陆相页岩气水平井固井技术——以延长石油延安国家级陆相页岩气示范区为例

鄂尔多斯盆地伊陕斜坡的上三叠统延长组及下二叠统山西组具有良好的页岩气成藏条件,陕西延长石油(集团)有限责任公司采用水平井分段压裂技术对该区页岩气进行开发。针对水平井固井过程中存在的油基钻井液清洗困难、长水平段套管难以居中、固井过程中易发生漏失、水平井及分段压裂对水泥环要求高、长封固段固井附件易失效等技术难题,开展了相关技术研究,获得了解决上述问题的技术措施:1在该示范区通过采用清油型前置液多级冲洗工艺,有效地冲洗界面残留油膜,提高油基钻井液冲洗效率;2新研制的水平井专用扶正器能有效降低管柱下入摩擦阻力,保证套管的居中度;3通过提高地层承压能力、优化浆柱结构实现平衡压力固井;4优选韧性材料提高水泥环的耐冲击能力,较好地满足了页岩气水平井分段压裂工艺对水泥石性能的要求;5研制的高性能固井附件,保证了长封固段水平井施工安全。所获成果已在该示范区的4口页岩气水平井中进行了应用,固井一次成功率达100%,固井质量优良率达100%,取得了良好的固井效果。

水平井固井一界面泥膜分布规律及其特性

套管外表面泥膜厚度及其分布规律是影响固井一界面胶结质量的一个重要因素,而对于不同井斜角下套管外表面的泥膜厚度分布规律及其对界面胶结强度的影响,则迄今尚未见到相关文献报道。为此,通过自主设计的实验装置测定了井斜角分别为0°、30°、60°、86°条件下模拟套管(钢管)外表面不同部位的泥膜厚度,进而分析总结了泥膜厚度在管外的分布规律及其对界面胶结强度的影响情况。研究结果表明:①当井斜角从0°增大到86°时,泥膜厚度从均匀分布递变为薄厚相间分布,泥膜偏薄区域和泥膜偏厚区域面积占比均变大,尤其是在井斜角为86°时,上表面泥膜厚度很大,并且钢管左、右表面有大片裸露区;②裸套管组的一界面胶结强度远大于带泥膜组界面胶结强度,并且随着井斜角的增大,带泥膜组界面胶结强度趋于增大;③随着井斜角的增大,界面胶结强度依次增大与钢管裸露区在其外表面实泥膜中的面积占比密切相关。结论认为,模拟套管外表面裸露区域面积的大小是影响其界面胶结强度的关键因素。

油基钻井液水平井固井技术在川渝地区的应用

根据川渝地区油基钻井液水平井井眼情况和固井难点,优选了适合该地区的冲洗型前置液体系,摸索出环空返速与冲洗效果之间的关系,对水平井各种安装扶正器加法的居中度进行了评价。该技术在现场应用中取得了较为优良的固井质量。

超低密度水泥浆体系在鹤煤3井固井中的应用

鹤煤3井在360-1030m井段共发生8次漏失。其计漏失钻井液100m^3。通过优选水泥浆体系,采用舍有特种纤维防漏增韧和助防漏材料的低密度和超低密度两种水泥浆体系相搭配进行固井，有效地防止了井漏，固井质量良好。超低密度水泥浆体系在该井的成功应用，为该区块大面积开发煤层气提供了强有力的技术保障。

松辽盆地八屋、十屋地区浅探井固井技术

针对松辽盆地八屋、十屋地区浅探井井眼不规则、封固段长、固井质量难以保证等问题,通过优化通井钻具结构、合理设计扶正器和分级箍的安放、选用高效冲洗液和加重隔离液、优选固井水泥浆体系等固井技术措施,有效解决了该区块浅探井固井漏失及气窜问题。

