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固井技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)(參考版)

2024-10-22 21:29本頁面
  

【正文】 為了提高固井施工水平,加快開展可視化固井施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與指揮系統(tǒng)攻關(guān)研究。 加快對(duì)特殊工藝井的固井技術(shù)研究過程,如分支水平井完井技術(shù),不斷儲(chǔ)備新工藝、新技術(shù),滿足勘探開發(fā)的需要。 隨著欠平衡井逐年增多,泡沫水泥漿及超低密度水泥漿固井技術(shù)有待攻關(guān)。 帶領(lǐng)工程師鄭琦銘開展低密度高強(qiáng)度水泥外加劑研究。 (七)培養(yǎng)青年技術(shù)骨干 帶領(lǐng)公司級(jí)學(xué)術(shù)帶頭人賈付山、楊哲坤等人開展局級(jí)科研項(xiàng)目可視化固井施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與指導(dǎo)系統(tǒng)研究。 ZJ102 低密度高強(qiáng)度水泥漿性能,根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)條件選用不同的外加劑,可配制出性能優(yōu)良、不同密度的低密度水泥漿;不 28 同密度的 ZJ102 低密度水泥漿綜合性能可見表 4。 ZJ102 低密度高強(qiáng)度水泥漿是根據(jù)組成物料間的物理化學(xué)作用來確定的。 ZJ102 低密度高強(qiáng)度水泥漿是基于緊密堆積理論和顆粒級(jí)配理論設(shè)計(jì)的。 表 2 污染實(shí)驗(yàn):(稠化時(shí)間) 溫度: 40℃ 5%泥漿: 95%復(fù)配水泥漿 初始稠度: 23( Bc) 稠化時(shí)間: 94(min) 25%泥漿: 50%水: 25%復(fù)配水泥漿 初始稠度: 9( Bc) 稠化時(shí)間: 180(min) 溫度: 45℃ 5%泥漿: 95%復(fù)配水泥漿 初始稠度: 34( Bc) 稠化時(shí)間: 79(min) 25%泥漿: 50%水: 25%復(fù)配水泥漿 初始稠度: 10( Bc) 稠化時(shí) 間: 180(min) 表 3 相容性實(shí)驗(yàn) 數(shù)據(jù) 配方 旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)讀數(shù) Φ 600 Φ 300 Φ 200 Φ 100 Φ 6 Φ 3 100%泥漿 179 124 98 70 15 10 100%原漿 102 72 56 43 21 16 100%復(fù)配水泥漿 113 66 48 27 5 4 25%: 50%: 25% 泥漿:水:原漿 101 97 89 86 45 33 25%: 50%: 25% 泥漿:水:復(fù)配水泥漿 90 83 76 66 52 32 27 由上表可以看出,該外加劑體系不僅可以顯著降 低水泥漿的失水量,而且可以提高水泥漿的抗壓強(qiáng)度發(fā)展,縮短過渡時(shí)間,流變性較好,可滿足固井要求;污染實(shí)驗(yàn)表明,水泥漿被泥漿污染后,其稠度有所增大,稠化時(shí)間有所縮短,這是一般水泥漿所共有的特點(diǎn),主要是由于水泥漿中的鈣侵而引起的,打入一定的隔離液(水)可克服這一現(xiàn)象,泥漿、水、水泥漿污染混合實(shí)驗(yàn)表明稠度降低,稠化時(shí)間延長(zhǎng),有利于施工的安全性,同時(shí)相容性實(shí)驗(yàn)也說明,各體系間相容,流變性好。 為了滿足現(xiàn)場(chǎng)固井施工需要,我們采用哈爾濱 A 級(jí)水泥,在40℃和 45℃進(jìn)行室內(nèi)實(shí)驗(yàn),同時(shí)和原漿水泥漿的性能進(jìn)行了比較。 ( 1) ZJ101 降失水劑 ZJ101 降失水劑選擇的外加劑體系是由 X和 Y兩種組分構(gòu)成,X 為降失水劑,是一種白色高分子聚合物溶液,加入水泥漿中聚合物分子吸附 在水泥顆粒表面,改善水泥漿的顆粒分布,增加水泥漿間隙水的粘性,當(dāng)水泥漿顆粒束縛成泥餅后,分子連環(huán)相互交錯(cuò),形成阻止濾液濾失的錯(cuò)綜復(fù)雜的聚合物網(wǎng)絡(luò),急劇降低水泥漿的失水,摻量較小,一般為水泥量的 5%,而且其摻量的大小對(duì)水泥漿的早期抗壓強(qiáng)度發(fā)展影響較小。依據(jù)固井工程設(shè)計(jì)軟件,研究注水泥過程模擬及頂替過程圖形描述和井下頂替參數(shù)仿真計(jì)算。 在完成固井工程設(shè)計(jì)軟件(注水泥流變學(xué)設(shè)計(jì)、套管柱強(qiáng)度設(shè)計(jì)、扶正器安放位置設(shè)計(jì))基礎(chǔ)上,利用設(shè)計(jì)施工參數(shù)(密度、排量、壓力等)與 監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)施工參數(shù)(密度、排量、壓力等)進(jìn)行對(duì)比。 其原理是將固井施工參數(shù)(入井流體的密度、瞬時(shí)流量、瞬時(shí)壓力、累計(jì)流量) 、施工現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)(固井施工各核心環(huán)節(jié)及點(diǎn)項(xiàng))以數(shù)字、圖像信號(hào)的方式多點(diǎn)同步傳送到設(shè)在施工現(xiàn)場(chǎng)的指揮監(jiān)控中心,同時(shí)計(jì)算機(jī)中央處理系統(tǒng)同步處理施工數(shù)據(jù),通過對(duì)綜合數(shù)據(jù)分析,判斷井下狀態(tài),對(duì)各種施工事故進(jìn)行預(yù)警,將指揮中心的信息和指令及時(shí)反饋給施工人員。 開展可視化固井施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與指揮系統(tǒng)研究 24 該 系統(tǒng)在固井施工過程中能夠準(zhǔn)確、及時(shí)地對(duì)固井施工參數(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控,并能夠動(dòng)態(tài)模擬整個(gè)固井施工過程;同時(shí)在監(jiān)控中心能夠?qū)叹┕顩r進(jìn)行監(jiān)視,使固井施工指揮人員能夠?qū)叹┕?dòng)態(tài)及時(shí)掌握,出現(xiàn)問題能夠及時(shí)判斷并采取相應(yīng)的措施,保證固井施工一次成功,從而減少因指揮失誤而導(dǎo)致固井施工事故的可能性。 三是可變徑套管扶正器打開時(shí)與下膠塞配合來實(shí)現(xiàn),即在固井前沒有膠塞通過時(shí),扶正臂無法打開,提高了安全性。 可變徑套管扶正器 為解決水平井、大斜度井以 及常規(guī)直井大肚子井眼井段套管居中問題,開展了本項(xiàng)目研究。當(dāng)替泥漿膠塞到達(dá)本工具的內(nèi)滑套時(shí),出現(xiàn)碰壓現(xiàn)象,然后用泵車進(jìn)行蹩壓,當(dāng)壓力達(dá)到套管外封隔器的施工剪銷壓力時(shí),封隔器打開,膠筒膨脹,當(dāng)確認(rèn)封隔器已處于鎖緊狀態(tài)后,繼續(xù)蹩壓,剪斷地層壓力平衡固井工具的剪銷,推動(dòng)內(nèi)滑套下行,將工具到浮箍之間的液體被壓入環(huán)空,使環(huán)空壓力升高,最終膠塞座封于浮箍上,確保電測(cè)水泥塞位置不超標(biāo)。 針對(duì)大慶油田長(zhǎng)垣南部及外圍三低油田注水開發(fā)后地質(zhì)條件變化,局部井區(qū)呈現(xiàn)異常高壓,給固井質(zhì)量帶來的嚴(yán)重問題,鉆技公司開展了地層壓力平衡工具的研制與應(yīng)用。它僅僅能起到在沒有形成混竄的危險(xiǎn)期之前能初步形成壓穩(wěn)。另一方面,水泥漿在井內(nèi)的“過渡期”內(nèi),壓力的降低與地層壓力的平衡靠鉆井液本身的液柱壓力是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到的。 (六)科研開發(fā)工作 地層壓力平衡工具 為了提高固井質(zhì)量研制地層壓力平 衡固井工具。 扶正器 扶正器包括:彈性限位套管扶正器;套管彈性旋流扶正器和剛性旋流扶正器;滾輪式剛性扶正器;變徑套管扶正器。 浮箍、浮鞋 浮箍、浮鞋在油田各種井型廣泛應(yīng)用,已經(jīng)形成系列。 (五)管串附件與固井工具 固井工具與管串附件自“七五”以后開發(fā)形成系列化,隨著人們 對(duì)固井理論的研究與認(rèn)識(shí),固井后憋壓候凝改變?yōu)槌▔汉蚰艽郊勺枇鳝h(huán)發(fā)展到浮箍浮鞋,扶正器由單弓焊接式發(fā)展為鉸鏈?zhǔn)綇椥韵尬惶坠芊稣鳌? 固 井裝備 固井設(shè)備從“七五”到“九五”逐漸更新,“七五”期間固井 21 設(shè)備以國(guó)產(chǎn)水泥車黃河、 T148 為主,水泥漿一次混配,多車注替,一般井都是“大 型 施工”;到 85 年引進(jìn) PSM138 水泥車,一般井 2臺(tái)車就可施工,實(shí)現(xiàn)了水泥漿二次循環(huán)混配,水泥漿密度均勻,易于控制; 95 年引進(jìn)哈里伯頓 CPTY4 水泥車,實(shí)現(xiàn)了水泥漿密度自動(dòng)控制,為多密度水泥漿固井施工帶來方便條件。 施工監(jiān)測(cè)技術(shù) 95 年引進(jìn) CPTY4 水泥車實(shí)現(xiàn)了固井施工泵壓、排量、水泥漿密度自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),但只能在 CPTY4 水泥車使用,使用范圍有限。 這幾套固井設(shè)計(jì)軟件針對(duì)不同井型,能夠進(jìn)行套管強(qiáng)度設(shè)計(jì)、套管柱居中設(shè)計(jì)、注水泥設(shè)計(jì),并且對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真模擬分析,從而使固井施工技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)的更加科學(xué)、合理。同時(shí),為了借鑒學(xué)習(xí)外國(guó)的固井 設(shè)計(jì)軟件,引進(jìn)了美國(guó)哈里伯頓公司《固井作業(yè)設(shè)計(jì)模擬》軟件以及《摩爾鉆井完井設(shè)計(jì)》軟件。 固井設(shè)計(jì)能力提高 根據(jù)大慶油田特點(diǎn),在 DOS 環(huán)境下主要開發(fā)應(yīng)用了《固井施工優(yōu)化設(shè)計(jì)》。雙級(jí)注水泥工藝可以將一次長(zhǎng)封固井劃分為兩次較短封固段固井作業(yè),適用于深井長(zhǎng)封固井作業(yè),能減少一次注水泥固井施工難度,降低環(huán)空液柱壓力,減少固井中發(fā)生漏失的可能性;二是應(yīng)用尾管固井 工藝技術(shù),尾管固井可以節(jié)約套管,減少鉆井成本。 (4)配套應(yīng)用沖洗隔離液 “九五”期間,深井鉆井全部采用油基鉆井液,為了清除一、二界面油膜,應(yīng)用優(yōu)化組合沖洗隔離液即柴油 +YJC 沖洗液 +清水隔離液。研制并應(yīng)用套管彈性旋流扶正器和剛性旋流扶正器,以提 高深井固井施工頂替效率。 深井固井工藝配套技術(shù) (1)深井固井設(shè)計(jì)技術(shù) 針對(duì)深井地質(zhì)特點(diǎn)和鉆井工程中情況應(yīng)用自行研制《固井優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件》進(jìn)行了套管強(qiáng)度設(shè)計(jì)、套管柱居中設(shè)計(jì)、注水泥流變?cè)O(shè)計(jì),優(yōu)選了固井施工參數(shù),制定了合理的施工方案和施工技術(shù)措施。 深井固井難點(diǎn) 井深增加,封固段長(zhǎng),井底溫
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