小井眼固井工藝技術(shù)研究及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

鐘世國

摘要：小井眼固井工藝技術(shù)與常規(guī)井固井有著很大的不同，需要做好固井工藝技術(shù)研究和試驗(yàn)。本文對(duì)小井眼固井工藝技術(shù)存在的難點(diǎn)進(jìn)行分析，并針對(duì)難點(diǎn)提出相應(yīng)的解決措施，并對(duì)小井眼固井泥漿體系進(jìn)行了研究，然后對(duì)固井施工過程中的壓力控制進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：小井眼進(jìn)固井;水泥環(huán);工藝技術(shù)

小井眼鉆井技術(shù)主要應(yīng)用在低壓力、低滲透性和產(chǎn)量較低的油氣田開發(fā)，可以更好地降低鉆井成本，提升鉆井作業(yè)效率。小井眼固井質(zhì)量直接影響到油氣井使用壽命和油氣產(chǎn)量，采取的固井工藝技術(shù)成為保證正常地油氣開采發(fā)揮出重要作用。

1小井眼固井工藝技術(shù)存在的難點(diǎn)

小井眼形成的井筒空間比較小，會(huì)比常規(guī)井筒固井施工存在著更多的困難，主要的難點(diǎn)有：1）固井形成的水泥環(huán)厚度較小，水泥不具備較高的強(qiáng)度，水泥環(huán)與地下儲(chǔ)層、套管相互間建立起的膠結(jié)質(zhì)量無法得到保證。2）小井眼鉆井技術(shù)采取的套管和井筒形成環(huán)狀空間，會(huì)比普通鉆井形成的井眼尺寸要小許多，某油田開發(fā)區(qū)塊，應(yīng)用6英

寸鉆頭進(jìn)行鉆井作業(yè)，對(duì)井筒中下放4英寸的套管，油套環(huán)形空間的間隙要比普通8英寸鉆頭進(jìn)行鉆井作業(yè)采用的5英寸油套管縮

小一倍，油氣儲(chǔ)層中的流體在環(huán)形空間中產(chǎn)生上返現(xiàn)象，環(huán)空循環(huán)壓力會(huì)存在著較大的損耗，防漏方面存在著較大的困難。3）對(duì)小井眼鉆井形成的井筒進(jìn)行固井作業(yè)，所采用的水泥漿數(shù)量為普通鉆井的30%，注入的水泥漿會(huì)和地下儲(chǔ)層產(chǎn)生短時(shí)間的接觸。環(huán)形空間的間隙尺寸較小，保證套管處于中心位置難度較大。受到地下儲(chǔ)層承受壓力方面的制約，需要以較小的排量進(jìn)行實(shí)現(xiàn)注替作業(yè)。如果無法實(shí)現(xiàn)有效地頂替出鉆井液，會(huì)對(duì)水泥漿固井質(zhì)量造成不利的影響。

2小井眼固井工藝技術(shù)難點(diǎn)解決措施

對(duì)小井眼固井采取的泥漿配比、前置液及隔離液進(jìn)行改進(jìn)和完善，優(yōu)化泥漿具備的流變懷能，減小固井液流動(dòng)時(shí)形成的阻力。針對(duì)G級(jí)油氣井，需要水泥漿中添注一定數(shù)量的外加劑，改進(jìn)水泥漿硬化時(shí)產(chǎn)生的物性改變，不斷加強(qiáng)水泥環(huán)具備的膠結(jié)強(qiáng)度。針對(duì)小井眼施工所采取鉆井液、固井液具備的力學(xué)特點(diǎn)進(jìn)行分析和研究，優(yōu)選水泥砂漿來改進(jìn)頂替流態(tài)，確定最為合理泥漿排量，對(duì)地下儲(chǔ)層流體的環(huán)空返速進(jìn)行有效控制，減小環(huán)空壓力產(chǎn)生損耗，從而起到有效的滲透作用。還應(yīng)該制定有效的措施，保證頂替效率達(dá)到理想狀態(tài)，從而使固井質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3小井眼固井泥漿體系研究

