中国石化东北油气分公司石油工程环保技术研究院 吉林 长春 130062
摘要:本文根据梨树断陷某水平井实际的井眼情况,详细分析了水平井固井质量影响因素及存在的固井技术难点,提出了提高固井质量的相应对策和技术措施。固井现场应用,获得良好效果。
关键词:梨树断陷;水平井;固井质量;相应对策
1概况
1.1井身结构
梨树断陷某水平井其井身结构及示意图如下表1和图1所示。
表1 某水平井井身结构
序 号 | 井 径 (mm) | 井 深 (m) | 套管尺寸 (mm) | 套管下深 (m) | 封固井段(m) |
1 | 444.5 | 304 | 339.7 | 303.65 | 0-304 |
2 | 311.1 | 2856 | 244.5 | 2853.53 | 0-2856 |
3 | 215.9 | 4247 | 139.7 | 4244 | 0-4247 |
图1 某水平井井身结构示意图
1.2钻井液性能
表2 钻井液性能
密度(g/cm3) | 粘度(s) | 初切/终切(Pa) | 泥饼(mm) | 滤失(ml/30min) | 动切(Pa) |
1.22 | 65 | 2.5/5 | 0.4 | / | 10.5 |
含砂(%) | 失水ml | 泥饼 | 固含(%) | PH | 塑粘 |
0.2 | 2.6 | 0.5 | 13% | 9.5 | 24 |
1.3电测井径数据
裸眼段平均井径:235.5mm,最大井径339.33mm,最小井径219.82mm。
2固井技术难点分析
2.1套管的安全下入
该井为水平井,最大井斜角75.5,井底水平位移1065.93m,三开水平段长1007m,由于下套管摩阻大,套管安全下入是固井施工的重点及难点工作。
2.2套管居中
水平井段,套管在自重的作用下易靠近井壁下侧,套管偏心影响循环洗井及顶替效率的提高,不能使水泥环均匀分布于环形空间。
2.3替净问题
在环形空间底部,由于岩屑和重晶石的沉淀堆积或固相颗粒浓度提高导致粘度增加,水泥浆很难驱替干净而充填。在水平井段,替净问题更加突出。
2.4自由水问题
在水平井段,自由水极易聚集在井壁上侧,形成连续的水槽或水带,不能有效胶凝或形成足够的强度,最终形成油气窜流的通道。最大限度地减少水泥浆自由水以及阻止自由水运移,才能提高封固质量。
2.5封固井段长,有漏失风险
固井采用一次性注水泥工艺,替浆后期静液柱压力和循环摩阻之和高,存在很大的漏失风险。
3主要技术措施
电测完毕后,使用不低于套管刚度的管串通井,对狗腿较大的点应进行多次划眼处理,洗净岩屑和井底沉砂确保井眼干净,达到井底无沉砂、井壁无台肩,井内无漏失后再起钻下套管。
为保证套管居中度,造斜段采用树脂旋流扶正器减少套管下入摩阻,水平段采用树脂旋流扶正器和整体式弹扶混合安放的方式,2根套管加一只扶正器的扶正措施,确保水平段套管居中,提高水泥浆的顶替效率(表3)。
表3 扶正器安放
序号 | 井段(m) | 扶正器类型 | 安放间距(m) | 安放数量 | 备注 |
1 | 0-2850 | 弹性扶正器 | 50 | 57 | |
2 | 2850-4247 | 整体式弹扶+树脂旋流 | 20 | 34+34 | 交替安放 |
本井合计刚性扶正器57只,树脂旋流扶正器34只,整体式弹扶34只。 |
采用冲洗液+低密度先导水泥浆,保证井眼清洗效果,以增强钻井液顶替效率以及水泥石与一二界面的胶结强度。
采用双凝双密度水泥浆柱结构,领浆低密高强水泥浆(密度1.45-1.50g/cm3),降低漏失风险;尾浆常规密度防气窜水泥浆(密度1.85g/cm3),增强水泥石抗压强度,提高油气层段封固质量。领浆尾浆分界面3200m,水泥返高至地面,确保压稳气层,防窜防漏。
做好水泥浆实验(低失水,零析水,高强度等),保证各方面性能满足施工要求;特别是针对后期压裂施工,要保证压裂后水泥石完好,避免环空带压;同时做好水泥浆、前置液和泥浆的相容性实验,确保施工安全和固井质量。
替浆采用清水顶替,使水平段套管漂浮,提高套管居中度。
替浆采用前期大排量紊流顶替与后期小排量塞流顶替相结合的方式,以提高顶替效率,确保生产套管固井质量。
4 水泥浆及隔离液实验性能
