1、龍?jiān)雌诳W(wǎng) 水平固井技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展探究作者：趙志軍來源：現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)2010年第12期        摘 要:對(duì)國內(nèi)外水平井固井工藝技術(shù)進(jìn)行了全面、細(xì)致的調(diào)研,介紹了國外水平井和大斜度井固井工藝,可供現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員借鑒,以提高國內(nèi)水平井固井工藝技術(shù)和整體效益。        關(guān)鍵詞:水平井固井;關(guān)鍵技術(shù);進(jìn)展        中圖分類號(hào):TB  

2、       文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A        文章編號(hào):1672-3198(2010)12-0326-02                固井作業(yè)是油氣井鉆井工程中最重要的環(huán)節(jié)之一,水平井(大斜度井)固井技術(shù)由于水泥漿頂替問題等因素影響而與直井有很大的差異,固井成功率低且費(fèi)用高,長(zhǎng)水平段固井

3、更是高難度作業(yè)。在水平井技術(shù)發(fā)展初期,國外采用后期射孔完井的水平井很少,對(duì)大斜度井和水平井固井的研究不多。但為了持續(xù)發(fā)揮水平井的綜合經(jīng)濟(jì)效益,很多石油公司和專業(yè)固井公司開展了技術(shù)攻關(guān),已形成了一套提高大斜度井和水平井固井質(zhì)量的設(shè)計(jì)和施工新技術(shù),研制了相關(guān)的技術(shù)裝備。        1 國內(nèi)水平井固井新技術(shù)        1.1 套管漂浮技術(shù)        在

4、渤海灣的6口大位移延伸鉆井后固井的成功作業(yè),說明了大位移延伸段(311.15井眼)固井的關(guān)鍵技術(shù)套管漂浮技術(shù),即用“盲板浮鞋+漂浮接箍”實(shí)現(xiàn)套管漂浮;用雙弓扶正器保證套管居中、減少下套管的摩阻;用滾輪扶正器降低界面摩擦系數(shù);用Cem SAIDS固井仿真軟件進(jìn)行摩阻預(yù)測(cè)。為提高頂替效率,保證固井質(zhì)量,采用雙速替鉆井液技術(shù),實(shí)現(xiàn)紊塞流上返;采用海水頂替液,實(shí)現(xiàn)套管的浮力漂浮。        1.2 水平井固井油氣層保護(hù)技術(shù)        以

5、前在用244.5技術(shù)套管固井時(shí),油層已打開,水泥對(duì)油層污染嚴(yán)重,而且固技術(shù)套管時(shí)未采取油氣層保護(hù)措施,產(chǎn)量較直井提高不明顯。為解決此問題,國內(nèi)研究使用了244.5技術(shù)套管固井油氣層保護(hù)技術(shù),使平均單井原油產(chǎn)量提高142%,取得了較好的效果。改進(jìn)后的水泥傘分級(jí)箍?jī)杉?jí)注水泥防漏固井工藝,分兩級(jí)固井。一級(jí)封固,先固水泥傘以上30m,凝固后再用打開式分級(jí)箍進(jìn)行二級(jí)固水泥到井口。水泥傘的優(yōu)點(diǎn)是,防止水泥漿直接沖擊油氣層,達(dá)到防止壓漏地層、保護(hù)油氣層的目的。在施工的8口井中均取得較好的效果。        2 國外水平井固井工

6、藝技術(shù)        HALIBURTON和EXXON公司對(duì)水平井固井提高鉆井液頂替效率總結(jié)了一系列的措施:如:對(duì)于井斜角在45°以上的井眼,為滿足鉆井液懸浮巖屑的要求,鉆井液的屈服值應(yīng)達(dá)0.75-1.5kg/100m2。固井前循環(huán)時(shí)間至少應(yīng)該是3倍于井筒容積所需循環(huán)的時(shí)間,或者循環(huán)到進(jìn)出鉆井液性能達(dá)到平衡為止,盡可能使鉆井液流態(tài)應(yīng)達(dá)到紊流狀態(tài)。注水泥前或注水泥期間,必須保持連續(xù)的循環(huán)。在大斜度井和水平井中堅(jiān)持使用隔離液和沖洗液。水平井套管環(huán)空間隙至少不小于1 英寸(1英寸=25.4mm),使摩阻降到最低