固井作業(yè)形成的水泥環(huán)，如果使地下儲(chǔ)層與套管間建立起良好地膠結(jié)界面，可以對(duì)不同地下儲(chǔ)層起到有效的封隔作用。如果水泥環(huán)膠結(jié)質(zhì)量不好，則會(huì)對(duì)油氣產(chǎn)量形成不利的影響，導(dǎo)致不同油氣儲(chǔ)層產(chǎn)生竄流和連通。因?yàn)樾【酃叹纬傻乃喹h(huán)厚度不免，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)不同地下儲(chǔ)層的密封和隔離，需要采用的水泥漿形成水泥環(huán)具備足夠的強(qiáng)度和彈性，可以保證在完成射孔和壓裂作業(yè)之后、套管承受壓力和卸載壓力之產(chǎn)生的變形量滿足設(shè)計(jì)要求。采用膨脹水泥漿體系可以很好地滿足上述要求，在進(jìn)行固井施工作業(yè)之前，需要對(duì)干混凝土中清加SEP-2型膨脹劑，在水泥漿產(chǎn)生水化放熱時(shí)膨脹組分會(huì)產(chǎn)生反應(yīng)，在水泥漿固結(jié)時(shí)會(huì)形成一定程度的膨脹，可以更好地對(duì)環(huán)形空間進(jìn)行密封，優(yōu)化水泥環(huán)和地下儲(chǔ)層的膠結(jié)效果，使得水泥環(huán)具備足夠的強(qiáng)度。

為了保證固井施工作業(yè)過程中的安全，需要進(jìn)一步減小流動(dòng)阻力，還需要在水泥漿中添加一定數(shù)量的降濾失劑，如果沒有對(duì)濾失進(jìn)行有效地控制，水泥漿則會(huì)提前出現(xiàn)脫水現(xiàn)象，導(dǎo)致水泥漿無法保證足夠的稠化時(shí)間，稠度則會(huì)相應(yīng)地提升。會(huì)在尺寸較小的環(huán)形空間中產(chǎn)生橋堵現(xiàn)象，應(yīng)該在2000米以下油氣井中添加API濾失劑，保證濾失量不超過100毫升。還應(yīng)該加入足夠的分散劑，保證水泥漿具備較好的流動(dòng)性，如果投入的數(shù)量過多會(huì)使得水泥漿體系在沉降時(shí)失穩(wěn)。。在對(duì)某油田區(qū)塊油井進(jìn)行小井眼固井作業(yè)時(shí)，對(duì)固井泥漿中添加SXY-2型分散劑，可以把水泥漿流動(dòng)性控制為n=0.43-0.71，k=1.5-2.5PaSn。除此之外，還需要控制好水泥漿稠化時(shí)間，注入到井筒中的水泥漿如果在環(huán)形空間中液態(tài)時(shí)間保持過長，在水泥漿初凝階段就會(huì)提升地下儲(chǔ)層油氣物質(zhì)入侵的可能，從而對(duì)固井質(zhì)量造成不利影響。為了避免存在該問題，需要對(duì)水泥漿中投入適量的促凝劑來對(duì)稠化時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，需要保證注入的水泥漿稠化時(shí)間超過作業(yè)時(shí)間的40-60分鐘就可以滿足要求。

針對(duì)G級(jí)油井，需要對(duì)水泥漿中加入足夠數(shù)量的DS-B1型促凝劑、膨脹劑SEP-2型膨脹劑、GS-1型降濾失劑及SX-1型增塑劑，采用試驗(yàn)手段來確定水泥漿中不同成分的占比。對(duì)多口油井固井作業(yè)時(shí)輸送的干灰性能進(jìn)行試驗(yàn)，可以得知初稠度為15-19BC，水泥漿稠化時(shí)間為90-114分鐘，失水率小于85升，在二十四小時(shí)內(nèi)達(dá)到的抗壓強(qiáng)度為28兆帕，每項(xiàng)性能參數(shù)都可以達(dá)到固井施工作業(yè)要求。

