性能。經(jīng)調(diào)研,膠乳水泥漿滿足上述性能。

        2.1.2 水泥漿性能對比

        ①水泥是力學性能對比:與常規(guī)水泥漿相比,在相同的養(yǎng)護條件下,膠乳水泥的抗壓強度有所降低,彈性模量有所下降,及剛性下降,彈性提高,表明韌性增強;②防竄性能對比:膠乳水泥漿靜膠凝強度(48-240Pa)發(fā)展迅速,防竄性優(yōu)于常規(guī)水泥漿;③失水控制:膠乳中的膠粒在在壓差作用下在水泥顆粒間聚集成膜,使濾餅的滲透率降低,有利于控制失水。

        2.1.3 膠乳水泥漿綜合性能

        根據(jù)室內(nèi)試驗和技術(shù)要求,確定水泥漿配方為:天山G中+0.4%KQ-B+6%KC-1+5%BCT-800L+33%水??梢钥闯觯z乳水泥漿稠化時間可調(diào),失水少,流變性好,滿足固井施工要求。

        2.2 下套管技術(shù)

        2.2.1 井眼準備

        強化鉆具結(jié)構(gòu)通井:根據(jù)入井套管串剛性確定通井鉆具結(jié)構(gòu),原則是通井鉆具剛性大于入井套管鉆具剛性。對出窗口狗腿大段,反復短拉,保證井眼暢通,套管能順利到底。

        2.2.2 改變扶正器類型

        焊接式扶正器其牢固程度受焊接質(zhì)量影響,給扶正器安全使用帶來隱患,在側(cè)鉆小井眼中有可能因為扶正器損壞造成下套管遇阻,因此,將其改為整體式,整體式扶正器具有足夠的彈性和韌性,所以能夠保證扶正器能夠順利的通過套管段和裸眼段,與井壁之間的摩擦阻力小,便于套管的軸向運動和圓周方向的轉(zhuǎn)動,便于套管順利下入。

        2.2.3 優(yōu)化扶正器加法

        在扶正器設(shè)計上,通過完鉆時和地質(zhì)人員溝通,了解清楚油水層分布;和采油廠溝通,了解主要開采層位;在主要開采層位上下設(shè)計套管扶正器,確保開采層質(zhì)量。

        2.3 固井工藝研究

        2.3.1 優(yōu)化管串結(jié)構(gòu)

        單浮箍設(shè)計為雙浮箍,一只浮球式,一只彈簧式,浮球式放在上部,減緩沖擊力,保證固井碰壓后有一只能正常工作,防止水泥漿倒返。

        2.3.2 優(yōu)化現(xiàn)場施工工藝

        現(xiàn)場對膠乳和降失水劑利用水泥車濕混,保證均勻,達到批混批注的效果。同時固井施工過程中全程采用水泥車計量,確保計量準確。

        2.3.3 控壓技術(shù)

        p:壓力降,MPa;L:套管長度,m;ρ:流體密度,g/cm3;V:流速,m/s;D:套管直徑,cm。

        由上公式可知,開窗側(cè)鉆井內(nèi),依據(jù)U形管效應(yīng),水泥漿剛出套管時產(chǎn)生的負壓最大,由下公式可知,此時空上返速度的平方與壓力成對比,環(huán)空上返速度最快,對環(huán)空影響最大(尤其是懸掛器處),易造成井下事故。因此,在固井施工中,注水泥壓力降為零后降低排量;替將壓力未達循環(huán)壓力時使用小排量。

        3 現(xiàn)場應(yīng)用

        截至目前,共計施工24口井,使用效果明顯,固井優(yōu)質(zhì)率75%。

        4 認識與結(jié)論

        ①井眼暢通是套管成功下至設(shè)計位置的有力保障,因此下套管前必須做好井眼準備,保證套管順利下入;②膠乳水泥漿有良好的防竄性,失水控制良好,水泥石韌性強,在小井眼、小間隙固井中值得推廣;③整體式扶正器相比焊接式扶正器安全系數(shù)高,在小井眼、小間隙固井中值得推廣。

        參考文獻:

        [1]劉雙進.小井眼開窗側(cè)鉆井固井工藝技術(shù)[J].化工管理,2016(6):227.

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