7、限度。除此之外,還有一些特殊的工藝技術(shù)。        2.1 泡沫水泥固井技術(shù)        泡沫水泥是在水泥漿中注入起泡劑、穩(wěn)泡劑和氮?dú)舛纬?相對(duì)普通水泥具有如下優(yōu)勢(shì):        (1)在泵送過程中產(chǎn)生較高的動(dòng)態(tài)流動(dòng)剪切應(yīng)力,從而提高它對(duì)鉆井液的驅(qū)替能力;        

8、;(2)能避免由溫度和壓力導(dǎo)致的水泥外殼剪切應(yīng)力造成的破壞;        (3)在凝固過程中,隨著水泥漿體積收縮、氣體增泡持續(xù)膨脹,水泥石內(nèi)部壓力在體系過渡階段幾乎能保持恒定,體系能有效地控制氣體運(yùn)移和地層流體的侵入;        (4)具有低壓縮強(qiáng)度,在水力壓裂作業(yè)中,減輕人為增加裂縫的機(jī)會(huì)。        2.2 雙密度沖洗液、雙密度水泥漿固井工藝技

9、術(shù)        美孚石油公司應(yīng)用了一種水平井固井新工藝提高頂替效率,即使用雙密度沖洗液和雙密度水泥漿進(jìn)行水平井固井,該方法主要用于不能使用泡沫水泥漿進(jìn)行紊流頂替的大斜度井中。具體方法如下。        (1)首先清洗井眼。向井下循環(huán)雙密度沖洗液(隔離液),循環(huán)數(shù)量和時(shí)間應(yīng)保證能充分清洗干凈井筒,以利于固生產(chǎn)套管。        (2)下入帶扶正器的生產(chǎn)套

10、管,使套管在井眼中居中。        (3)向井下套管和井壁間的環(huán)空泵入第一種水泥隔離液,注入足夠量后,停止注入,讓其自動(dòng)進(jìn)行壓力平衡。沖洗液(隔離液)含氯化鉀、氯化鈉、氯化鈣、氯化鋅、溴化鉀、溴化鈉、溴化鈣或溴化鋅,室溫下密度范圍為1.0-1.4g/cm3;        (4)從環(huán)空注入第二種水泥隔離液,隔離液含柴油、煤油、二甲苯、氯化鉀、氯化鈉或氯化鈣溶液,密度比第一種小0.1,在井眼溫度條件下環(huán)空中兩種沖洗液的表觀黏度應(yīng)相差1

11、00×10-3Pas。這樣,第二種就會(huì)保持在第一種水泥隔離液的上方,在第一種清洗下部井段時(shí)清洗上部井段。        (5)循環(huán)足夠量后,停止注入,并使兩種隔離液充分進(jìn)行壓力平衡。并攜帶雜質(zhì)、循環(huán)清洗井眼。        (6)向環(huán)空注入第一種水泥漿即常規(guī)水泥漿,密度比隔離液密度大。水泥漿量應(yīng)足以充滿整個(gè)環(huán)空。        (7)向環(huán)空注入第二