4固井施工過程中的壓力控制

4.1 小井眼環(huán)空壓力損耗特點(diǎn)

窄環(huán)空固井作業(yè)壓力損耗特點(diǎn)有：1）環(huán)形空間形成的間隙變小，會(huì)使得環(huán)空固井作業(yè)壓力損耗變?cè)冢瑸樾【酃叹鳂I(yè)的控制難點(diǎn)。2）環(huán)形空間的注入壓力損耗和排量值平方為正比例關(guān)系，如果注入排量不大也會(huì)形成較大的壓力損失。所以，需要使固井泥漿的注入排量達(dá)到合理數(shù)值，可以防止產(chǎn)生井漏問題。

4.2固井作業(yè)注入排量的優(yōu)選

對(duì)普通油井進(jìn)行固井作業(yè)時(shí)，多應(yīng)用紊流頂替的方法來進(jìn)一步提升泥獎(jiǎng)頂替效率，但小井眼環(huán)空尺寸會(huì)比普通油井空間小很多，采取的固井設(shè)備可以很好地滿足水泥漿紊流頂替作業(yè)的需要?？晒叹酀{排量的提升，會(huì)進(jìn)一步加大環(huán)形空間壓力產(chǎn)生的損耗，受到地下儲(chǔ)層承受壓力性能方面的制約，無法有效保證存在無漏失紊流頂替施工。結(jié)合地下儲(chǔ)層具備的承壓能力，對(duì)平衡壓力進(jìn)行準(zhǔn)確地計(jì)算，從而得到水泥環(huán)在環(huán)空塞流時(shí)可以達(dá)到的最高上返速度、臨界排量，在進(jìn)行頂替起壓作業(yè)之前，可以采用稍大于注灰過程中的泥漿排量來實(shí)現(xiàn)頂替作業(yè)，起壓之后再減小排量，從而使固井設(shè)備排量不超過規(guī)定的臨界排量，從而實(shí)現(xiàn)無漏失施工作業(yè)。在進(jìn)行固井施工作業(yè)過程中，需要使水泥漿塞流排量達(dá)到最高值，讓前置液達(dá)到紊流狀態(tài)后進(jìn)行上返，來對(duì)頂替出來的鉆井液進(jìn)行有效地稀釋，從而更好地保證固井施工質(zhì)量達(dá)到要求。

4.3改進(jìn)鉆井液、隔離液及水泥漿性能

選用的鉆井液、水泥漿等的性能會(huì)對(duì)水泥環(huán)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度產(chǎn)生一定程度的影響，還會(huì)對(duì)對(duì)不同流體間分子摩擦產(chǎn)生影響，決定著鉆井液注替作業(yè)時(shí)環(huán)空壓力損耗。對(duì)固井流體具備的流動(dòng)性進(jìn)行優(yōu)化，是小井眼固井工藝技術(shù)優(yōu)化的關(guān)鍵步驟。對(duì)鉆井液性能進(jìn)行優(yōu)化，可以在保證油氣儲(chǔ)層穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，合理減小鉆井液密度、塑性粘度等性能參數(shù)，減小循環(huán)壓力損耗。對(duì)井筒中下放完套管之后，需要進(jìn)行徹底地洗井作業(yè)，在循環(huán)過程中注和處理劑來優(yōu)化水泥漿性能，當(dāng)漏斗粘度在40-50s時(shí)可以進(jìn)行固井施工作業(yè)。

5結(jié)束語

綜上所述，通過對(duì)小井眼固井工藝技術(shù)進(jìn)行分析和實(shí)際應(yīng)用，應(yīng)用塑性膨脹水泥漿體系，可以更好地提高封隔質(zhì)量。固井作業(yè)之前進(jìn)行良好地通井，可以保證井眼更為規(guī)則。對(duì)平衡壓力進(jìn)行計(jì)算，可以確定出水泥漿環(huán)空塞流上返速度及臨界排量。對(duì)固井方案進(jìn)行詳細(xì)制定，確定好排量、壓力和頂替效率相互間的關(guān)系，保證固井施工作業(yè)的連續(xù)性。

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