高温高压固井技术及案例秦宏德

《高温高压固井技术及案例秦宏德》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高温高压固井技术及案例秦宏德（132页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、1,塔里木油田 高温高压固井技术,2,主要内容,高温高压固井介绍 高温高压固井技术 案例,3,第一部分 高温高压固井介绍,高温高压概念 高温高压井潜在的问题 塔里木油田情况,4,一、高温高压概念,斯伦贝谢公司提出 温度 正常：121 高温：121-232 密度 正常：2.016g/cm3 加重：2.016-2.34g/cm3,5,一、高温高压概念,贝克休斯公司把高温高压作业分为3级 1级为高温高压井，定义是油藏的压力为15000psi，温度为350（176）； 2级为“超”高温高压井，油藏压力为20000psi，温度为400（204 ），墨西哥湾的深水油气井都属于2级； 3级为“极端”高温高压

2、井，油藏压力高达30000psi,温度高达500（260 ）。,6,一、高温高压概念,哈里巴顿提出 温度：地层温度150（大于300）属于高温，地层温度180属于超高温； 压力：地层孔隙压力69MPa(10000psi) 或地层孔隙压力系数1.80为高压。,7,一、高温高压概念,塔里木油田油气井一般比较深，地层压力较高，温度梯度较低。结合油田实际，认定地层孔隙压力69MPa (10000psi)，或地层孔隙压力系数1.80，井底温度130（BHCT110）都为高温高压井。,8,二、高温高压井潜在的问题,地层孔隙压力/破裂压力窗口窄（钻井液密度安全窗口小），井漏 井身结构复杂， 小间隙,固井工艺

3、复杂 钻井液性能差，清除 水泥浆体系复杂， 水泥、外加剂品种多 气窜的潜在性,9,三、塔里木油田情况,塔里木盆地 卫星遥感图,10,三、塔里木油田情况,根据上面概念，塔里木油田比较典型的高温高压井主要分布： 库车坳陷克拉苏构造带克深区带上的大北、克深构造 西南坳陷叶城凹陷柯克亚背斜 西南坳陷齐姆根凸起英吉沙背斜,11,三、塔里木油田情况,12,三、塔里木油田情况,13,三、塔里木油田情况,14,三、塔里木油田情况,塔里木油田高温高压井的特点 都属于山前构造。 井深、裸眼段长，各构造的平均井深都在6000m以上，最深井英深2井7258m。 均是天然气井、凝析油气井。 地层压力高，使用的最高钻井液

4、密度为2.37g/cm3。,15,三、塔里木油田情况,塔里木高温高压井固井问题及难点 固井漏失：下套管漏失、注水泥漏失 原因，一是钻井液密度安全窗口小； 二是间隙小； 三钻井液性能差。 导致，井控风险、固井失败。,16,三、塔里木油田情况,下套管困难 原因，一是井身质量差； 二是间隙小； 三是钻井液性能差。 导致，套管不到位、损坏管串。,17,三、塔里木油田情况,套管居中差 原因，一是井身质量差； 二是间隙小。 导致，顶替效率差、水泥环不均匀、 固井质量差。,18,三、塔里木油田情况,开泵 原因，一是钻井液性能差； 二是间隙小、段长，环空流动 阻力大； 导致，开泵压力高、压漏地层。,19,三、

5、塔里木油田情况,固井工具风险大 原因，一是承受载荷大； 二是坐挂点选择难； 三是对固井工具、胶塞及附件 要求高。 导致，工具操作复杂化、甚至失败。,20,三、塔里木油田情况,水泥浆性能差 原因，主要是在高温高压条件下，水 泥浆稳定性差，一是对加量敏 感，二是浆体分层沉降。 导致，现场浆体配制困难、加大施工 风险。,21,三、塔里木油田情况,气窜 原因，一是钻井液性能差，顶替效率低， 留下窜槽通道； 二是水泥浆失重、水泥石收缩。 导致，固井质量不合格、后期油气生 产风险高。,22,第二部分 高温高压固井技术,固井准备 施工措施 塔里木油田技术规定,23,一、固井准备,固井准备是固井工程的重要组成

6、部分，直接影响到固井施工质量和固井封固质量的好坏。 固井准备主要包括：井眼准备，钻井液准备，钻井设备准备，钻具准备，井口装备和井口工具准备，下套管设备、固井设备准备，固井材料和工具、固井水准备，水泥化验，固井设计等。,24,一、固井准备,井眼准备： 完钻时，应校核井深。井深应以恢复悬重后（或无钻压情况下）的方式计算。 保证井眼直径。电测井径小于钻头名义尺寸的井段，应用标准钻头划眼处理。钻头与套管间隙太小的井眼或井段（如6 5环形间隙），有条件时应进行扩眼处理。,25,一、固井准备,井身质量符合标准。凡全角变化率超标井，应采取措施处理，以利套管下至设计井深。 通井要做到井底无沉砂、井壁无台肩、垮

