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海上窄压力窗口控压固井浆柱结构设计方法

钻探工程 2024年第1期51卷 58-67页

作者：肖伟罗宇维赵军黄志强石礼岗温达洋杨焕强梅云涛中海油田服务股份有限公司油田化学事业部河北三河065201 长江大学石油工程学院湖北武汉430100

针对海上油气井窄压力窗口固井顶替效率低下的技术难题,通过轻钻井液的施加以优化浆柱结构以及施加环空回压的方法实现安全高效固井的目标。考虑停泵压胶塞环空回压值≯5 MPa、冲洗液环空紊流接触时间>10min以及注替结束井筒自压稳3个... 详细信息

针对海上油气井窄压力窗口固井顶替效率低下的技术难题,通过轻钻井液的施加以优化浆柱结构以及施加环空回压的方法实现安全高效固井的目标。考虑停泵压胶塞环空回压值≯5 MPa、冲洗液环空紊流接触时间>10min以及注替结束井筒自压稳3个关键技术要求,合理优化固井浆柱结构,计算控压固井全过程井筒当量循环密度(ECD),使井筒ECD在安全密度窗口内,形成了海上窄压力窗口控压固井浆柱结构设计方法。以乐东10-1气田某高温高压井为例,优化设计了该井的浆柱结构,并模拟计算了控压固井全过程井筒ECD及紊流接触时间。结果表明:轻钻井液用量为14~50 m^(3)且密度在1.822~2.142 g/cm^(3)之间、冲洗液用量>13 m^(3)且密度在2.36~2.45 g/cm^(3)之间、水泥浆密度在2.4~2.51 g/cm^(3)之间,可实现冲洗液紊流接触时间>10 min且满足压稳不漏的固井要求。该设计方法可实现海上窄压力窗口井安全施工和提高固井顶替效率的要求。

关键词：海上油气井窄压力窗口控压固井浆柱结构回压补偿紊流接触时间

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固井注水泥浆顶替效率评估的新模型

天然气工业 2019年第6期39卷 115-122页

作者：杨谋唐大千袁中涛张俊徐力群陈英 “油气藏地质及开发工程”国家重点实验室·西南石油大学 610500 中国石油塔里木油田公司油气工程研究院中国石化西北油田分公司石油工程技术研究院

提高固井注水泥浆顶替效率是保障水泥环密封性能的前提,已有的理论和实验室方法多集中于两相流(钻井液/隔离液、隔离液/水泥浆、钻井液/水泥浆)顶替模拟,而与实际工况下钻井液与隔离液先掺混、再被水泥浆顶替的动态过程特征相距甚远。为... 详细信息

提高固井注水泥浆顶替效率是保障水泥环密封性能的前提,已有的理论和实验室方法多集中于两相流(钻井液/隔离液、隔离液/水泥浆、钻井液/水泥浆)顶替模拟,而与实际工况下钻井液与隔离液先掺混、再被水泥浆顶替的动态过程特征相距甚远。为此,基于流体顶替过程中掺混与扩散机理,建立流体动态顶替过程数学模型,借助流动仿真软件探讨隔离液性能变化对顶替钻井液和被水泥浆顶替的内在演变机理,结合仿真数据,建立了水泥浆顶替效率评估的新计算模型。研究结果表明:①在顶替初期,低黏度、低密度隔离液体系与钻井液混浆严重,但有利于降低壁面钻井液黏滞力,清除滞留钻井液,进而改善水泥浆顶替效率;②高密度、低黏度隔离液虽然能快速清洗井筒钻井液,但也容易产生指进现象,进而导致水泥浆提前返出井口,容易被误认为顶替效率较好;③隔离液密度处于钻井液和水泥浆之间时,低黏度隔离液有助于清除壁面钻井液和被水泥浆顶替;④隔离液排量高于临界值时,顶替效果改善明显;⑤所建立的注水泥浆顶替效率评价新模型与数值仿真结果吻合度高,误差仅为4.6%。结论认为,该新模型有助于更好地认识与解释复杂流动机理,为改善注水泥井筒浆柱结构、浆体性能及提高顶替效率奠定了理论基础。

