开窗侧钻井固井技术研究

王苍斌

摘要本文针对胜利油田地层特性、储层特点及开窗侧钻钻井工艺要求,通过大量调研及综合分析,进行一系列技术研究及攻关,探索、总结出了一套适合胜利油田的开窗侧钻固井工艺技术,达到优化井身结构,提高固井质量,保护储层,满足完井及试采要求,降低固井成本的目的。

关键词侧钻;开窗;固井

中图分类号TE243文献标识码A文章编号1673-9671-(2009)112-0031-01

1小井眼固井的技术难点及技术关键

由于开窗侧钻,造成小井眼完井,对固井注水泥作业以及如何提高固井质量带来了新的问题,主要表现在下列几个方面:

1)小环空间隙造成薄水泥环,使得水泥石强度设计要求更高;小间隙固井对于常规油气层固井而言,水泥环较薄,尤其是套管接箍处,若考虑井眼缩径因素,水泥环厚度将会更薄,这样先天不足的井眼小,使得水泥浆在环空中迅速失水,在小井眼处发生蹩堵,导致替压高,从而留水泥塞。因此,对水泥浆性能要求高(即析水接近于0、低失水),水泥浆注入过程中密度的暂时波动将会影响环空一大段水泥环质量,同时水泥环还需要有足够的强度和韧性以承受住井下作业时产生的震动、撞击。

2)在小环空间隙中,由于小套管的刚度小、容易弯曲、偏心和贴壁,使顶替效率下降,套管居中度是保证固井质量的重要因素之一。固井实践证明,常规固井要求套管柱居中度不低于67%。而对小间隙固井施工来讲,实际井身质量如井斜、方位的变化将使套管更难居中。另外由于环空间隙小,考虑到完井管柱下放摩阻和完井液、水泥浆流动阻力,套管扶正器的数量不可能太多。套管不居中造成水泥浆的偏流,影响水泥浆的驱替效果。所以套管的扶正问题以及如何提高顶替效率应予以特别考虑。

3)流体通道整体变小,使得注水泥作业时流动阻力明显增大,造成泵压增高,导致水泥浆易于失水和脱水,发生桥堵和蹩泵的几率随之增加,同时易于压漏地层,不利于产层保护,因此对水泥浆的流变性、滤失量、稳定性等要求更高,对于注替速率也应进行更科学的设计。

4)由于环空间隙小、完井管柱下入到预定井深困难。小间隙井的井身质量是影响套管下入的重要因素,全角变化率过大和井眼缩径将直接阻碍套管下入到预定位置。由于环空间隙小,井壁对套管的粘附作用比常规井眼更强,粘卡套管的可能性更大。环空间隙小增大了套管下入过程中与井壁接触的机会,亦就增大了套管下入的摩阻。水泥环薄,加之油气的开采,油气上窜发生的几率和危害性随之增大,对于工艺措施和水泥浆的防窜能力要求更高。

2提高开窗侧钻井固井质量的技术措施

2.1控制好井身质量及钻井液性能

井身质量指井径及井眼轨迹的变化,在井径规则及井眼轨迹变化平稳的情况下有利于提高顶替效率,而当井眼有大肚子或井径呈锯齿状时,顶替效率较难保证,因此,钻井过程中应采取一切措施提高井身质量,为固井创造良好的条件。如果井身质量的先天不足,那么我们必须在固井设计中,通过合理设计前置液,增加前置液用量,使前置液紊流接触时间达5min以上,以提高洗井及顶替效率。同时固井前泥浆性能对顶替效率也有很大影响,对于小间隙固井来说,要求固井前泥浆具有低粘切。

2.2控制套管居中度

为满足套管居中度不低于67%的要求,以便在较低排量下也能对窄边泥浆有效清除,我们采用固井设计软件对套管居中度进行模拟,在兼顾实际施工情况下,使扶正器安放数量、位置最优化。

