中原油田水平井固井技術(shù).ppt

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1、中原油田水平井固井技術(shù)中原油田固井工程處編寫：陳道元?jiǎng)⑿愠梢?、前言水平井較直井大大增加了井眼生產(chǎn)層中的長(zhǎng)度和產(chǎn)層的泄油面積，大幅度地提高油、氣產(chǎn)量，減緩了水錐、氣錐的推進(jìn)速度，其勘探開發(fā)效果相當(dāng)于直井的3-6倍，在老油區(qū)采用水平井技術(shù)可增加儲(chǔ)量動(dòng)用程度，提高單井產(chǎn)量和采收率。中原油田老區(qū)已進(jìn)入開發(fā)中后期，開發(fā)調(diào)整井的目的主要是小型斷裂油藏及復(fù)雜斷塊油藏，根據(jù)油田的地質(zhì)構(gòu)造特征，直井無法達(dá)到地質(zhì)需要的目的，而水平井可以不受客觀存在的斷層影響，鉆達(dá)設(shè)計(jì)目的層。中原油田早在1991年就成功地鉆成了第一口水平井，當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)剛興起水平井鉆井工藝，衛(wèi)2-25井固井水泥外加劑使用的是進(jìn)口

2、產(chǎn)品，固井作業(yè)只是按常規(guī)的辦法進(jìn)行，隨后十年間未鉆水平井，從2001年開始又不斷的進(jìn)行水平井的鉆井工作，累計(jì)鉆成水平井5口。為滿足完井的需要，固井開展了相關(guān)方面的研究工作，研究出了滿足水平井固井需要的水泥外加劑和工具附件，改變了注水泥工藝措施，實(shí)現(xiàn)了對(duì)套管地層間兩個(gè)界面的有效封固，達(dá)到了鉆水平井的真正目的，其固井技術(shù)水平處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位。二、水平井固井主要存在的難點(diǎn)1、中原油田屬于典型的復(fù)雜斷塊油氣田，地層復(fù)雜，壓力系統(tǒng)紊亂，井眼軌跡多變；2、鍵槽和橢圓形井眼影響頂替效率；3、鉆井的需要，高比重、高粘度、高切力鉆井液不利于頂替。鉆井液和固相物水泥漿井壁套管4、固井物沉淀了

3、井眼底部不易清除(見下圖)二、水平井固井主要存在的難點(diǎn)5、套管下入困難6、套管偏心7、高邊水帶形成(見下圖)套管水泥井壁水帶水泥井壁套管水帶8、固相沉積物對(duì)固井質(zhì)量影響大。處于大斜度井段和水平井段在注水泥作業(yè)后，管柱下部都存在泥漿竄槽問題9、套管附件要求高。套管附件如果采用直井的浮力裝置，注水泥后實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)閉困難，容易造成套管內(nèi)留水泥塞和蹩壓候凝，影響兩個(gè)界面的膠結(jié)質(zhì)量；10、水泥漿性能影響。水泥漿的沉降穩(wěn)定性和水泥漿自由水易在井眼高邊一套管水泥井壁水帶側(cè)形成水帶，造成連通構(gòu)槽。見第7附圖。二、水平井固井主要存在的難點(diǎn)1、水平段長(zhǎng)，一般在500m以上；三、中原油田水平井特

4、點(diǎn)2、造斜點(diǎn)深，一般在井深2000m以下開始造斜；3、在鉆井過程中由于攜砂需要，鉆井液往往是高粘度、高切力、流變性差，下套管后（固井前）鉆井液性能調(diào)整困難；4、軌跡和排量限制，水平井段井眼下部的砂床（河床砂舟現(xiàn)象）不易被清除，從而影響水泥石的膠結(jié)質(zhì)量；5、由于水泥漿中顆粒的沉降和自由水的析出，易在井眼的高邊形成水帶而影響封隔，造成竄槽。三、中原油田水平井特點(diǎn)6、斷層多，地質(zhì)復(fù)雜，易形成“大肚子”井眼，其中鉆屑不易被攜帶干凈，影響固井質(zhì)量。(如下圖)井壁水泥套管鉆屑井徑擴(kuò)大區(qū)7、地層壓力系統(tǒng)差異大，有高壓層，也有低壓層，所以套管柱設(shè)計(jì)復(fù)雜。8、中原油田的水平井均為中、長(zhǎng)半徑

5、水平井。四、提高水平井注水泥質(zhì)量的技術(shù)措施1、優(yōu)化鉆井設(shè)計(jì)水平井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮完井注水泥問題，要選擇合適的套管/井眼的尺寸比，一般比值應(yīng)在0.65-0.7范圍內(nèi)，有條件時(shí)應(yīng)盡可能增大曲率半徑，同時(shí)，對(duì)鉆井設(shè)計(jì)的實(shí)施中亦要求：①保持井徑規(guī)則，避免形成鍵槽；②井眼軌跡規(guī)則，不應(yīng)有不符合設(shè)計(jì)要求的全角變化率井段；③凡鉆進(jìn)循環(huán)漏失均應(yīng)進(jìn)行認(rèn)真堵漏處理。2、井眼凈化一個(gè)清潔、無固相顆粒沉淀的井眼是減少水泥竄槽的重要條件，實(shí)踐證明，在井斜角大于30°的井眼內(nèi)，泥漿中的固相顆粒在其重力作用下發(fā)生下滑，容易在環(huán)空底部產(chǎn)生堆積，而形成“巖屑床”，隨井斜角增大越趨嚴(yán)重。在鉆井過程中，應(yīng)采

6、取各種措施防止形成“巖屑床”，環(huán)空泥漿流態(tài)對(duì)凈化速度的影響如下：在井斜角0-45°區(qū)域內(nèi)，層流的凈化速度較高，在45-55°區(qū)域內(nèi)，兩種流態(tài)的效果無多大區(qū)別，55-90°區(qū)域內(nèi)紊流的凈化速度高，依據(jù)上述的結(jié)論，下套管前通井應(yīng)采取如下措施。①在0-45°范圍內(nèi)，必須使泥漿流態(tài)為層流，建議泥漿屈服值為9.58MPa，YP/PV值為1以上。②45-55°范圍內(nèi)，兩種流態(tài)都采用，但以紊流最好；③55-90°范圍內(nèi)，采用紊流洗井，如果不能采用紊流，只能是層流時(shí)，必須盡可能的提高YP/PV值。泥餅管柱井眼粘著部位彎曲的裸眼井段中，套管與井壁的摩擦系數(shù)很大，也就是說它的摩擦角很大，例如

7、摩擦系數(shù)0.6，其摩擦角為31°，即井斜角為59°。在這樣的條件下套管，摩擦角以下井段中的套管就不能靠自重下滑了，這段套管的移動(dòng)就要靠上部套管柱的軸向分力推著走，此時(shí)鉆井液的潤(rùn)滑性是最重要的。由于在大多數(shù)地層中都可以形成濾餅，泥餅質(zhì)量是影響摩擦阻力的一個(gè)不可低估的重要因素，在井壁上形成的泥餅越厚，套管嵌入其中越深，接觸面積就越大，粘著力也越高，其結(jié)果必然大大增加套管下入的阻力，如下圖。3、降低摩阻，實(shí)現(xiàn)套管柱的順利下入因此，合理的設(shè)計(jì)鉆井液是下套管成功的關(guān)鍵所在，在下套管前井眼必須加強(qiáng)鉆井液的凈化處理，清除鉆屑沉積床，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)