关键词：固井注水泥浆顶替效率评估数值模拟隔离液浆柱结构浆体性能

深水油藏窄密度窗口气井固井动态仿真模拟研究与应用

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特种油气藏 2020年第4期27卷 156-162页

作者：武斌杨焕强王柱军中国石油大学胜利学院山东东营257061 长江大学湖北武汉430100 中国石油长城钻探工程公司北京100101

针对中国南海西部油田固井施工过程中存在的井筒内温差大、密度窗口窄等复杂问题,考虑温度、压力对固井流体密度及流变性的影响,建立了固井动态注替模型,并依据瞬态加速度法得到了井内实际流量计算方法,基于测井数据、井身结构参数、固... 详细信息

针对中国南海西部油田固井施工过程中存在的井筒内温差大、密度窗口窄等复杂问题,考虑温度、压力对固井流体密度及流变性的影响,建立了固井动态注替模型,并依据瞬态加速度法得到了井内实际流量计算方法,基于测井数据、井身结构参数、固井泥浆性能参数及固井施工参数等,计算了固井过程中各地层薄弱点的当量循环密度及各阶段的井内动态参数。通过对南海西部油田LD1-X井的固井实例,提出了提高深水油藏窄密度窗口气井安全高效固井的技术措施:合理的浆柱结构设计、变排量顶替技术、注水泥全阶段的仿真模拟等。现场应用结果表明,以上技术措施可有效解决大温差窄密度窗口气井的安全固井问题。该研究对南海西部油田的固井施工具有重要指导意义。

关键词：窄密度窗口固井动态模型浆柱结构变排量顶替动态仿真模拟南海西部油田

川西地区精细控压压力平衡法固井技术研究与应用

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钻采工艺 2019年第2期42卷 14-16,I0001页

作者：胡锡辉唐庚李斌任雪松胡嘉佩西南油气田分公司工程技术研究院川庆钻探工程有限公司川西钻探公司

川西超深井固井面临封固井段长、同一裸眼井段存在多压力系统,安全密度窗口窄,采用常规固井,在满足顶替效率的前提下,必然造成井漏;若采用正注反打工艺,固井质量又难以满足后期改造需求。为此,开展了超深井固井井段压力窗口值测试、保... 详细信息

川西超深井固井面临封固井段长、同一裸眼井段存在多压力系统,安全密度窗口窄,采用常规固井,在满足顶替效率的前提下,必然造成井漏;若采用正注反打工艺,固井质量又难以满足后期改造需求。为此,开展了超深井固井井段压力窗口值测试、保证顶替效率条件下的施工排量模拟、保证压稳和防漏的浆柱结构优化和井口压力控制的研究,初步形成了一套超深井精细控压平衡法固井技术。该技术在川西地区5口井开展现场试验,取得了较好的效果,固井平均合格率达90. 52%,因而这项技术具有广阔的应用前景。

关键词：超深井窄安全密度窗口精细控压压力平衡法固井浆柱结构

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川西地区超深井精细控压固井技术研究与应用

川西地区超深井精细控压固井技术研究与应用

作者：李成全西南石油大学

学位级别：硕士

川西地区属典型的高温高压高产区块,是西南油气田勘探的重点区块。川西地区下部海相地层不仅裂缝发育,还发育高压水层,地层安全密度窗口窄,易造成钻井和固井过程中的漏失,严重影响钻井安全和固井质量。为提高川西地区深部海相地层的固... 详细信息

