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风城油田水平井固井工艺技术研究

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  【摘 要】2013年西钻井下钻井分公司在风城重18、重1井区共完成常规水平井及SAGD水平24口井。其中优质井15口,合格井8口,不合格井1口。本文介绍、总结了重18、重1井区水平井固井的特点、固井工艺技术,供今后固井施工借鉴。
  【关键词】稠油 ;水平井;固井技术
  前言
  风城油田重18井区、SAGD重1井区水平井固井需要解决的问题突出表现在2个方面:一方面是如何确保有足够强度的套管柱能够克服阻力顺利下至设计位置;另一方面是如何确保在大斜度或水平段完全充填优质水泥浆。
  1 水平井中完固井常见技术难点
  (1)井斜角大,套管贴边严重,顶替效率差。
  (2)易形成椭圆形井眼键槽,造成低侧水泥窜槽。
  (3)水泥浆由于重力作用,易在井眼上侧形成游离液通道,引起油气水窜问题。
  (4)水泥浆的沉降稳定性和水泥浆自由水易在井眼高边一侧形成水带。
  2 针对固井难点提高注水泥质量的技术措施
  (1)根据地层特性、井眼质量、井眼轨迹及井下情况通过固井软件优化计算,科学合理加放扶正器,保证套管居中度≥67%。
  (2)外加剂材料:加入早强剂、分散剂和低温降失水剂,利用水泥水化时膨胀组分的反应,使水泥凝结过程中产生轻度体积膨胀,达到封闭环空微隙、改善水泥环与地层和套管界面胶结质量的效果。
  (3)加强钻井液与冲洗液研究,将钻井液环境变成亲水环境,从而使水泥浆与套管胶结有更好的程度。
  (4)对水泥浆体系的要求
  水泥浆体系要有很好的体系稳定性,自由水和滤失量要严格要求,要求自由水为零、滤失量小于50mI,并且有较高的强度和最好的施工性能。
  3 现场固井工艺应用
  3.1 下套管前的通井作业
  用295mm非标稳定器钻具组合分别进行3次通井,破坏井眼低边"死泥饼",消除井眼不规则带来的阻卡。
  3.2 套管居中技术
  为了保证固井质量,套管居中是首先考虑的问题,风城油田水平井95/8套管扶正器使用情况为斜井段套管柱每2根装一个刚性螺旋扶正器,直井段套管柱每3根装一个刚性螺旋扶正器,在大斜度和水平段安放位置要适当加密,减少套管与井壁的接触,降低套管下入摩阻,保证套管居中度不小于67%。
  图1 刚性螺旋扶正器
  3.3 配套工具的选用
  图2 可钻式浮箍、浮鞋
  选用的浮箍、浮鞋由克拉玛依塔林石油机械公司生产,主要用于引导套管柱顺利入井,在固井时准确控制套管内水泥塞高度,从而确保固井质量。
  3.4 风城重18、1井区水泥浆优选配方:
  重18井区优选配方:G级+30%SiO2+4%SW-1A+2%SEP-2+(7%LT -1A+3%DS-B+0.8%SXY-2)(湿混)+0.1%ST500L+0.3DL500+50%H2O
  重1SAGD井区优选配方:G级加+30%SiO2+2%SW-1A+2% SEP-2+ (4%LT-1A+3%DS-B1+0.8%SXY-2(湿混)+0.1%ST500L+0.5DL500+54%H2O
  3.5 井眼净化技术措施
  (1)钻井液中的固相颗粒在其重力下发生下滑,易在底部产生堆积,井斜越大堆积越严重。现场采用F-1300泵进行大排量的循环作业,调整钻井液性能对沉积段进行有效的冲洗和携带增斜段、水平段的岩屑。
  (2)现场实践表明在40~60度的井斜角下,清洁井眼需要的排量最高,钻井液密度选择使用设计上线,在保持钻井液性能不变的情况下,增加钻井液比重能够改善井眼净化效果。
  (3)上下活动钻具、周期性划眼起下钻能搅动钻屑,并将钻屑从井眼中清除出来。
  3.6 优化水泥浆体系
  (1)严格控制水泥浆失水量,控制在30mL/30min.7MPa。
  (2)冲洗液和隔离液:选用清水冲洗液5~6m3,含有分散剂和表面活性剂的隔离液,满足紊流顶替要求。
  (3)选用沉降稳定性好、低失水、低析水、防气窜的水泥浆体系,选用黏滞性前置液,使环空浆柱结构的密度成梯度(ρ钻井液ρ前置液ρ水泥浆)分布,确定环空前置液流态达到紊流状态的合理施工排量,可以更好地清洁井眼,提高顶替效率。
  (4)承压试验及防漏技术
  用泥浆进行预堵漏,提高地层的承压能力。做承压试验:井口憋压2~2.5MPa,以检查裸眼段地层是否发生漏失。同时在固井水泥浆中加入堵漏材料DL-500,防止固井过程中水泥浆漏失污染油气层。
  3.7 固井过程施工措施
  (1)施工前准备
  认真完成通井、洗井工作,对水平段进行通井、分段循环,彻底将井底沉砂、岩屑冲洗出井眼,为固井施工提供良好的井眼条件。
  (2)抓好循环洗井这一重要环节,认真调整钻井液性能---下完套管后以钻进排量循环洗井二周,在保证井稳定的前提下,适当降低钻井液粘切:粘度45~50s,动切力小于2mPa.s,提高钻井液流变性能,有利于水泥浆驱替钻井液,最大限度的提高顶替效率。
  (3)提高顶替效率是保证封隔质量的关键
  选用在高返速下可达到紊流条件的前置液、隔离液。重18、1井区现场采用5方清水做冲洗液,加强钻井液与水泥浆的隔离及冲洗井壁的效果。隔离液是混有分散剂和降滤失剂的配浆液。利用前置液低粘度、低密度、易达到紊流的特点,可有效冲洗井壁泥饼和套管外壁泥浆膜;根据流变学理论,优选注替流型,合理设计施工排量---控制注替排量在1000~1500L/min。注灰施工过程中, 严格控制水泥浆初稠18―24BC,API滤失量120~130ml。从而达到降低环空摩阻、提高顶替效率的目的。
  (4)采用“两凝水泥浆”固井工艺---利用其不同的凝固时间,待下部快凝水泥浆凝结失重时,上部缓凝水泥浆体系还保持着原有的静液柱压力。非油层井段控制水泥浆密度在1.80~1.85g/cm3,稠化时间130~150min,油层井段控制水泥浆密度在1.90~1.95g/cm3,稠化时间85~90min。
  4 应用效果
  2013年,在在风城重18、重1井区,通过应用水平井固井综合工艺技术,相比较2012年,固井质量明显提高,见表1。
  5 结论
  (1)合理运用顶替技术提高顶替效率,对于获得良好的固井质量至关重要,套管居中、井径规则程度、顶替液与被顶替液流变性能差异、顶替流态与紊流接触时间、水泥浆密度均匀性等都会不同程度的影响顶替效率。
  (2)固井时对钻井液性能要求为:低失水、强抑制能力、低粘度、切力、高悬浮、高携砂能力、优质泥饼、优良流变性、细分散。
  (3)对于油气水处于动态的调整井,要切实做到“三压稳”:即固井前压稳、固井过程中压稳和候凝过程中水泥浆处于失重状态时的压稳,特别是在水泥浆失重时的压稳尤其重要。
  参考文献:
  [1]龙芝辉,张锦宏.主编.《钻井工程》.石油石化出版社,2010.1.
  [2]蒋希文.主编.《钻井事故与复杂问题》.石油工业出版社,2006.10.
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