提高水泥浆固井性能技术研究

提高水泥浆固井性能技术研究 摘要 固井施工是钻井完井过程中一项极其重要的施工环节 其属于一次性工 程 即使施工中出现问题 一般无法补救 固井质量的好坏直接影响着后续工 艺的有序进展 甚至影响该井的顺利投产和使用寿命 本文通过分析水泥浆固 井质量的影响因素 总结归纳出提高水泥浆固井质量的工艺技术 为固井施工 提供了可借鉴的依据和宝贵经验 关键词 水泥浆 固井 影响 质量 研究 一 影响固井质量的因素一 影响固井质量的因素 1 1 地层因素的影响地层因素的影响 油层底水 油水同层破坏水泥环的正常胶结进程 极大的影响了油层段固 井质量 新钻井多位于老油区 由于长期注水开采以及部分老井套管破损 造 成了地层情况的变化 固井时当水泥浆就位后地层水容易进入井眼环空 侵入 水泥浆体内 井网密 井距小 且相邻井组注采状况情况复杂 注 采层位压 力传递敏感 层间相互干扰严重 钻进过程中产生压力波动 循环出的钻井液 常常受到地下原油的污染 井筒壁油污多 影响着第二界面的胶结质量 2 2 水泥浆性能的影响水泥浆性能的影响 在水泥浆被泵入环空的初期 随着水泥浆中由于水化形成胶凝强度以及水 泥浆的体积收缩 环空静液压力开始下降 到了初凝前后环空静液压力将降到 等高水柱静压值 为地层流体将进入环空提供可能 水泥初凝后 失重 过程 加快 到终凝后 环空静液压力降为零 甚至负值 相当环空水泥环完全被 悬挂 此时 防窜主要依赖水泥浆胶凝结构自身的阻力 阻止地层流体进入 环空 因此 当水泥浆从初凝至终凝这个阶段 是地层流体侵入环空的最薄弱 环节 这一阶段也称为过渡时间 过渡时间越短 即达到防窜的水泥浆胶凝强 度所需时间就越短 当然如能实现直角稠化则效果更好 水泥浆向地层失水会 引起水泥浆的体积损失 失水量越大 水泥石的体积收缩越严重 因为体积损 失与压力损失成正比 使得窜流可能性增大 另外 水泥浆水化收缩会在第一 第二胶结界面形成微环隙 在水泥环内部形成裂缝 影响胶结质量 3 3 套管居中度的影响套管居中度的影响 流变学和水动力学证明在偏心环空中水泥浆顶替过程极易发生窜槽 窄边间 隙小 液体流动阻力大 流速小 易滞留钻井液 反之宽边间隙大 液体流动 阻力小 流速高 水泥浆易发生窜槽 因此 套管居中问题直接关系到固井质 量的好坏 扶正器安装位置不合理 个数过少 尤其是在调整更新定向井的造 斜段 如不注意扶正器的合理加放 更会导致套管的居中度偏低 为接下来的 固井施工留下了隐患 4 4 井径不规则的影响井径不规则的影响 由于地层岩性不稳定 井眼条件差 受钻井液冲蚀严重 井径不规则 直 罗组易坍塌 坍塌后形成大肚子井眼和狗腿井眼 致使顶替效率过低 封固质 量难以保证 5 5 施工管理的影响施工管理的影响 现场管理不到位 对于很多技术环节和要求不能及时的贯彻和落实 为了 片面的追求钻速和进尺 减少施工时间 降低成本 往往不按正常程序进行 如 固井前不对钻井液的性能进行必要调整 下套管前不进行必要的通井 固 井前不循环钻井液或者循环时间过短 导致不能消除钻井液在窄间隙 井壁上 的滞留范围 有效降低泥饼厚度 从而大大降低了顶替效率 影响固井质量 在设备配备方面 固井用水准备不够充足 导致施工用水中断或供水排量小 施工不连续 不能实现水泥浆大排量顶替 使水泥浆在环空中上返速度过低 达不到设计中的紊流要求 