川西地区属典型的高温高压高产区块,是西南油气田勘探的重点区块。川西地区下部海相地层不仅裂缝发育,还发育高压水层,地层安全密度窗口窄,易造成钻井和固井过程中的漏失,严重影响钻井安全和固井质量。为提高川西地区深部海相地层的固井质量,为油气资源的安全经济高效开发提供保障,开展窄安全密度窗口条件下的固井新技术新方法的研究意义重大。本文针对川西地区深部海相地层具有裂缝发育、安全密度窗口窄的特征,拟提出采用控压固井来防止固井井漏、提高固井质量的新方法;开展了下部海相裂缝性地层控压固井的可行性论证和控压固井工艺技术研究,提出了适用于川西海相裂缝性地层的控压固井技术,并将该技术成功应用于龙岗、九龙山与双鱼石构造的海相地层固井当中,固井质量得到显著提高。通过本文研究形成的认识及取得的主要成果有:(1)基于最大拉应力理论与摩尔-库伦理论(Mohr-Coulomb)作为岩石破坏判断准则,建立了地层漏失压力理论模型;利用岩石力学参数、地应力、地层孔隙压力、漏失压力,结合现场实测结果,明确工区的安全密度窗口范围。(2)以压力平衡法固井与控压固井工艺技术原理为基础,结合川西地区超深井固井存在安全密度窗口窄(最小0.02 g/cm3)、油气显示活跃、喷漏同存、固井质量低等实际难题,建立了一套“三步法评价体系”的精细控压压力平衡法固井可行性评价方法,论证了川西地区超深井适合采用精细控压压力平衡法固井的技术可行性。(3)以平衡压力固井与保证顶替效率为基础,优化施工排量和压力,通过精确调控井口回压实现固井过程中井底压力的精准控制,实现固井过程中的压稳与防漏;优化水泥浆、前置液的密度及用量,形成“隔离液+冲洗液+水泥浆”的冲洗型浆柱结构,提高顶替效率和固井质量。(4)将本文提出的精细控压压力平衡法固井技术在川西工区进行了现场试验,平均固井优质率由6.38%提高到了 56.60%、合格率由51.04%提高到了 90.52%,固井质量得到显著提高,为后期油气井的使用寿命及生产过程中的井筒完整性提供有力保障。本文研究成果不仅丰富完善了固井的理论,并在实际现场得到验证和应用,对窄安全密度窗口地层固井具有指导作用。

关键词：精细控压固井川西地区窄安全密度窗口压力平衡法浆柱结构

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太阳构造页岩气水平井固井技术研究与应用

石油化工应用 2021年第5期40卷 28-32,46页

作者：张伟唐炜余建田发斌赵常青中国石油川庆钻探工程有限公司井下作业公司四川成都610051

太阳-大寨区块浅层页岩气水平井埋深浅、水垂比大、上部浅层气活跃,固井施工存在套管安全下入难度大、固井后早期气窜、固井质量差、对水泥浆性能要求高等难点。通过技术攻关与集成应用形成了以井眼清洁、漂浮下套管技术、高效冲洗液、... 详细信息

太阳-大寨区块浅层页岩气水平井埋深浅、水垂比大、上部浅层气活跃,固井施工存在套管安全下入难度大、固井后早期气窜、固井质量差、对水泥浆性能要求高等难点。通过技术攻关与集成应用形成了以井眼清洁、漂浮下套管技术、高效冲洗液、早强抗盐防气窜韧性水泥浆体系、短候凝浆柱结构、调整钻井液性能等提高此区块水平井固井质量的关键性技术措施,现场应用9口井。现场应用表明:(1)浅层页岩气区块采用清洁井眼、漂浮下套管,优化管串结构,实现了套管安全顺利下到位。(2)配套的早强抗盐防气窜韧性水泥浆体系、优化浆柱结构,大压差预应力固井技术,解决了浅层气窜问题,大幅度提高了油层固井质量。(3)固井前调整钻井液性能,应用高效冲洗液,提高了固井时水泥浆的顶替效率。后期9口井固井质量合格,水平段优质率99%,现场效果明显,为浅层页岩气安全高效开发提供技术支撑。

关键词：浅层页岩气固井漂浮下套管防气窜水平井韧性水泥浆浆柱结构

延长探区古生界页岩气水平井一次上返高效封隔固井技术

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非常规油气 2023年第1期10卷 122-129页

作者：王涛申峰杨超王海柱杨谋窦倩石鲁杰陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院西安710075 陕西省陆相页岩气成藏与开发重点实验室西安710075 中国石油大学(北京) 北京102249 西南石油大学成都610500 中石化新疆新春石油开发有限责任公司新疆塔城834700

