胜利水平井固井课件

水平井固井技术胜利石油管理局水平井固井技术一、概述二、近年来水平井固井情况三、水平井固井的特点和难点四、工艺技术措施和应用五、认识和建议六、水平井固井技术研究方向一、概述1990年以来至2006年底，胜利油田内部共完成水平井钻井597口，外部完成362口，累计959口。2007年上半年，油田内部已累计完成水平井84口。中、长半径水平井中、短半径水平井一、概述完成井类型大位移水平井分支水平井套管开窗侧钻水平井阶梯式水平井海油陆采水平井连通式水平井……水平井开发的油藏类型砂砾岩稠油油藏非稠油的边底水断块油藏裂缝性油藏整装高含水油藏地层不整合油藏低渗透油藏

一、概述水平井完井工艺固井射孔完井技术筛管完井技术带管外封隔器的筛管完井技术分级注水泥筛管完井技术老油田挖潜新区产能建设和老区调整共同发展二、水平井固井情况

200520062007上半年小计井深<2000m3864591612000~3000m171720543000~3500m5229>3500m92314合计6985842382005~2007上半年水平井固井统计2005~2007上半年水平井固井统计年度200520062007上半年合计水平位移<500m24323288500~700m30372693700~1000m12121842>1000m34815合计6985842382005~2007上半年水平井固井统计年度200520062007上半年小计水平段长<300m416361165300~500m24211762>500m41611合计698584238三、水平井固井的特点和难点1、水平井套管下入的难度2、提高顶替效率的难度3、钻井液性能对固井质量的影响4、完井方式对固井质量的要求5、水泥浆性能对固井质量的影响6、长封固段固井的难点1、水平井套管下入的难度下套管摩阻：由套管浮重引起的与井壁的摩擦阻力井壁的光滑程度钻井液的润滑性能地层岩性下入深度水平井钻井形成的键槽、岩屑床或固相沉淀同样会增大下套管摩阻井眼弯曲处套管轴向拉力对井壁产生的压力与井身轨迹有关的全角变化率套管刚度的影响位垂比大的井，摩阻更大2、提高顶替效率的难度（1）紊流接触时间（2）井身轨迹控制与井眼质量（3）套管居中度（4）井眼清洗（1）紊流接触时间一般要求水泥浆与井壁的紊流接触时间要大于7~10min。水泥浆在水平井段受自身重力的作用易下沉，达到紊流流态的时间要滞后，水泥浆与井壁的接触时间也需要延长。（2）井身轨迹控制与井眼质量很难达到紊流顶替的效果易造成固相的桥堵“憋泵”井斜、方位的调整地层应力岩层的各项异性水平井段穿越时遇到的夹层狗腿键槽椭圆形井眼大井眼“糖葫芦”井眼（3）套管居中度在套管偏心的情况下，不同的环空流速在环空的宽边和窄变的流态也会不同，总体上会造成顶替效率的不一致在套管严重偏心甚至贴向井壁一侧的时候，出现环空不能完全“替净”而窜槽发生油气水窜时对产层的污染研究表明，套管居中度要达到67%以上，才能获得良好的顶替效率（3）套管居中度居中度计算公式： 式中：

Dw——井眼直径，mm Dc——套管外径，mm Wn——套管与井眼的窄边间隙，mm3、钻井液性能对固井质量的影响油基泥浆，在某种程度上降低了隔离液或水泥浆对钻井液的驱替效果，使水泥与套管和井壁之间的界面胶结能力下降。钻井液的滤失量大，易形成较厚的泥饼，难以在固井过程清除。高密度和高粘度的钻井液，使水泥浆顶替钻井液更为困难。4、完井方式对固井质量的要求套管（或尾管）射孔完井方式封隔油气水层支撑和保护套管为射孔提供坚实的中间介质避免对产层的损害，保护油气层筛管完井方式封固顶部套管避免油气水窜通筛管井段不被水泥污染或封固5、水泥浆性能对固井质量的影响在水平井段，水泥浆在候凝过程中由于重力作用，易在井眼上侧形成游离液通道，引起油气水窜水泥浆的失水量大，易造成对产层的损害水泥浆要具有良好的流动性和流变性能，以减少流动摩阻，降低施工压力6、长封固段固井的难点

目前大多数水平井由于开发的要求，水泥封固段较长，特别是随着井深的增加，长封固段固井越来越多。固井施工受长裸眼、长封固段的限制，导致施工泵压偏高，顶替效率变差，施工的风险加大，同时带来候凝过程失重引起油气上窜。影响固井质量，成为水平井固井新的矛盾。四、固井工艺技术措施和应用1、下套管技术措施2、固井管串结构和固井工艺3、套管居中度与扶正器4、水平段套管的漂浮技术5、隔离液设计6、水泥浆体系设计7、施工参数设计1、下套管技术措施下套管前通井，短起下、划眼调整钻井液性能，大排量洗井在斜井段及水平段打入润滑泥浆模拟下套管作业加大灌泥浆的频率，避免长时间的静止分段灌满泥浆和循环