7、塌，井内无油气水侵、无漏失、无阻卡，通井起钻应灌好钻井液（比平时起钻更勤），保持井筒液柱压力，避免井涌、井壁垮塌等复杂情况。,26,一、固井准备,下套管前通井及注水泥浆前，均应以较大排量洗井，上返速度力求达到1.2m/s。洗井时，钻头应在井底位置，循环时间不少于三周，彻底排除后效 、清除井内岩屑，达到入井与出口钻井液密度一致（相差小于0.02g/cm3）。循环中，密切注意观察振动筛返出岩屑量变化、泥浆池液面变化。,27,一、固井准备,钻井液准备： 井内钻井液性能良好稳定，符合固井工程要求。在井下安全的前提下，钻井液性能与固井有密切关系的性能指标应达到： 钻井液密度在1.80g/cm32.10g

8、/cm3范围内：屈服值应小于8Pa，塑性粘度应在22mPas30mPas之间； 钻井液密度高于2.10g/cm3：屈服值应小于15Pa，塑性粘度应在40mPas75mPas之间。,28,一、固井准备,准备一定量的防卡泥浆，密度应与井浆保持一致，通井起钻前注入复杂井段，对于小间隙井，防卡钻井液不应使用固体润滑剂。 钻井队应按固井要求，准备固井用特殊钻井液，如抗钙钻井液等。这类钻井液不得与其它钻井液混装，应定期搅拌循环，保证固井时吸得出、不沉淀。,29,一、固井准备,刮壁、承重： 高温高压井多为尾管固井，下套管前应刮壁、承重。 刮管是针对上层套管。刮管器工作部分外径应大于悬挂器最大外径。刮壁器下入

9、设计尾管头坐挂位置后，在上下100米范围起下三趟。 下刮管器时，同时对钻柱通径、 “称重”， “称重”即刮管器下至悬挂器设计坐挂位置时，分别观察并记录在开泵、停泵、缓慢上提34米并转动时的悬重。,30,一、固井准备,钻井设备准备： 钻井队应对全套钻井设备（包括提升系统、循环系统、电力系统、仪表系统等）进行一次严格认真的系统检查，并作必要的更新、维护、保养，使之外于良好状态。 两台泥浆泵缸套直径应适当，保险销子与固井施工压力要匹配，上水效率应良好。,31,一、固井准备,循环系统中用于顶替作业的各泥浆罐（包括储备罐）各闸门应灵活可靠，罐与罐之间闸门互不窜通，保证替浆计量的准确性。 下套管前，按下套

10、管最大负荷对钻井设备能力进行核算，大吨位下套管作业，作业前应校正钻机，必要时甩掉钻台上多余钻具。,32,一、固井准备,钻具准备： 尾管固井用钻具，应使用内径规逐柱通径，5钻杆内径规直径为65mm，3 1/2钻杆为50mm。 尾管固井用钻具的钢级、壁厚长度、排列次序必须正确无误，做到钻井工程师、地质监督、钻井监督三对口。,33,一、固井准备,最后一次通井起钻时，尾管固井用钻具应编号并排列整齐。钻铤、加重钻杆应放在恰当位置，以便尾管固井用钻杆能顺利提出入井。 尾管固井用钻具不能有伤。必要时，应探伤检查，不合格不得下井，保证钻具能承受额定负荷。,34,一、固井准备,井口装备、井口工具准备： 下套管前

11、整改井口装置，并把能与套管和钻杆连接的循环接头和钻杆回压凡尔放置钻台上，应保证从下套管开始，到候凝整个过程中，应既能关闭套管与井眼环空，也能关闭钻杆与井眼环空的要求，能够实施有效井控。 如尾管固井施工需要反循环方法排出尾管喇叭口以上多余水泥浆，固井前在地面高压管汇中应安装反循环管线。,35,一、固井准备,下套管、固井设备准备： 下套管作业队伍应按合同和施工需要配备齐全下套管设备，包括动力装置、液压管钳、气动吊卡、气动卡盘、扭矩仪等 ，应正确安装下套管专用设备、机具和工具，液压套管中心线应与尾绳垂直，试运转良好。 钻井队还应更换吊环，准备三只套管吊卡，B型大钳及用于与套管本体、套管接箍的钳头，套

