贝克休斯固井工艺技术介绍

1、贝克休斯固井工艺技术介绍王军磊 林宇舟2012.5.31-西安BHI公司历史汇报内容一一.水平井概述水平井概述二二.水平井固井工艺技术介绍水平井固井工艺技术介绍三三.Bakerhughes水平井固井实例介绍水平井固井实例介绍四四.Bakerhughes水泥浆体系介绍水泥浆体系介绍一一.水平井概述水平井概述1.水平井历史背景水平井历史背景2.水平井分类水平井分类3.水平井开发目的水平井开发目的4.水平井应用范围水平井应用范围一.水平井概述1.水平井历史背景水平井历史背景一.水平井概述2.水平井分类水平井分类一.水平井概述长半径水平井特点长半径水

2、平井特点 造斜率在造斜率在一.水平井概述中半径水平井特点中半径水平井特点 造斜率在造斜率在一.水平井概述短半径水平井特点短半径水平井特点 造斜率在造斜率在 使用铰链马达和旋转钻井组合装备使用铰链马达和旋转钻井组合装备一.水平井概述超短半径水平井特点超短半径水平井特点 造斜率可达造斜率可达90形成储层泄油井眼形成储层泄油井眼一.水平井概述3.水平井开发目的水平井开发目的 提高生产提高生产 生产率和生产总量都大大增高生产率和生产总量都大大增高一.水平井概述流体几何特性流体几何特性一.水平井概述4.水平井应用范围水平井应用范围 气水锥进油藏气水锥进油藏 边缘水或气顶活跃的油藏边缘水或气顶活跃的油藏二

3、二.水平井固井工艺技术介绍水平井固井工艺技术介绍1.工作计划及参考因素工作计划及参考因素2.水泥浆设计水泥浆设计3.固井施工模拟固井施工模拟4.钻井泥浆顶替钻井泥浆顶替5.施工执行施工执行6.作业后流程和分析作业后流程和分析1.工作计划及参考因素工作计划及参考因素1.工作计划及参考因素工作计划及参考因素 -因为油气井建井的最终目的是封隔油、气、因为油气井建井的最终目的是封隔油、气、水层，并在整个油井生产过程中提供管道水层，并在整个油井生产过程中提供管道使其正常生产，所以固井质量的好坏是决使其正常生产，所以固井质量的好坏是决个过程的最关键因素。个过程的最关键因素。1.工作计划及参考因素工作计划及

4、参考因素 井眼几何尺寸井眼几何尺寸 - 环空间隙环空间隙2cm才能减小环空底端窜槽并才能减小环空底端窜槽并有助于最优泥浆顶替有助于最优泥浆顶替 - 建议环空间隙在建议环空间隙在4cm左右左右1.工作计划及参考因素工作计划及参考因素 泥浆性能泥浆性能 - 研究表明，钻井泥浆携带岩屑的能力随研究表明，钻井泥浆携带岩屑的能力随着井斜角的增大而下降。着井斜角的增大而下降。 - 钻井泥浆需要合理的设计来保证在固井钻井泥浆需要合理的设计来保证在固井施工前环空底部没有岩屑沉积。施工前环空底部没有岩屑沉积。1.工作计划及参考因素工作计划及参考因素 套管外膨胀封隔器套管外膨胀封隔器(ECP) - ECP随套管管

5、柱下入随套管管柱下入井内，在初次注水泥井内，在初次注水泥作业时胶塞碰压后产作业时胶塞碰压后产生径向膨胀，以达到生径向膨胀，以达到井下环空的机械密封，井下环空的机械密封，阻止层间流体互窜。阻止层间流体互窜。 1.工作计划及参考因素工作计划及参考因素ECP应用范围：应用范围： 封隔生产层封隔生产层 密封尾管衬圈密封尾管衬圈 封隔漏失层封隔漏失层 1.工作计划及参考因素工作计划及参考因素 ECP的使用的使用 - 在考虑使用在考虑使用ECP以前，要明确以前，要明确ECP的优缺的优缺点。虽然关于使用点。虽然关于使用ECP的成功案例很多，的成功案例很多，但但ECP的缺点是在封隔器膨胀以后，流体的缺点是在封

6、隔器膨胀以后，流体静压力在封隔器以下传递性很差。如果没静压力在封隔器以下传递性很差。如果没有流体静压力的传递，那在封隔器以下的有流体静压力的传递，那在封隔器以下的水泥环就有可能发生水泥环就有可能发生“气侵气侵”。虽然封隔。虽然封隔器可以阻止气侵通过器可以阻止气侵通过ECP，但是封隔器以，但是封隔器以下会有潜在问题发生。下会有潜在问题发生。1.工作计划及参考因素工作计划及参考因素 尾管悬挂器尾管悬挂器 -分为机械式和液压式分为机械式和液压式 -在大位移井和水平井在大位移井和水平井中，一般使用机械式中，一般使用机械式 -在固井以前和固井施在固井以前和固井施工中可以旋转尾管来工中可以旋转尾管来提高钻

7、井泥浆的顶替提高钻井泥浆的顶替效率效率 -旋转式尾管悬挂器有旋转式尾管悬挂器有扭矩限制，在施工设扭矩限制，在施工设计时需要考虑计时需要考虑1.工作计划及参考因素工作计划及参考因素 分级固井工具分级固井工具 -当水泥浆通过松软地层时，产生的压力可当水泥浆通过松软地层时，产生的压力可能会超过地层的破裂压力，从而引起漏失。能会超过地层的破裂压力，从而引起漏失。其中一种阻止漏失的方法就是通过分级固其中一种阻止漏失的方法就是通过分级固井，缩短水泥柱，从而减小水泥浆静压力。井，缩短水泥柱，从而减小水泥浆静压力。 1.工作计划及参考因素工作计划及参考因素 分级固井工具分级固井工具 - 分为液压控制和胶塞控制