2、固井管串结构和施工工艺套管（或尾管）射孔完井

低渗透油藏管串结构： 浮鞋+（旋流套管）+浮箍+套管串固井工具的选型引鞋带回压凡尔的钢质引鞋（浮鞋）浮鞋、浮箍自动回位的弹簧式结构分级箍液压打开式分级箍机械打开式分级箍的位置应选择在井斜角不超过30的井段内，以使打开塞能顺利达到分级箍。筛管完井固井天然裂缝性碳酸盐岩或硬质砂岩储层单一厚储层或不要求层段分隔的储层岩性较为疏松的中、粗砂粒储层等筛管顶部注水泥套管串结构： 引鞋+筛管串+套管+盲板（管）+短套管+套管外封隔器+套管+分级箍+套管串筛管完井固井管串钢质引鞋筛管短套管盲管管外封隔器分级箍3、套管居中度与扶正器利用刚性扶正器对套管的良好支撑能力，在水平段交错安放刚性扶正器和弹性扶正器在引鞋（浮鞋）上部加一只刚性扶正器在造斜井段，每两根或一根套管加一只弹性扶正器根据井眼状况做具体的设计3、套管居中度与扶正器套管扶正器使套管柱与井壁产生更多的点接触，减少了面接触，或可以避免接触面积进一步扩大，相对减小了下套管摩阻。合理使用扶正器的前提：下套管前通过通井、循环等手段将井眼清洗干净，减少沉砂调整钻井液性能以维护井壁稳定4、水平井段套管的漂浮技术替入轻质（低密度）顶替液水平段以至斜井段套管内提高套管的上浮力减少对下井壁的压力清水、柴油等易造成顶替过程高泵压漂浮接箍降低下套管摩阻5、隔离液设计驱油型冲洗液亲水性满足最小紊流接触时间

低密度领浆的冲洗隔离作用设计占环空高度300m，密度控制在1.65~1.70g/cm3较好的携砂能力进一步清洗井眼延长水泥浆与井壁的接触时间，提高顶替效果6、水泥浆体系设计1）采用双凝水泥浆体系尾浆：主要目的层段短过渡时间的速凝水泥浆领浆：稠化时间适当延长根据施工时间调整领浆、尾浆的时间差减少候凝过程中失重现象发生，避免油气上窜

6、水泥浆体系设计2）微膨胀水泥浆体系在水平段水泥浆体系中加入膨胀材料，使水泥在候凝过程产生微膨胀，部分弥补顶替效率的不足。晶格膨胀剂6、水泥浆体系设计3）其它性能：失水水泥浆失水量控制在50ml以内将旋转失水仪旋转45角测定失水量游离液（自由水）含量控制到0通过调整体系配方，调节浆体的流变性能，提高沉降稳定性7、施工参数设计流变学施工参数设计施工前大排量洗井提高设备的整体性能降低水平井眼的流动摩阻，避免过高的施工泵压环空上返速度达到1.0m/s以上获得最佳的环空流态，提高顶替效率应用实例 郑6-平9井固井施工郑6区块是以潜山构造为主的裂缝型油气藏筛管完井工艺：钻至A靶点时先下入技术套管，水平井段主要采用悬挂筛管完井技术套管分级注水泥工艺 分级箍下至A点附近，减少一级固井的液柱压力，并为二级固井提供支撑。潜在的风险：分级箍不能正常工作井漏郑6-平9井固井施工原因分析：分级箍在下入过程中受套管刚度的影响，打开套或关闭套抗弯曲强度低，在弯曲井段易发生变形，影响正常工作机械打开式分级箍，打开塞不能正常到位一级封固段偏短，不利于形成足够的支撑能力，易导致二级井漏工艺改进：分级箍位置确定在井眼规则、岩性致密井段减少一级固井封固长度，避免过高的水泥浆液柱压力避免过短的封固段由于胶结质量差，引发二级固井井漏降低分级箍在弯曲井眼内发生变形的可能。郑6-平9井固井施工基本数据：井号：郑6-平9钻头尺寸：311.2mm 完钻井深：1246m造斜点：867m 水平位移：290.73m最大井斜：80.49 位置：1244m 套管尺寸：244.5mm 套管下深：1244.10m分级箍位置：898.24m 一级封固段长：392m 二级封固段长：898m郑6-平9井244.5mm技术套管固井KOP：867m分级箍：898.24m121/4钻头1246m95/8”套管1244.10m郑6-平9井固井施工施工过程：一级固井：注驱油型隔离液8m3注水泥浆4m3，密度1.65~1.70g/cm3，排量20l/s注水泥浆13m3，密度1.85~1.90g/cm3，排量25l/s释放一级碰压塞，注压塞液2m3替钻井液46.7m3，排量30l/s，压力0~3MPa碰压10MPa顶压12MPa，打开分级箍循环孔开泵循环，循环出多余水泥浆2m3候凝24h，准备二级固井郑6-平9井固井施工二级固井：注驱油型隔离液8m3注水泥浆6m3，密度1.65~1.70g/cm3，排量20l/s注水泥浆39m3，密度1.87~1.92g/cm3，排量25l/s释放关闭塞，注压塞液2m3替钻井液33.5m3，排量30l/s，压力0~7MPa碰压10MPa顶压12MPa，关闭分级箍循环孔候凝五、认识和建议影响水平井固井质量的主要因素是顶替效率难以提高原因：穿越地层的岩性钻井液性能轨迹控制工艺不利条件：井眼平滑程度差井壁稳定性差井径不规则建议：优化钻井液性能设计合理的井身轨迹提供规则井眼维护井壁稳定六、水平井固