12、管垫叉，钻杆卡瓦，能与方钻杆连接的循环接头。,36,一、固井准备,准备下套管灌泥浆装置，要与管柱配套，能固定，有排气通道，轻便、便于单人操作。 固井公司应按合同要求及施工需要配备注水泥车组、连接管线、闸门试运行正常。检查、保养水泥头，挡销、闸门好用，上扣方便。检查、保养、校核流量计系统，保证计量准确。 检查、保养录井设备，能准确跟踪下套管、固井过程。,37,一、固井准备,固井材料和工具、固井水准备： 应清查到井固井工具、套管附件，检查、登记规格、数量、扣型，并进行测绘。 套管到井上管架排放，后入井套管应放下层。排放套管时，应对套管进行检查、丈量、登记，并用规定的内径规通径检验。不合格者不能入井

13、。,38,一、固井准备,应清查到井的水泥及外加剂，按品种、数量检查、登记，整齐堆放，由钻井队保管（冬季应做好防冻保温）。 油井水泥进入井场储灰罐前，应经过滤器过滤。对储存的水泥应记录规格、数量。井场储灰存放超过20天，应倒罐一次。,39,一、固井准备,固井水应有专用罐，安装位置应方便固井施工，距井场储灰罐不超过25m；固井水罐之间不得互相连通。固井水罐要有防冻保温装置，冬季保温2530；配备2台高功率搅拌机；按固井公司要求，完钻时应储备足够的清水（生活用水）；装盛清水前，必须认真清洗水罐，以免清水装入后污染变质。,40,一、固井准备,水泥试验 要保证一口井的固井施工，须做好3组试验： 配方试验

14、：确定了一口井的水泥浆体系以后，根据水泥浆性能要求和外加剂系列的使用经验，通过试验来确定单个外加剂的加量比例。 配方试验应把固井作业规定的项目全部作齐，选择试验中最优配方，来确定送井油井水泥、水泥外加剂、外掺料、前置液的数量。,41,一、固井准备,小样试验：在固井用水备好、固井水泥及外加剂等材料送井后，固井公司应及时取样作小样试验。 小样试验重复配方试验最优配方。 小样试验用来指导现场固井药水的配置。 配固井药水时外加剂应按正确的顺序加入，并充分循环、搅拌，保证均匀。,42,一、固井准备,大样试验：固井药水配好后，全部材料重新取样做大样复查试验。 大样试验用来指导施工。 固井药水配好后，到施工

15、前时间间隔超过24小时，应重新循环、搅拌均匀药水，做大样复查试验。,43,一、固井准备,固井设计： 固井设计是固井施工作业必须遵循的技术文件，是组织固井施工的基础和依据。固井设计的科学性、先进性关系着固井作业的成败与固井质量的好坏。,44,一、固井准备,固井设计包含内容：设计原则及依据、基本情况、管串结构设计、相关强度校核与计算、水泥浆设计、施工参数设计（前置液设计、后置液设计、水泥浆量设计、顶替浆设计、施工排量及安全压力计算、作业程序设计）、施工组织机构与分工、主要技术措施、复杂情况处理预案及HSE方案等。,45,一、固井准备,设计原则及依据： 原则：保证施工安全，提高固井质量，实现作业目的

16、。 依据： 钻井设计、地质设计； 技术规范、作业目的； 井筒资料； 固井设备，套管、附件和固井工具等。,46,一、固井准备,基本情况： 井筒资料，包括井身结构、钻井参数、钻井液性能、实钻地质情况、电测数据、地层试压情况、油气水显示及复杂情况、钻具组合等； 钻井设备情况； 固井材料准备，套管、套管附件、固井工具、固井水泥、外加剂等的情况； 固井难点分析。,47,一、固井准备,管串结构设计： 套管串设计方法参照标准SY/T 5724 ，所有套管应使用钻井设计规定。 常用尾管固井管串结构：浮鞋+68根套管（有时中间加一只浮箍）+捉球短节+套管+悬挂器总成+送入工具+送入钻具至井口。 送入钻具为刮壁、承重时的钻具。 坐挂位置应避开接箍，套管无损坏，还应选在直井段。 明确扶正器的加放方法。,48,一、固井准备,强度校核与计算： 套管强度校核，按标准SY/T 5322的方法计算。 钻杆强度校核，主要计算其抗拉强度，确定遇卡时的上提吨位。 尾管悬挂强度校核，主要计算上层套管悬挂安全系数。 井架安全校核，按标准SY/T 6