中原油田水平井固井技术.ppt

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1、中原油田水平井固井技术中原油田固井工程处编写：陈道元刘秀成一、前言水平井较直井大大增加了井眼生产层中的长度和产层的泄油面积，大幅度地提高油、气产量，减缓了水锥、气锥的推进速度，其勘探开发效果相当于直井的3-6倍，在老油区采用水平井技术可增加储量动用程度，提高单井产量和采收率。中原油田老区已进入开发中后期，开发调整井的目的主要是小型断裂油藏及复杂断块油藏，根据油田的地质构造特征，直井无法达到地质需要的目的，而水平井可以不受客观存在的断层影响，钻达设计目的层。中原油田早在1991年就成功地钻成了第一口水平井，当时国内刚兴起水平井钻井工艺，卫2-25井固井水泥外加剂使用的是进口

2、产品，固井作业只是按常规的办法进行，随后十年间未钻水平井，从2001年开始又不断的进行水平井的钻井工作，累计钻成水平井5口。为满足完井的需要，固井开展了相关方面的研究工作，研究出了满足水平井固井需要的水泥外加剂和工具附件，改变了注水泥工艺措施，实现了对套管地层间两个界面的有效封固，达到了钻水平井的真正目的，其固井技术水平处于国内领先地位。二、水平井固井主要存在的难点1、中原油田属于典型的复杂断块油气田，地层复杂，压力系统紊乱，井眼轨迹多变；2、键槽和椭圆形井眼影响顶替效率；3、钻井的需要，高比重、高粘度、高切力钻井液不利于顶替。钻井液和固相物水泥浆井壁套管4、固井物沉淀了

3、井眼底部不易清除(见下图)二、水平井固井主要存在的难点5、套管下入困难6、套管偏心7、高边水带形成(见下图)套管水泥井壁水带水泥井壁套管水带8、固相沉积物对固井质量影响大。处于大斜度井段和水平井段在注水泥作业后，管柱下部都存在泥浆窜槽问题9、套管附件要求高。套管附件如果采用直井的浮力装置，注水泥后实现自动关闭困难，容易造成套管内留水泥塞和蹩压候凝，影响两个界面的胶结质量；10、水泥浆性能影响。水泥浆的沉降稳定性和水泥浆自由水易在井眼高边一套管水泥井壁水带侧形成水带，造成连通构槽。见第7附图。二、水平井固井主要存在的难点1、水平段长，一般在500m以上；三、中原油田水平井特

4、点2、造斜点深，一般在井深2000m以下开始造斜；3、在钻井过程中由于携砂需要，钻井液往往是高粘度、高切力、流变性差，下套管后（固井前）钻井液性能调整困难；4、轨迹和排量限制，水平井段井眼下部的砂床（河床砂舟现象）不易被清除，从而影响水泥石的胶结质量；5、由于水泥浆中颗粒的沉降和自由水的析出，易在井眼的高边形成水带而影响封隔，造成窜槽。三、中原油田水平井特点6、断层多，地质复杂，易形成“大肚子”井眼，其中钻屑不易被携带干净，影响固井质量。(如下图)井壁水泥套管钻屑井径扩大区7、地层压力系统差异大，有高压层，也有低压层，所以套管柱设计复杂。8、中原油田的水平井均为中、长半径

5、水平井。四、提高水平井注水泥质量的技术措施1、优化钻井设计水平井井身结构设计应考虑完井注水泥问题，要选择合适的套管/井眼的尺寸比，一般比值应在0.65-0.7范围内，有条件时应尽可能增大曲率半径，同时，对钻井设计的实施中亦要求：①保持井径规则，避免形成键槽；②井眼轨迹规则，不应有不符合设计要求的全角变化率井段；③凡钻进循环漏失均应进行认真堵漏处理。2、井眼净化一个清洁、无固相颗粒沉淀的井眼是减少水泥窜槽的重要条件，实践证明，在井斜角大于30°的井眼内，泥浆中的固相颗粒在其重力作用下发生下滑，容易在环空底部产生堆积，而形成“岩屑床”，随井斜角增大越趋严重。在钻井过程中，应采

6、取各种措施防止形成“岩屑床”，环空泥浆流态对净化速度的影响如下：在井斜角0-45°区域内，层流的净化速度较高，在45-55°区域内，两种流态的效果无多大区别，55-90°区域内紊流的净化速度高，依据上述的结论，下套管前通井应采取如下措施。①在0-45°范围内，必须使泥浆流态为层流，建议泥浆屈服值为9.58MPa，YP/PV值为1以上。②45-55°范围内，两种流态都采用，但以紊流最好；③55-90°范围内，采用紊流洗井，如果不能采用紊流，只能是层流时，必须尽可能的提高YP/PV值。泥饼管柱井眼粘着部位弯曲的裸眼井段中，套管与井壁的摩擦系数很大，也就是说它的摩擦角很大，例如

7、摩擦系数0.6，其摩擦角为31°，即井斜角为59°。在这样的条件下套管，摩擦角以下井段中的套管就不能靠自重下滑了，这段套管的移动就要靠上部套管柱的轴向分力推着走，此时钻井液的润滑性是最重要的。由于在大多数地层中都可以形成滤饼，泥饼质量是影响摩擦阻力的一个不可低估的重要因素，在井壁上形成的泥饼越厚，套管嵌入其中越深，接触面积就越大，粘着力也越高，其结果必然大大增加套管下入的阻力，如下图。3、降低摩阻，实现套管柱的顺利下入因此，合理的设计钻井液是下套管成功的关键所在，在下套管前井眼必须加强钻井液的净化处理，清除钻屑沉积床，同时现场