页岩气水平井固井碰压关井阀的研制及应用

针对目前页岩气水平井固井中套管浮箍浮鞋可靠性低、关井不严、磨塞困难等问题,研制了固井碰压关井阀。其工作原理是,利用固井胶塞作为驱动部件,固井碰压时的压力作为驱动力,移动滑套永久关闭井底液流通道。室内试验及现场应用结果表明:碰压阀关闭压力为14 MPa,并可根据销钉直径来调节关闭压力;正向和反向均可承压25 MPa以上。该工具操作简便,易于安装,可靠性高,可与浮箍浮鞋配合使用,能够有效提高水平井固井作业后的井下关井成功率,降低水平井磨塞风险,防止因水泥浆倒流造成的水平段窜槽和微环隙的产生,对提高页岩气水平井固井质量具有积极的意义。

延长油田延页平1井固井技术

为了确保延长油田延页平1井固井施工顺利及固井质量,通过静态地层承压试验、优化通并钻具结构、选用四级清油型冲洗隔离液技术,并采用特制的冲洗效果评价装置进行评价,优选固井水泥浆体系等固井技术措施,有效解决了该井固井漏失、套管安全下入及居中困难、井壁油膜清除困难和水平段固井质量难以保证等难题,最终使该井固井顺利,固井质量达到优质。该井页岩气固井技术方案的成功实施,为今后在该油田页岩气井固井提供了很好的借鉴作用。

非常规高密度水泥浆体系在中原油田地热井中的研究与应用

随着地热作为一种新型的洁净能源被广泛应用于供暖、洗浴、医疗保健、发电和种植等领域。地热井开采越来越突显重要,经勘探表明中原油田地热资源较为丰富,2015年中石化新星公司在中原油田部署了5口地热井,由于中原油田地处东濮凹陷断裂带上,裂缝性漏失较为严重,针对漏失严重、上部水层较多;能否有效封固水层防止固井施工过程中发生漏失而造成水泥浆低返、悬挂器漏封等问题,通过选用非常规高密度水泥浆体系,有效防止了井漏,固井质量达到优良。

松科2井超高温固井工艺技术

针对松辽盆地松科2井钻探过程中发现高温干热岩体,井底温度高达241℃,存在油井水泥外加剂配伍困难、水泥石强度易衰退、环空间隙较小、施工工艺复杂、固井质量难以保障等难题,通过水泥浆性能试验及固井工艺技术研究,研选了抗高温水泥浆降失水剂、缓凝剂,同时分析了水泥石抗高温衰退机理及防治措施,优选了适应超高温条件下的添加剂、外掺料,形成了超高温水泥浆体系。研究结果表明:(1)该水泥浆体系达到了超高温条件下固井的各项性能要求,在241℃、102MPa条件下性能稳定,稠化时间易调、流变性好、滤失量低、防窜能力强;(2)水泥石最高试验温度达到260℃、能够防高温衰退,抗压强度高、渗透率低、韧性强、弹性模量比普通水泥石大幅降低。施工工艺技术应用结果表明:耐高温冲洗隔离液、抗高温固井工具附件、扶正器的应用提高了施工浆体的顶替效率、保障了施工安全,确保了水泥环胶结质量;超高温固井工艺技术成功应用于松科2井直径127mm尾管固井作业,固井质量合格率达100%,优质率高达83%,为类似超高温深井条件下的固井作业积累了经验、提供了技术指导。

苏丹17区Abu Gabra-6井固井技术实践

苏丹17区Abu Gabra-6探井位于东达尔富尔和南科尔多凡州交界地区,属于穆格莱德盆地。该井存在封固段长、环空间隙小、固井施工中易漏失等难题,为此,通过优选水泥浆体系,采用紊流塞流顶替和堵漏泥浆承压挤堵等技术,使得该井固井施工顺利完成,固井质量优良,为该地区今后同类固井施工提供了技术借鉴。