为提高延长探区古生界页岩气易漏水平井固井质量和水泥环层间封隔效果,在详细分析技术难点的基础之上,通过注替工艺、水泥浆体系及封隔能力评价方法创新,形成了系列固井技术,并进行了两口井现场实施。结果表明:1)陆相页岩气水平井最优... 详细信息

为提高延长探区古生界页岩气易漏水平井固井质量和水泥环层间封隔效果,在详细分析技术难点的基础之上,通过注替工艺、水泥浆体系及封隔能力评价方法创新,形成了系列固井技术,并进行了两口井现场实施。结果表明:1)陆相页岩气水平井最优化注水泥浆柱结构为钻井液/隔离顶替浆/冲洗液/低密度水泥浆/常规密度水泥浆,可提高顶替效率;2)选取国产人造微珠A为减轻材料、微硅为体系的稳定剂,可研制体系配方“油井水泥+77%微珠+35%微硅+4.0%降失水剂+10%早强剂”,最低可配置密度为0.95 g/cm^(3);3)采用尿素改性碳纳米管配置纳米封隔水泥浆,与未改性碳纳米管体系相比,抗压强度、抗拉强度分别提高32.3%和36.4%;4)采用三轴应力加载装置,对改性碳纳米管加量为0.04%的水泥环进行封隔能力测试,在110 MPa套管内压、11次循环加载作用下,水泥环的密封性仍然保持完好。该技术可以提高水平井一次上返固井成功率和水泥环压后完整性,为区域高效开发提供支撑,也为同类井固井提供了借鉴。

关键词：浆柱结构低密度改性碳纳米管评价装置纳米封隔

鄂尔多斯杭锦旗区块低漏失压力井固井工艺技术

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复杂油气藏 2018年第4期11卷 69-73页

作者：吴天乾李明忠蒋新立李德红李季宋文宇中国石化华北石油工程有限公司技术服务公司河南郑州450006

鄂尔多斯杭锦旗区块地层承压能力低,大斜度段或水平段封固段长,钻井液粘度与切力高,造成顶替效率低,导致该区块固井质量难以保证。根据低成本运作要求,兼顾固井防漏与提高顶替效率需要,针对井眼不同状况,制定了提高杭锦旗区块固井质量... 详细信息

鄂尔多斯杭锦旗区块地层承压能力低,大斜度段或水平段封固段长,钻井液粘度与切力高,造成顶替效率低,导致该区块固井质量难以保证。根据低成本运作要求,兼顾固井防漏与提高顶替效率需要,针对井眼不同状况,制定了提高杭锦旗区块固井质量的整体技术方案。从固井前钻井液性能调整、水泥浆性能优化、注替浆排量控制和"正注反挤"固井技术完善等方面进行了研究,确定了一套适合杭锦旗区块的固井技术体系。经现场应用,取得良好的效果,固井质量有显著提高。

关键词：杭锦旗区块固井漏失顶替效率浆柱结构水泥浆性能正注反挤

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苏里格南区块小井眼井固井工艺研究

广州化工 2022年第11期50卷 139-142页

作者：杨晨中国石油天然气集团公司川庆钻探工程有限公司长庆固井公司陕西西安710018

为了提高苏里格南区块小井眼井封固质量,研制了一套适合该区块的纤维防漏水泥浆体系,并设计了一套合理的浆柱结构及固井工艺措施。通过现场实验表明,在SNX平台水泥平均返高由940 m提升至470 m,第一界面固井质量平均合格率为97.5%,第二... 详细信息

为了提高苏里格南区块小井眼井封固质量,研制了一套适合该区块的纤维防漏水泥浆体系,并设计了一套合理的浆柱结构及固井工艺措施。通过现场实验表明,在SNX平台水泥平均返高由940 m提升至470 m,第一界面固井质量平均合格率为97.5%,第二界面固井质量平均合格率为98.8%。这说明该水泥浆体系及该固井工艺能大幅度提升该区块固井质量,最大程度地满足了该区块全井段封固质量的要求。

关键词：小井眼井纤维浆柱结构全井段封固