如下表4、表5所示。
表 4 现场水泥浆及隔离液实验数据
施工井号 | 水平井 | 作业类型 | 生产套管固井 | |||||||||||
配方 | 1.450g水泥+60g漂珠+40g微硅+18g降失水剂 +9g膨胀剂+4g早强剂+4.2g缓凝剂+300g现场水 2.600g水泥+150g石英砂+18g降失水剂+10g膨胀剂+4g分散剂+1.4g缓凝剂+346g水 | |||||||||||||
序号 | 密度 g/cm3 | 剪切应力读数 | API失水 mL/30min | 自由液 mL | 流动度 cm | |||||||||
93℃×20min | ℃×6.9MPa | API 失水 | ||||||||||||
1 | 1.50 | 216/142/117/66/13/10 | 99 | 0 | 0 | 22 | ||||||||
2 | 1.85 | 214/144/94/62/12/8 | 99 | 0 | 0 | 21 | ||||||||
序号 | 稠 化 试 验 | |||||||||||||
实 验 条 件 | 稠度(Bc) | 初始稠度 (Bc) | 30 | 50 | 70 | |||||||||
1 | 99℃×47MPa×50min | 时间(min) | 16.3 | 317 | 320 | 324 | ||||||||
2 | 99℃×47MPa×50min | 时间(min) | 20.1 | 149 | 155 | 156 | ||||||||
序号 | 抗 压 强 度(MPa) | |||||||||||||
1 | 24h×99℃ | 15.7 | ||||||||||||
2 | 24h×99℃ | 21.2 | ||||||||||||
表5 前置液性能表
前置液类型 | 稀释型 | 配方名称 | MS | ||||||
基液类型 | 清水 | 密度(g/cm3) | 1.02 | ||||||
配方 | 现场水+MS | ||||||||
漏斗粘度(s) | 旋转粘度计读值(r/min) | ||||||||
冲洗液 | n | 0.518 | 600 | 300 | 200 | 100 | 6 | 3 | |
K(Pa.Sn) | 0.927 | 62 | 46 | 38 | 26 | 11 | 7 | ||
与泥浆相容性(1:1:1) | 无沉淀 | ||||||||
与水泥浆相容性(1:1:1) | 5小时稠度小于30BC | ||||||||
5施工作业参数
该井固井施工现场作业参数如下表6所示。
表6 现场作业参数
日期 | 时间 | 施工内容 |
2020.6.7 | -09:40 | 固井准备,管线试压35Mpa; |
2020.6.7 | -09:55 | 注冲洗液10.0m3,密度1.02g/cm3,排量0.6m3/min,压力4MPa; |
2020.6.7 | -11:10 | 注领浆90m3,平均密度1.50g/cm3,排量1.2m3/min,压力4MPa; |
2020.6.7 | -11:30 | 注尾浆29m3,平均密度1.85g/cm3,排量1.4m3/min,压力0MPa; |
2020.6.7 | -11:35 | 倒闸门,压胶塞; |
2020.6.7 | -12:15 | 井队替清水38m3,排量1.6-1.2m3/min,压力0-22MPa; |
2020.6.7 | -12:35 | 固井车替清水8.7m3,排量0.4m3/min,压力22-23MPa;碰压23-28MPa;放回水断流,稳压无压降;水泥浆返出地面。 |
6固井声幅质量
该水平井固井质量评价如下表7所示
表7 固井质量评价
井段(m) | 段长(m) | CBL (%) | 固井质量 |
0-290 | 290 | ≤ | 不合格 |
290-980 | 690 | ≤30 | 良好 |
980-1570 | 590 | ≤20 | 优秀 |
井段(m) | 段长(m) | CBL (%) | 固井质量 |
1570-4220 | 2650 | ≤10 | 优秀 |
综合评价认为该水平井井固井质量评定为优质。