小井眼固井工艺技术研究及现场应用

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  摘要:小井眼固井工艺技术与常规井固井有着很大的不同,需要做好固井工艺技术研究和试验。本文对小井眼固井工艺技术存在的难点进行分析,并针对难点提出相应的解决措施,并对小井眼固井泥浆体系进行了研究,然后对固井施工过程中的压力控制进行了探讨。
  关键词:小井眼进固井;水泥环;工艺技术
  小井眼钻井技术主要应用在低压力、低渗透性和产量较低的油气田开发,可以更好地降低钻井成本,提升钻井作业效率。小井眼固井质量直接影响到油气井使用寿命和油气产量,采取的固井工艺技术成为保证正常地油气开采发挥出重要作用。
  1小井眼固井工艺技术存在的难点
  小井眼形成的井筒空间比较小,会比常规井筒固井施工存在着更多的困难,主要的难点有:1)固井形成的水泥环厚度较小,水泥不具备较高的强度,水泥环与地下储层、套管相互间建立起的胶结质量无法得到保证。2)小井眼钻井技术采取的套管和井筒形成环状空间,会比普通钻井形成的井眼尺寸要小许多,某油田开发区块,应用6英
  寸钻头进行钻井作业,对井筒中下放4英寸的套管,油套环形空间的间隙要比普通8英寸钻头进行钻井作业采用的5英寸油套管缩
  小一倍,油气储层中的流体在环形空间中产生上返现象,环空循环压力会存在着较大的损耗,防漏方面存在着较大的困难。3)对小井眼钻井形成的井筒进行固井作业,所采用的水泥浆数量为普通钻井的30%,注入的水泥浆会和地下储层产生短时间的接触。环形空间的间隙尺寸较小,保证套管处于中心位置难度较大。受到地下储层承受压力方面的制约,需要以较小的排量进行实现注替作业。如果无法实现有效地顶替出钻井液,会对水泥浆固井质量造成不利的影响。
  2小井眼固井工艺技术难点解决措施
  对小井眼固井采取的泥浆配比、前置液及隔离液进行改进和完善,优化泥浆具备的流变怀能,减小固井液流动时形成的阻力。针对G级油气井,需要水泥浆中添注一定数量的外加剂,改进水泥浆硬化时产生的物性改变,不断加强水泥环具备的胶结强度。针对小井眼施工所采取钻井液、固井液具备的力学特点进行分析和研究,优选水泥砂浆来改进顶替流态,确定最为合理泥浆排量,对地下储层流体的环空返速进行有效控制,减小环空压力产生损耗,从而起到有效的渗透作用。还应该制定有效的措施,保证顶替效率达到理想状态,从而使固井质量达到设计要求。
  3小井眼固井泥浆体系研究
  固井作业形成的水泥环,如果使地下储层与套管间建立起良好地胶结界面,可以对不同地下储层起到有效的封隔作用。如果水泥环胶结质量不好,则会对油气产量形成不利的影响,导致不同油气储层产生窜流和连通。因为小井眼固井形成的水泥环厚度不免,为了实现对不同地下储层的密封和隔离,需要采用的水泥浆形成水泥环具备足够的强度和弹性,可以保证在完成射孔和压裂作业之后、套管承受压力和卸载压力之产生的变形量满足设计要求。采用膨胀水泥浆体系可以很好地满足上述要求,在进行固井施工作业之前,需要对干混凝土中清加SEP-2型膨胀剂,在水泥浆产生水化放热时膨胀组分会产生反应,在水泥浆固结时会形成一定程度的膨胀,可以更好地对环形空间进行密封,优化水泥环和地下储层的胶结效果,使得水泥环具备足够的强度。