12、種低密度水泥漿或泡沫水泥漿,因此入井后位于第一種水泥漿的上方,填補(bǔ)了第一種水泥漿沒有充填的空隙,有效地封隔套管和地層。通過上述作業(yè),可以在固套管前高效地清除水平井段的鉆井殘留物。通過使用雙密度水泥漿,能有效避免用一種高密度水泥漿固井形成的空隙,從而避免了串槽,有效封隔油氣層。也可以簡(jiǎn)化工藝,只使用雙密度水泥漿固井。具體方法為:在水平段的上部使用密度低于鉆井過程中鉆井液密度的低密度水泥漿,可以是泡沫水泥漿或加入低密度小球、煅制氧化硅、飛塵、硼硅酸鹽小球或氮?dú)獾鹊乃酀{,常用密度為0.96-1.53g/cm3。將頂替井段上部的鉆井液,防止井眼上段形成的殘余鉆井液竄槽。然后再泵入密度較高的水泥漿,該

13、水泥漿將流入套管底部,固結(jié)套管底部環(huán)空,并有效頂替井眼環(huán)空低邊的鉆井液。        2.3 潮汐流頂替工藝        在鉆遇破裂壓力和孔隙壓力不同的多層段井時(shí),無論鉆穿的是衰竭區(qū)還是非衰竭區(qū),大斜度井長(zhǎng)井段固井都要求降低當(dāng)量循環(huán)密度、實(shí)現(xiàn)合理頂替,這就給施工帶來相當(dāng)大的難度。研究表明,在進(jìn)行雙密度水泥漿固井時(shí),如保持較低排量,限制井眼寬邊的流速,能更好頂替井眼低邊的流體。因此,國外開發(fā)了一項(xiàng)固井新技術(shù)低排量高密度差頂替工藝,或稱

14、潮汐流頂替的固井工藝。為了使密度差達(dá)到最大,水泥漿和隔離液黏度應(yīng)盡可能小。與分級(jí)注水泥和擴(kuò)大井徑相比,該技術(shù)作業(yè)成本更低。但潮汐流頂替工藝并不能替代紊流和有效層流頂替,它只是在這兩種工藝不適合井筒條件的情況下,作為一種可供選擇的固井方法。        3 結(jié)論和建議        (1)提高大斜度井和水平井固井質(zhì)量的主要技術(shù)思路是有效控制自由水、清除巖屑床、套管柱扶正、切斷可能的竄槽通道;主要措施是確定合理的井身結(jié)構(gòu)、套管柱居中、低析

15、水水泥漿、隔離液和前置液優(yōu)化設(shè)計(jì)以及正確的頂替排量。        (2)提高水平井固井質(zhì)量的關(guān)鍵手段是提高水泥漿頂替效率,國外研制的紊流器、刮泥器、套管扶正器和旋轉(zhuǎn)尾管下入工具在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮了重要作用。        (3)國外水平井泡沫水泥固井、雙密度沖洗液、雙密度水泥漿固井、旋轉(zhuǎn)尾管固井、潮汐流固井工藝技術(shù)值得國內(nèi)同行借鑒和推廣。        (4

16、)針對(duì)多產(chǎn)層、復(fù)雜地層的固井,管外封隔器固井、水平井分段固井完井技術(shù)是未來國內(nèi)水平井固井的攻關(guān)方向。        參考文獻(xiàn)        1vanERICOort,SANJITRoy,MARIOZamora.RealtimeECDsimulation and management using a remote operations centerR.SPE92605,2005.     

17、   2ASLAKSONJ, DOHERTYD,SMALLEYE. Preventing annular flow after cementing, One pulseatatime:off shore Gulf of Mexico cement pulsation field resultsR.SPE94230,2005.        3DOHERTYD,FANGUYC,MUELLERDT.LargesCale feasibility determination of storin

18、g and transporting acement slurry below deck under maritime conditionsR.SPE98894,2006.        4何龍,劉毅,王長(zhǎng)等.TK108H中曲率水平井鉆井技術(shù)J.石油鉆采工藝,2000,(4).        5楊啟貞等.在水平井、大位移井中選用合適的套管扶正器J.石油鉆采工藝,2000,(4).        6崔軍,宋本嶺,廖華林等.勝利油田埕北21-平1大位移井固井技術(shù)J.石油鉆采工藝,20