贵州煤层气固井技术

贵州煤层气勘探开发主要集中在六盘水区块、大方区块、金沙区块,目前已部署完井10口井,井深一般在700-1100m左右,由于贵州地质特点属于典型的喀斯特地质,在钻井过程中常常发生裂缝性漏失及溶洞性漏失,给钻井和固井带来巨大困难。针对漏失问题,通过采取前期堵漏、实施地层抗破试验、优选水泥浆体系、优选注替排量等方案成功解决了这一难题,固井质量全井优良。为贵州大面积开发煤层气提供了强有力的技术保障。

北201井高强低密度水泥浆的研制及应用

北201井是中国石化东北油气分公司为录取北正镇断阶带地质参数及相关的油、气、水资料而部署的一口重点探井,从开钻到下套管固井前,累计堵漏时间长达690 h;同时在2 200～3 715 m气窜问题突出;另外,根据工程设计要求,该井还要采取压裂施工作业。为此,开展了水泥浆配方设计及性能评价工作,并研制了具有抗高温、沉降稳定性好、低失水、抗污染能力强的低密度增韧水泥浆体系。应用表明,该体系解决了北201井深层易漏失固井难题。

海上稠油油田聚驱后二元复合驱注入时机与注入方式优选

模拟海上绥中36-1油田油层条件,进行了聚合物驱后二元复合驱注入时机、注入方式的优化实验研究。聚合物驱后在不同注入时机(直接转注、含水最低点、含水70%和含水95%时)转注二元复合体系,最终采收率分别为75.36%、73.32%、71.22%和68.61%,直接转注二元驱的采收率最高(42.61%)。在相同水驱条件下,以不同注入方式注入二元复合体系后发现,注入0.3 PV二元复合体系的驱油效果优于注入0.05 PV聚合物+0.2 PV二元复合体系+0.05 PV聚合物和0.1 PV聚合物+0.2 PV二元复合体系。但注入方式的改变对最终采收率的影响较小,以聚合物做保护段塞更有利于控制工业化成本。在相同段塞聚合物用量条件下,用前后保护段塞的效果好于单一前置段塞。在等经济的条件下,聚合物驱后进行0.3 PV二元复合驱可提高原油采收率19.05%,比等价的0.7 PV聚合物驱采收率高1.61%,使油田开发的整体效益最大化。

KSK油田胶乳防窜水泥浆体系的研究与应用

针对KSK油田固井中的油气水窜问题,开展了LX600胶乳防窜水泥浆体系研究工作,并进行了室内实验评价,认为水泥浆体系具有抗高温、低失水、沉降稳定性好、过渡时间短、直角稠化和防气窜等综合性能。LX600胶乳水泥浆体系在KSK油田应用了55口井,应用效果进一步表明,该水泥浆体系能够有效提高双界面胶结质量,解决固井中的油气水窜问题。

Y油田防腐防窜水泥浆体系的研究与应用

Y油田F储层是主产层,含有H2S及CO2酸性腐蚀气体。针对该地层存在水泥石腐蚀的问题,开展了H2S、CO2腐蚀水泥石机理研究,优选了防腐防窜水泥浆体系,并进行了综合性能评价。该水泥浆体系在Y油田应用取得了良好的固井效果,满足了F产层开发的要求。

考虑煤层气扩散作用的物质平衡模型

对煤层气的开发首先通过排水降压使其从基质孔隙中解吸出来,然后在割理中渗流至井筒产出。针对煤层气的开发特点,重点考虑煤层气扩散作用在其开发过程中起到的重要作用,综合煤层割理压缩效应和基质收缩效应的影响,建立基于体积平衡方程的煤层气物质平衡模型的数学方程式,确定煤层压力与时间的关系函数,进而通过编程求解,得到煤层气产量随时间的变化规律,据此进行煤层气开发动态预测。以延长油气区生产井为实例进行计算,结果表明,煤层气扩散作用越强烈,对应的产气量峰值越大且峰值出现的时间越早,煤层气扩散作用对煤层气开发后期产气量的稳定具有很重要的作用。