振动胶塞固井技术在JF1-8-4井的应用

2022-09-10

解放渠东油田纵向上分为三个相互独立的油藏, TI1为边水层状构造油藏, TI2为边底水层状构造油藏;TII油组为边底水块状构造油藏;TIII油组为底水块状构造油藏, 油藏埋深4400-4900。JF1-8-4井是布署在解放渠东油田一口开发井, 钻探目的是挖潜三叠系TII、TIII油组剩余油, 兼探TI油组水淹状况。二开采用Ф241.30mm钻头钻至井深4534m完钻, Φ200.03mm套管下至4532m常规固井。由于长期注水开采, 地层中含水量增多, 层间互窜现象严重, 固井质量不易保证。为此, 从防窜机理入手, 优选隔离液体系、优化水泥浆性能、应用振动胶塞和环空压力补偿技术防止了地层流体侵入, 确保了固井质量。

一、概况

1. 井身结构

一开:￠406.4mm钻头×井深801m, ￠273.05mm套管×800m;二开:￠241.3mm钻头×井深4534m, ￠200.03mm套管×4532m。

2. 钻井液性能:见表1

3. 电测情况

井温:97.5℃×4534m

井径:电测平均井径为257.72mm, 扩大率6.8%, 油层段扩大率12.6%

4. 油层分布及油气显示

钻进期间在三叠系见油气显示112.0m/17层, 其中TⅠ油组25.0m/8层, TⅡ油组45.0m/6层, TⅢ油组42.0m/3层。TⅡ油组井段4420.00-4443.00m显示最好, 钻时1-7min/m, 岩性为浅灰色荧光细砂岩, 气测全烃:0.85↑61.15%, C1:0.7862↑54.0368%, 其它组分全;现场综合解释:油气层。

5. 周边情况

JF1-8-4井周边1Km范围内有采油井10口, 注水井14口, 注水层位TI、TII、TIII均有。

二、固井施工技术难点

1. 油层段井径扩大率12.6%, 呈“糖葫芦”形状, 顶替效率低。

2. 油层、隔层多而薄, 最薄的油层厚度1m, 最薄隔层也仅2米厚, 互窜问题十分突出。

3. 裸眼段长, 需封固不同压力体系地层, “窜、漏”可能同时发生。

4. 渗透性地层易引起水泥浆失水过大, 造成施工事故, 损害油气层。

5. 水泥浆一次上返4534m, 上下温差达70℃, 易造成环空水泥浆强度发展上下不均衡。

6. 施工量大, 施工时间长, 水泥浆稠化时间长, 结构发展慢, 压稳困难。

7. 对固井质量要求严。 (1) 返高一般要求返至地面 (2) 油层及隔层段固井质量要求优质, 其余井段固井声幅值小于30%。

三、固井设计与技术对策

1. 严格控制好套管下放速度, 防止产生激动压力压漏地层或造成井壁跨塌, 保证套管顺利下到位, 并能够正常建立循环;

2.优化水泥浆配方, 严格控制水泥浆失水和析水, 并以电测资料为依据合理设计水泥浆量, 固井使用硅粉水泥浆与低密度水泥浆两种;

3. 合理安放套管扶正器, 保证套管居中度, 并合理设计施工排量, 提高顶替效率;

4. 套管下放到位后, 必须充分循环洗井2周以上方能进行固井施工;

5.采用近平衡压力固井、保持施工的排量和压力稳定、确保施工及候凝整个过程的压力平衡, 防止井漏、坍塌、溢流等复杂情况的发生;

6.为提高固井质量, 保证顶替效率, 施工排量按环空每米返速计算。

6. 为提高固井质量, 保证顶替效率, 施工排量按环空每米返速计算。

7. 采用振动胶塞固井, 改善流体性能, 提高顶替效率, 提高水泥胶结强度, 提高固井质量。

四、振动胶塞固井工艺原理

振动胶塞固井原理主要是通过谐振器安装在固井胶塞的本体上, 不改变现有的注水泥工具, 根据施工的工艺流程, 设计振动时间;便于提高水泥浆的胶结强度。

五、JF1-8-4井Φ200.03mm套管正注反挤室内化验:

水泥浆体系:

常规密度:阿G+互利微硅 (100:3) 设计密度1.88g/cm3;

低密度:阿G+LANDY-30S+微硅 (100:30:25) 设计密度1.35g/cm3

领浆稠化曲线 (稠化时间361min/100Bc)

尾浆稠化曲线 (稠化时间288min/100Bc)

六、JF1-8-4井Φ200.03mm套管正注反挤施工情况:

在正注时使用振动胶塞固井, 先装入水泥头、根据固井设计, 设计振动时间;遥控激振过程、注前置液、碰压后自动激振过程、碰压后自动激振调整振频, 共振后完成关闭。施工完后环空打压, 之后测声幅结果显示, 固井质量优质。

结论

1.解放渠东油田井具有长封固裸眼段, 注水泥浆量大, 施工压力高, 易出现蹩高压;且管外静液柱压力大, 且循环压耗高, 替浆排量受限制, 顶替效率低会影响水泥返高固井质量等施工难点, 根据井径合理选加扶正器, 确保套管的居中度, 提高顶替效率。对于井眼不规则, 井径扩大率大的井段, 为防止水泥浆窜槽, 下入旋流扶正器, 使水泥浆在环空产生一个横向流动, 提高顶替效率, 使用振动胶塞固井, 有利于提高顶替效率。

2.振动胶塞固井作用是通过谐振器的振动激发套管环空流体共振, 提高顶替效率, 谐振器振动可破环入井流体的内部结构, 改善流体的流动性;

3.谐振器的振动可打散水泥颗粒的聚集, 水泥水化更加充分, 缩短了水泥稠化的过渡时间, 使得水泥浆更加均匀, 提高水泥浆的强度, 可以减少水泥浆的静切力, 维持静液水泥浆的凝结, 收缩得到补偿, 提高了第一界面、第二界面的胶结强度, 有利于防固井窜槽。

摘要：解放渠东油田TIII油组为底水块状构造油藏, 油层、隔层厚度薄, 油层与水层间互窜问题十分严重。固井声幅测井结果显示:在水层、油层、隔层位置都有高峰值出现, 难以满足注采需要。利用振动固井技术可以有效改善水泥浆流动性能, 充分提高水泥浆水化, 提高胶结强度, 改善水泥石微观结构, 减少水泥浆失重和防止环空气窜。

关键词：薄油层,水窜,振动胶塞,水泥浆性能,固井质量