8、分为液压控制和胶塞控制 胶塞控制胶塞控制 适用于垂直井或井斜角适用于垂直井或井斜角 2134 m 温度温度0DeepSet 水泥体系 技术参数技术参数 密度范围密度范围 1.381.87g/cm3 温度范围温度范围 0 38DuraSet 水泥体系 拉力强度和弹性性能改进拉力强度和弹性性能改进 机械性能增强机械性能增强 可以发泡可以发泡 压裂韧性提升压裂韧性提升 适用于温度和压力变化较适用于温度和压力变化较大的油井大的油井DuraSet 水泥体系 DuraSet水泥体系是井壁水泥体系是井壁暴露在压力快速下降或热暴露在压力快速下降或热循环环境下的最佳选择循环环境下的最佳选择 DuraSet水泥体

9、系可以以水泥体系可以以所有所有API等级的水泥为基等级的水泥为基础进行配制础进行配制 DuraSet水泥体系大与多水泥体系大与多数水泥添加剂兼容数水泥添加剂兼容 各种水泥添加剂的结合可各种水泥添加剂的结合可以调整以调整DuraSet水泥体系水泥体系，以达到不同油井的特殊，以达到不同油井的特殊要求要求DuraSet 水泥体系 技术参数技术参数密度范围密度范围 1.082.40g/cm3温度范围温度范围 最高可达到最高可达到 230 DuraSet 水泥体系EnviroSet 水泥体系 与环境兼容且可以达到当与环境兼容且可以达到当地环境要求地环境要求 通过调整可以满足每口油通过调整可以满足每口油井

10、的要求井的要求 在井下高诱导应力的情况在井下高诱导应力的情况下仍能保持良好的层位隔下仍能保持良好的层位隔离离 根据现场条件确定水泥浆根据现场条件确定水泥浆的最终配方的最终配方EnviroSet 水泥体系 技术参数技术参数 密度范围：密度范围： 1.442.40g/cm3 温度范围温度范围:21-149 LeanSet 水泥体系 高性能超低密度水泥高性能超低密度水泥 水泥体系中液固体积比最水泥体系中液固体积比最佳化佳化 包含超轻颗粒且可以发泡包含超轻颗粒且可以发泡 配方设计弹性化以满足不配方设计弹性化以满足不同需求同需求LeanSet 水泥体系 适用于压裂梯度较低的油适用于压裂梯度较低的油井井

11、技术参数技术参数 密度范围密度范围 0.961.56g/cm3 温度范围温度范围 0232 PermaSet 水泥体系C-S-H相相互咬合，形成水泥石的强度其中的氢氧钙石部分不对水泥石强度有贡献相反，氢氧钙石会与酸性物质发生反应，形成容易被腐蚀的CaCO3解决的出发点是降低水泥中氢氧钙石的含量解决的出发点是降低水泥中氢氧钙石的含量PermaSet 体系与API体系抗酸性对比 压碎的水泥块200F/3000psi条件下暴露于CO290天紫色表示高PH值（碱性）失去紫色的意味着由于碳酸化反应，生成CaCO3，失去了碱性PermaSet体系配方PermaSet + 20% S-8 + 5% BA-9

12、0 + 3% KCl + 0.6 gps UltraMax + 0.2 gps CD-33L + 0.1 gps R-8L + 0.02 gps FP-9LPermaSet - 以Pozzoland材料取代Potland材料 - 抗碳酸化盐 - 抗地层盐水侵入 - 抗收缩S-8 - 抗强度衰退BA-90 - 防气窜剂 - 降低水泥渗透率 - 提高耐压强度 - 补偿水泥的收缩UlraMax - 降失水剂，同时不影响缓凝作用 - 提供高级别的控水性能 - 减少粘度的增加 - 使用温度范围广 - 良好的配伍性R-8L - 高温缓凝剂FP-9L - 消泡剂CD-33L - 分散剂PermaSet 水泥

13、体系 使用基础材料以达到全球使用基础材料以达到全球适用化适用化 环境友好型环境友好型 凝固时产生热量低凝固时产生热量低 机械性能增强机械性能增强 (弹性强度弹性强度高高) 技术参数技术参数 密度范围密度范围 1.562.16g/cm3 温度范围温度范围 4232 XtremeSet 水泥体系 应用于高温高压的油井应用于高温高压的油井 技术参数技术参数 密度范围密度范围 1.922.76g/cm3 井下温度井下温度 149316 压力最高可达到压力最高可达到276 MPaFireSet 水泥体系 适用于地下煤气化适用于地下煤气化操作和热采井操作和热采井 技术参数技术参数 密度范围密度范围 1.802.28g/cm3 井下温度井下温度 10316Set for Life 水泥体系一览体系名称体系名称BHST()Density(g/cm3)应用范围应用范围MinMaxMinMaxDeepSet 0381.381.87深水系统伴有浅层流浅层气深水系统伴有浅层流浅层气DuraSet212321.082.40改良的机械性能以保证水泥的长期牢固性改良的机械性能以保证水泥的长期