大大降低了顶替效率 这些环节都会影响固井质量 二 提高固井质量的技术研究二 提高固井质量的技术研究 1 1 水泥浆体系的研究和优选水泥浆体系的研究和优选 在井底温度压力条件下应使水泥浆低失水 因此可以减小水泥浆凝固过程 中的体积收缩 保持一个较高的环空静压力 且体系内部具备网状结构 这样 就具有了较高的内聚力 能够阻止地层水窜入环空空间 具有微膨胀性 以便 能够弥补水泥浆由于水化造成的体积收缩 微裂隙 微裂缝 减小由于 失重 现象对水泥石胶结的影响 在一定程度上改善界面的胶结情况 初终凝过渡时 间短 实现地层流体侵入界面前水泥浆快速胶结 且具强触变性 针对底水油 藏特点 底水活跃 井浅井底温度低 采用综合固井技术 即采用双凝水泥浆 体系 用低温早强降失水水泥浆封固油层 用粉煤灰低密度水泥浆封固上部井 段 在稠化时间上设计成当油层段水泥浆已经终凝 而上部二凝水泥浆体系还 没有稠化 能够继续给油层施加压力 减小水泥浆 失重 现象可能导致的地 层水进入环空 粉煤灰水泥浆首先进入井眼 由于流动性好 具有冲洗 净化 井眼的效果 为封固油层的水泥浆封固油层创造了较好的条件 2 2 提高顶替效率的措施提高顶替效率的措施 有效驱替钻井液 提高注水泥的顶替效率是清除钻井液窜槽 保证水泥胶 结质量和水泥环密封效果的基本前提 影响顶替效率的主要因素是 井眼质量 套管居中 流体的流变性差异 顶替流态与接触时间 水泥浆密度均匀性 钻 井液性能等 井队电测完后必须认真通井 油层段认真划眼 以破除井壁上的厚钻井液 滤饼 为水泥浆就位后与套管及地层形成良好胶结创造条件 固井前调整钻井液的性能 低密 低粘 低切 低动塑比 充分循环 1 2 周 保证泥饼薄而致密 有效减小钻井液的触变性 消除钻井液在窄间隙 井 壁上的滞流范围 提高顶替效率 待泵压平稳 达到预计数值后方可固井 施 工时水泥浆大排量顶替 使水泥浆在环空的上返速度达到紊流 以提高水泥浆 的顶替效率 3 3 提高固井质量措施提高固井质量措施 1 坚持通井划眼 下套管前采用原钻具通井 通井时带大接头或大尺寸稳定器 防止下套管遇 阻和卡钻 气层段反复划眼 以清除井壁的泥饼 2 使用扶正器和刮泥器 下套管时必须按设计数量和间距加放扶正器和刮泥器 气层段每根套管加扶 正器一只 气层上部每两根加一只 连续加 15 20 只 表套加 10 只扶正器以保 证井口居中 3 处理钻井液 下完套管后必须稀释钻井液并充分循环 使钻井液粘度低 动塑比低 泥 饼薄而韧 循环时间控制在 2 3 周 不可长时间循环 4 调配好水泥浆密度 保证水泥浆密度均匀稳定 密度差不超过平均密度的 0 05g cm3 要求水 泥浆密度先低后高并提高尾浆密度 使水泥浆从下往上依次凝固 5 保证施工连续 紊流顶替 进行平衡压力固井设计 注隔离液 注水泥 替水至碰压的全 过程采用双车大泵大排量高泵速顶替 使流体 水泥浆和钻井液 以紊流状态 在环空中上返 注水泥作业连续 减少 U 型管效应 6 采取有效的措施 确保表层套管的固井质量 对于出水的表层 必须在固井前加重水泥浆压 稳地层 固井施工必须加大水泥量并在水层段使用 G 级早强水泥封固 三 结论与认识三 结论与认识 1 固井质量既受客观的地质因素影响 也受钻井和固井水泥浆的自身性能 的影响 2 正确选用固井水泥浆体系 严格按照施工设计要求和规范进行固井