深层复杂井固井技术的应用分析

2022-12-08

一、工程简介

在最近几年, 在我国的川东、西北、塔里木等地区钻探出了大量的深井和深层复杂井, 并且也收集了很多良好的油气。比如位于黄骅坳陷南堡3-20断鼻高部位的南堡3-20井, 主要的钻探目的是出其中的油气情况。南堡3号在构造上面和曹妃甸生油次凹紧密相邻, 主要的油气来源为东三段及以下地层泾源岩, 有良好配置的生储盖, 这样能够帮助形成自生自储式或者是上生下储式的成藏组合。南堡3-20井的井身结构是四开五段制的大位移定向井, 井眼的轨迹描述为直井段0-344米, 增斜段344-4023米, 增斜段为4023-4316米, 稳斜段为4316米, 垂深4847米闭合位移2808米, 最大井斜43度, 使用氯化钾抗高温钻井液进行四开。再比如大港油田是在1992年钻的第一口水平井, 在2007年就已经钻的100多口各种复杂结构的井, 其中就有很多的深层复杂井。但是井越深, 井下面的结构就也是复杂, 固井难度就越大。比如, 井越来越深, 就会出现各种复杂的地层, 井身的结构也会变得非常的复杂化, 井底的温度高压力就增大, 同一个裸眼井段可能会出现多套压力层系的问题, 这在很大程度上对深层复杂井的固井质量有很大的影响, 也给固井技术带来很大的挑战。所以必须对深层复杂固井技术进行深入的研究, 以满足能够深层开发油田的需要。

二、深层复杂井固井工艺及措施

1. 强化井眼的准备

首先结合井身的结构组合好下套管通井钻具组合, 套管刚性进行模拟, 缩径井段, 并使用短起、划眼等措施, 让井壁保持平整、光滑、没有键槽, 为之后的提高顶替效率和套管下入打下良好的基础。要有不低于两周的循环, 使用重稠浆循环携砂对井眼进行彻底的清洁。

结合在固井施工中压力的增加情况, 让井筒进行承压试验, 在试验中发现不能满足承压的需求, 要对井筒及时的进行承压堵漏。在起钻之前, 要向全井裸眼段打入塑料小球和还有润滑剂的封闭浆。

2. 加强钻井液的性能

钻井液的性能没有达到要求, 井壁就容易出现掉块和坍塌, 导致管套无法下底, 开泵困难, 大量的出砂, 造成憋泵问题。所以在确保井下安全的情况下, 尽量让钻井液, 具有良好的流变性。再就是为了能够让管套顺利的下入到井内, 需要对钻井液的性能进行适当的调整, 添加合适的润滑剂, 对井壁和管套的接触环境进行改善, 降低摩擦阻力。由于深层复杂井下环境恶劣, 所以必须具备抗高温高压的性能, 再就是钻井液的流变参数、密度和失水性都要合理, 使得钻井液容易被水泥浆驱替。大港油田主要使用的钻井液是有机正电胶钻井液。

3. 提升顶替效率

(1) 结合实际的情况, 顶替时合理的选择替浆流态

在顶替钻井液时尽量使用紊流, 塞流次之的环空流态, 尽量不要使用层流。在实际作业中, 结合井径和环空返速, 将顶替排量科学的推算出来, 提升顶替效率。

(2) 提高套管居中度

在管套出现严重的偏心问题时, 窄间隙的顶替效率会较差, 选择合理的扶正器并科学的使用能够提升套管居中度, 加强顶替效率。

(3) 加大低密度水泥浆和前置液的使用量

在要保障顶替效率又要满足压稳的前提下, 前置液的用量占得空高度的200-300米, 对紊流接触时间进行延长, 确保井壁得到充分的冲洗, 为提高界面胶结强度和水泥浆顶替效率创造出良好的环境。领浆使用低密高强水泥浆体系, 在保障平衡压稳基础上适当的加大低密度水泥浆用量, 其初始稠度要有较高的控制, 加强水泥浆对钻井液的携岩效果和驱替效果, 提升其顶替效率。

(4) 良好的水泥浆性能

使用耐高温、抗盐性强、相容性好的水泥外加剂对水泥浆性能进行调整:1.避免环空气窜;2.改善其流变性, 水泥浆达到紊流的临界排量得到降低;3.降低失水和析水;4.避免水泥浆的体积出现收缩的问题;5.防止水泥浆失重。

4. 平衡压力固井工艺

施工前, 施工中和施工后都要保持底层压力和环空压力的平衡叫做平衡压力固井, 具体措施有以下几条:

(1) 设计环空液柱分布主要是依据主力油层的位置.低密度水泥浆附加300~500m, 缓凝水泥浆封至4100m, 高密度速凝水泥浆封固5000m.既可以对主力油层段的油气水层进行压稳, 又可以使设计返高达到要求. (2) 用两凝水泥浆体系拉大速凝浆和缓凝浆的稠化时间差.让暖凝浆在封固主力油层的速凝水泥浆失重的情况下有足够的补偿压力, 这样就不会在水泥浆失重情况下发生窜槽. (3) 加大前置液用量, 可以达到降低环空液柱压力.为了充分冲洗井壁和套管壁, 隔离钻井液和水泥浆, 可以增大前置液设计用量同时也可以降低长封固段的环空液柱压力, 降低长封固段固井漏失风险. (4) 低密度固井在一定程度上能够很好的降低环空液柱压力。结合后期开发的要求, 使用规水泥浆配合低密度水泥浆固井工艺设计环空液柱分布, 主力油层段使用常规高密度水泥浆进行封固, 顶部油层段使用低密度水泥浆进行封固。

结束语

深层复杂井固井技术面多的困难是多方面并且十分复杂的, 需要结合复杂的油气水关系和地质因素对施工方案进行确定。良好的井身结构和管套设计能够保障钻井的安全, 也是加强固井质量的关键。在进行深层复杂井的固井设计时, 必须结合具体情况, 积极的研究固井工艺技术, 研制出适用于高温高压的系列外添加剂。在固井过程中会出现很多突发的问题, 要根据事情的变化情况找出原因所在, 制定针对性的处理方案。

摘要：本文主要根据位于黄骅坳陷南堡3-20断鼻高部位的南堡3-20井和大港油田为例讨论了提升深层复杂井固井质量的技术措施。在深层复杂井固井作业中会存在水泥封固段长、井漏、井底温度高、油气显示活跃、井眼质量差等一系列问题, 固井技术面对严峻的挑战, 为了应对这些问题, 首先要对井眼进行强化准备、其次就是优选水泥浆体系, 最后就是要对环空液柱分布进行科学的计算并加强顶替效率, 形成了一套深层复杂井的固井关键技术。

关键词：深层复杂井,固井技术,应用分析