复杂井固井质量的关键因素

复杂井固井质量的关键因素 一 固井的基本概念二 固井质量的要求及保证质量的要素三 复杂井的基本特征对注水泥设计要求及典型固井失效问题四 影响复杂井固井质量的因素分析五 复杂井固井质量研究的关键问题六 结束语 一 固井的基本概念 固井 包括下套管和注水泥两个生产过程下套管 就是在已经钻成的井眼中按规定深度下入一定直径 由某种或几种不同钢级及壁厚的套管组成的套管柱 注水泥 就是在地面上将水泥浆通过套管柱注入到井眼与套管柱之间的环形空间中的过程 水泥将套管柱与井壁岩石牢固地固结在一起 可以将油气水层及复杂层位封固起来以利于进一步地钻进或开采 二 固井质量的要求及保证质量的要素 固井最重要的目的是实现严密的层间分隔和对套管的保护 以保证钻井与试油等后续作业安全顺利 分层开采效果长期可靠 储层增产与改造措施有效 在各种情况下固井质量的基本要求 1 依照地质及工程设计要求 套管的下入深度 水泥浆返高和管内水泥塞高度符合规定 2 注水泥井段环空内的钻井液全部被水泥浆替走 3 水泥环与井壁岩石之间的连接良好 4 水泥石能抵抗油气水的长期侵蚀 保证质量的要素 一 钻井施工 井身 钻井液 好的固井质量首先要有好的井身质量和性能良好的钻井液做保证 二 完井要求在完井工作中主要做好电测后下钻通井划眼和洗井液性能调整工作 三 固井施工 四 居中 压稳 替净 密封 居中 压稳 替净 密封 是对固井质量的具体要求 所有固井施工都要围绕这几方面展开工作 1 居中 是指套固井和水钻井液候凝期间 井内环空液注压力压稳地层孔隙管在井内居中 居中度达70 则不会影响固井质量 2 压稳 是指在压力 保证地层流体不能在固井期间和固井以后窜入井筒或窜出地面 3 替净 是指在固井施工中将封固段环空中的洗井液全部驱逐出去而使水钻井液完全充满封固段环形空间 4 密封 固井密封有两方面的要求 套管密封和环空密封 三 复杂井的基本特征对注水泥设计要求及典型固井失效问题 1 按井身轨迹进行固井复杂特征划分复杂井井身轨迹主要包括 定向井 水平井 分支井 丛式井 大位移井 侧钻水平井等 其主要特点是井口至井底靶点间井眼的空间轨迹必须遵照设计走向要求 注水泥作业复杂性主要体现在 怎样保证套管安全下入到位并居中 如何降低小间隙顶替流动阻力 在非正常或变径选择性充填时是否能做到压稳并密封 这就导致了水泥浆流变性能与稳定性相互矛盾的现实与必须达到相互协调的设计要求之间的矛盾 以及复杂的顶替流变学设计与水力参数确定 2 按构造岩性进行复杂特征划分就典型复杂地质条件划分而言 复杂井主要包括 裂缝发育变质岩地层 疏松胶结碎屑岩地层 巨厚膏盐岩覆盖地层 膏泥盐水化蠕变地层 山前构造带水化泥岩 高陡构造大倾角裂缝性地层 破碎断层频现型地层等 注水泥作业应着重从工艺方法上考虑防止漏失 从材料体系上考虑抗盐侵 触变 增韧 非常规密度等特殊性能设计要求 这就要求注水泥设计中必须在常规水泥设计基础上 赋予材料体系某些必要的特殊性能 即要求使用特种水泥体系 3 按岩石骨架与孔隙流体压力进行复杂特征划分就地层岩石骨架与孔隙流体压力而言 常见有长覆盖无固定低压易漏地层 突现性缝洞型灾难漏失地层 破碎性节理发育超低压地层 山前构造带高地应力型地层 注水开发原始压力紊乱地层 深部高压盐水盐岩覆盖地层 大埋深高上覆地层压力产层等 按岩石骨架与孔隙流体压力的复杂多变 使得固井质量难以得到保证 从注水泥设计方面 要求必须采用特种非常规密度的水泥浆 并仔细地从入井流体的密度 段长 流变性调节能力控制水平和顶替水力参数合理确定方面保证实现动态和静态压力平衡 近年来 各大油田固井质量都有了较大幅度的提高 按声波测井评价 部分油田一次固井合格率能达到90 以上 但固井失效问题仍然存在 如注水泥漏失引起憋泵 固井后环空水泥浆长期不凝固 水泥候凝期间环空喷涌 井垮环空堵死被迫强行挤水泥 固井中接触污染泵压突增憋泵或漏失 低返 漏封 层间窜 井口冒气冒泡等 以上现象的发生 严重制约了固井质量的提高 四 影响复杂井固井质量的因素分析 1 影响固井质量的客观和主观因素客观上的影响因素具有客观存在性和不可调节性 在一定程度上制约了固井质量的提高 但主观影响因素却具有可调节及可控制的特点 可以通过合理的设计及固井质量控制措施来有效提高固井质量 影响固井质量的客观因素 井身轨迹复杂 型井及大肚子井常有发生 受扶正器数量限制以及为了顺利下入套管 套管居中度往往难以保证 部分井段小间隙或套管紧帖井壁 难以实现有效顶替及层间封隔 地层状况恶劣 裸眼井段地层岩性复杂 裸眼井段多压力层系 钻静液体系转换时机无法掌握 转换不及时或不转换 钻静液造壁性能较差 泥饼质量不良和井眼净化程度都低 影响固井质量的主观因素 完井设计未能根据地质状况油田开发及菜油工程生产对固井质量的影响及特殊要求进行 缺乏对整个勘探开发的整体性认识 社计不具有针对性 油公司所制定技术规定与造价要求将所有矛盾交给固井 而固井质量的提高应从整个勘探开发上着手 加强各环节间协作 钻井部门强调成本忽视钻井液性能对顶替效率的要求 减少钻井液投入直接影响到固井质量 实际井眼条件下工况参数对水泥受热有极大的影响 室内设计人员应根据现场作业实际设计水泥浆体系 温度对入井流体流变性流态判别摩阻均有较大影响 在室内设计时大多没有综合考虑此类参数 2 钻井液性能对固井质量的影响应重视钻井液应用技术与井壁稳定泥饼清除要求的技术衔接 固井前最好在完钻前 就应根据岩性及时转换钻井掖体系 形成优质泥饼护壁 并为调整钻井液性能满足提高固井质量工艺措施的实施创造条件 3 水泥浆性能设计存在问题密度 温度等的特殊要求 五 复杂井固井质量研究的关键问题 1 准确掌握井下温度2 准确掌握入流流体流变特性3 合理确定安全压力窗口研究4 提高水泥体系设计科学化水平和加强特种材料体系开发5 关键性固井基础研究6 重视管