  为了保证固井施工作业过程中的安全,需要进一步减小流动阻力,还需要在水泥浆中添加一定数量的降滤失剂,如果没有对滤失进行有效地控制,水泥浆则会提前出现脱水现象,导致水泥浆无法保证足够的稠化时间,稠度则会相应地提升。会在尺寸较小的环形空间中产生桥堵现象,应该在2000米以下油气井中添加API滤失剂,保证滤失量不超过100毫升。还应该加入足够的分散剂,保证水泥浆具备较好的流动性,如果投入的数量过多会使得水泥浆体系在沉降时失稳。。在对某油田区块油井进行小井眼固井作业时,对固井泥浆中添加SXY-2型分散剂,可以把水泥浆流动性控制为n=0.43-0.71,k=1.5-2.5PaSn。除此之外,还需要控制好水泥浆稠化时间,注入到井筒中的水泥浆如果在环形空间中液态时间保持过长,在水泥浆初凝阶段就会提升地下储层油气物质入侵的可能,从而对固井質量造成不利影响。为了避免存在该问题,需要对水泥浆中投入适量的促凝剂来对稠化时间进行调整,需要保证注入的水泥浆稠化时间超过作业时间的40-60分钟就可以满足要求。
  针对G级油井,需要对水泥浆中加入足够数量的DS-B1型促凝剂、膨胀剂SEP-2型膨胀剂、GS-1型降滤失剂及SX-1型增塑剂,采用试验手段来确定水泥浆中不同成分的占比。对多口油井固井作业时输送的干灰性能进行试验,可以得知初稠度为15-19BC,水泥浆稠化时间为90-114分钟,失水率小于85升,在二十四小时内达到的抗压强度为28兆帕,每项性能参数都可以达到固井施工作业要求。
  4固井施工过程中的压力控制
  4.1 小井眼环空压力损耗特点
  窄环空固井作业压力损耗特点有:1)环形空间形成的间隙变小,会使得环空固井作业压力损耗变在,为小井眼固井作业的控制难点。2)环形空间的注入压力损耗和排量值平方为正比例关系,如果注入排量不大也会形成较大的压力损失。所以,需要使固井泥浆的注入排量达到合理数值,可以防止产生井漏问题。   4.2固井作业注入排量的优选
  对普通油井进行固井作业时,多应用紊流顶替的方法来进一步提升泥奖顶替效率,但小井眼环空尺寸会比普通油井空间小很多,采取的固井设备可以很好地满足水泥浆紊流顶替作业的需要。可固井泥浆排量的提升,会进一步加大环形空间压力产生的损耗,受到地下储层承受压力性能方面的制约,无法有效保证存在无漏失紊流顶替施工。结合地下储层具备的承压能力,对平衡压力进行准确地计算,从而得到水泥环在环空塞流时可以达到的最高上返速度、临界排量,在进行顶替起压作业之前,可以采用稍大于注灰过程中的泥浆排量来实现顶替作业,起压之后再减小排量,从而使固井设备排量不超过规定的临界排量,从而实现无漏失施工作业。在进行固井施工作业过程中,需要使水泥浆塞流排量达到最高值,让前置液达到紊流状态后进行上返,来对顶替出来的钻井液进行有效地稀释,从而更好地保证固井施工质量达到要求。
  4.3改进钻井液、隔离液及水泥浆性能
  选用的钻井液、水泥浆等的性能会对水泥环结构强度产生一定程度的影响,还会对对不同流体間分子摩擦产生影响,决定着钻井液注替作业时环空压力损耗。对固井流体具备的流动性进行优化,是小井眼固井工艺技术优化的关键步骤。对钻井液性能进行优化,可以在保证油气储层稳定的基础上,合理减小钻井液密度、塑性粘度等性能参数,减小循环压力损耗。对井筒中下放完套管之后,需要进行彻底地洗井作业,在循环过程中注和处理剂来优化水泥浆性能,当漏斗粘度在40-50s时可以进行固井施工作业。
  5结束语
  综上所述,通过对小井眼固井工艺技术进行分析和实际应用,应用塑性膨胀水泥浆体系,可以更好地提高封隔质量。固井作业之前进行良好地通井,可以保证井眼更为规则。对平衡压力进行计算,可以确定出水泥浆环空塞流上返速度及临界排量。对固井方案进行详细制定,确定好排量、压力和顶替效率相互间的关系,保证固井施工作业的连续性。
  参考文献:
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