2.3选择合理的施工参数

对于小间隙井,注替排量选择很重要,过分强调排量和环空返速,会导致流动压耗增大,发生井漏的机率加大;排量过小,井壁冲洗效果低,因此选择合适的注替排量十分重要,我们通过固井设计软件进行注水泥模拟,根据环空压耗和环容进行施工排量选定。

2.4严格控制水泥浆各项性能指标

1)水泥浆游离水的控制。

2)沉降稳定性。应具有较好的沉降稳定性,从配置、顶替到凝固不发生分层及自由水的大量析出。因此化验室要对水泥浆浆体初始稠度进行合理调配,保证水泥浆体系具备良好的稳定性。

3)控制水泥浆过渡稠化时间。

4)控制水泥浆失水量。

3固井工艺技术要求

为确保开窗侧钻井的固井质量,达到保护储层、满足完井要求及提高产量的目的,主要固井工艺要求:

1)根据地层特点、固井工艺及固井质量要求,科学合理编写固井施工设计。

2)针对小井眼、小间隙尾管固井的特殊性,选用性能优越、质量可靠的固井工具及管串附件,同时根据7"套管的套损状况、密封性及水泥返高,确定合理的悬挂位置,严格按照尾管固井的工艺要求及操作规程进行现场施工,确保现场施工正常、顺利、安全。

3)固井前井眼及钻井液准备要求:(1)针对易漏、出水地层进行堵漏治水,提高地层承压能力,确保固井质量。(2)完钻固井前要求钻井液做到粘切低、动塑比低、泥饼薄而韧,满足固井要求。(3)针对井眼质量及井下情况,适当控制循环时间,不可长时间循环,确保井下安全。

4)加强下套管前的井眼准备及井眼净化, 下生产尾管前必须认真细致通井,确保井下安全及井眼畅通,通井时应带大接头或欠尺寸稳定器,防止下套管遇阻和卡钻,气层段反复划眼,以清除井壁的泥饼,充分循环稀释泥浆,大排量洗井,确保井眼畅通,无漏失、井塌,井底无沉沙。

5)严格按照下套管操作规程进行下套管作业,认真检查固井工具及管串附件,合理加放扶正器,确保套管居中度,必须使用套管钳、扭矩仪及螺纹密封脂(CASTTA101、CASTTA102),螺纹扭矩必须符合要求,确保丝扣的密封性。

6)根据地层特性、井眼质量、井眼轨迹及井下情况,通过固井软件优化计算,科学合理符合实际情况的加放扶正器(钢性、弹性),保证复合井眼的套管居中度≥67%,同时进行下套管摩阻计算,确保生产尾管顺利下入及封固质量。

7)采用平衡压力固井,依据防气侵、气窜的原理,在确保压稳气层、水层及防止漏失的情况下,尽可能降低环空动、静液柱压力,严格控制水泥浆(失水、析水、固相颗粒)进入产层,引起产层伤害。

8)科学全面的进行油气侵、油气窜综合评价及预测,为优化注水泥施工参数提供理论依据,同时根据井下工况及管内外液体的流变性能,进行流变性计算,优选前置液性能,科学合理应用顶替技术,提高大斜度、小间隙尾管顶替效率及一、二界面水泥环胶结质量。

9)根据电测井径及现场经验,准确计算水泥浆量,采用干混工艺,确保水泥、外掺料及外加剂混拌均匀。

10)采用性能优越的水泥车(40-17型或50-30型)进行水泥浆混拌、注替及碰压。

11)精细现场施工措施,加强施工连续性,强化施工人员责任性, 确保设备正常运转,水泥浆密度均匀,现场施工连续、安全。

4结束语

本文在分析影响小井眼固井质量主要因素的基础上,筛选出了适合小井眼固井的体系稳定、失水、析水小、强度高、流变性好,稠化时间可调,具有一定的抗冲击性和微膨胀性的两种水泥浆体系3个配方,可满足侧钻小井眼固井。

参考文献

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