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1、鄂尔多斯水平井固井工艺技术研究中期报告中国石化集团华北石油局井下作业公司二一三年三月35目 录1 项目的基本情况11.1合同（任务书）约定的目标、研究内容和预期成果11.2 项目进展情况22 项目开展的研究工作及取得的主要成果32.1调研分析水平井固井技术与难点32.2 优化固井设计方案32.3 水平井固井工具的选择32.4 水平井固井前置液体系及水泥浆体系研究42.5 固井技术措施152.6 现场应用183 存在的主要问题及建议344 今后的工作安排351 项目的基本情况鄂尔多斯盆地水平井固井工艺技术研究于2012年6月立项汇报，确定为局控科研项目后，全面启动了项目研究工作。2012年6月-
2、2013年2月，按照研究工作计划，完成了水平井固井所需工具、附件的可靠性调研和优选,针对水平井段固井对水泥浆部分性能的特殊要求进行了水泥浆配方优化实验，紧密结合三开井身结构二开技套固井水平段裸眼或筛管、简化结构井A点以上套管封固水平段裸眼和水平段套管固井三种完井工艺，从井眼准备、管串结构、扶正器安放，浆体结构、现场过程控制等方面进行了探索研究，并分别在鄂南和鄂北工区进行了现场应用，为提高固井质量发挥了较好的作用。三开井身结构二开技套固井水平段裸眼或筛管完井固井工艺应用成熟，固井优良率100%；简化结构井A点以上套管封固水平段裸眼完井工艺，现场应用7口井，4口井固井质量优质，3口井出现非封固质量
3、问题（NP15井套管未下到设计位置， NP11井、NP13井目的层有水泥）；水平段套管固井现场应用7口井（鄂南5口、鄂北2口），2口优质（JH2P20、JH32P4）,2口水平段封固质量不理想（JH32P6、JH32P1）。3口固井质量未测（JH74P84、DP56H、DPH-47）。1.1合同（任务书）约定的目标、研究内容和预期成果1.1.1 任务目标通过外出调研、室内研究、现场试验，得出一套行之有效、适合鄂尔多斯盆地油气田水平井开发的配套固井工艺技术。提高水平井技术套管固井质量，确保水平段尾管固井质量，为鄂尔多斯盆地油气田长期有效开发提供有力的技术支撑。1.1.2 主要研究内容（1）油气田
4、储层特性及水平井固井技术难点进一步认识红河油田和大牛地气田储层特性。认真总结红河油田和大牛地气田水平井技管固井经验与不足。分析红河油田和大牛地气田水平井尾管固井技术难点，研究制定有效措施，并不断改进完善。（2）水泥浆体系研究前置液体系研究。后置液体系研究。低密度水泥浆体系研究。微膨胀强韧性防窜水泥浆体系研究。（3）水平井固井工艺技术研究井眼准备工艺技术优化特殊固井工具附件优选（尾管悬挂器、滚轮扶正器、浮箍、引鞋等）。优化管柱结构，对水平段套管下入长度可行性分析。优化水泥浆浆体结构设计。研究如何有效驱替水平段偏心环空窄间隙钻井液。尾管注水泥工艺研究（井眼准备、下套管与座挂、泵注压力与排量控制、顶
5、替效率等）。（4）现场施工过程控制研究注浆排量与施工压力的控制。替浆排量与施工压力的控制。现场出现井漏、异常憋压等复杂情况的应急技术方案研究。1.1.3 预期成果（1）优选出高强低密度水泥浆体系配方；（2）优选出微膨胀强韧性防窜水泥浆体系配方；（3）提交鄂尔多斯水平井固井工艺技术研究成果报告。1.2 项目进展情况序号合同（任务书）约定实物工作量完成情况指 标完成情况研究内容及指标时间安排1油气田储层特性；水平井固井技术难点分析；设计优化2012年6-8月对鄂北、鄂南的地质状况进行整理，通过查阅资料和现场调研了解国内水平井固井技术和工艺方法，分析鄂尔多斯区块水平井固井的难点，依据后期开采方案要求
6、优化固井设计。水平段套管固井设计由尾管固井并回接固井方式改变为一次全返全井封固21.固井前（后）置液体系研究；2.外掺料优选及评价；3.防漏高强低密度水泥浆体系研究；4.微膨胀强韧性防窜水泥浆体系研究；5.水泥浆体系配伍性研究及评价；6.调研水平井固井工具性能，优选适合鄂尔多斯水平井固井的入井附件。2012年9-11月分别选择了长庆、中石化研究院的水泥浆体系及前（后）置液进行了配方调整，并对不同区块进行了配伍性分析；优选减轻效果较为明显的西安时凯和新郑减轻材料配置低密度水泥浆。经过调研分析，选择了长庆固井所研制的刚性滚珠螺旋扶正器（树脂）、旋转引鞋、套管关闭阀、加长和进口胶塞。微膨胀强韧性防窜
7、水泥浆中石化研究院（湿混）其效果优于长庆所（干混）3水平段套管固井现场应用2012年12月-2013年1月在鄂南工区完成水平井固井5口；鄂北工区完成水平井固井2口。水平井固井工艺技术基本形成并得到一定完善4技术总结，收集资料，完成项目研究报告2013年2月-3月完成固井资料的收集整理，分析形成中期报告，为完善完成项目提供技术支持。2 项目开展的研究工作及取得的主要成果 2.1调研分析水平井固井技术与难点(1)水平井套管固井难点1)水平段较长，套管下入困难。如果井眼准备不充分，很有可能发生卡套管事故。2）水平段、斜井段套管居中困难，套管易贴井壁。 3）井壁泥饼、斜井段环空岩屑不易被清除干净。4）
8、在泥浆顶替水泥浆过程中，水泥浆易沿宽边推进，将与泥浆混窜，造成窜槽。5）水平段环空间隙小，易形成沙床，导致固井施工压力高或者环空憋堵，6）解决提高顶替效率和固井防漏所产生的矛盾；7）井斜段、水平段因重力作用水泥颗粒下降，井眼顶部自由水析出形成横向通道，形成窜流；固相颗粒沉降导致上部水泥胶结疏松，强度下降，导致封固失败。8）阻流环（回压凡尔）易密封失灵，水平段留长塞，常规国产胶塞在长水平段磨损易导致水泥浆后窜形成较长半塞。(2)大牛地气田特有固井难点1)延长组及刘家沟组地层承压能力低，易漏失(漏失当量密度均值顺序：刘家沟(1.28)延长(1.34)和尚沟(1.48)1.05g/cm3 Up:0.
9、1-0.13Pa.s(60) TY:18.5-25.5Pa(60)前置液中的表面活性剂，改善泥浆与水泥浆的相容性，提高水泥石与套管及井壁的胶结质量。(2)前置液油溶性性能测试前置液：清水+5% CXY （：1.05g/cm3），每次取配制好的冲洗液50ml，测试对油的溶解能力及溶解速率，结果如表2-1：表2-1 前置液油溶性性能实验 溶解油的量(ml)溶解速度135791113151719溶解时间（min）0.10.150.20.230.290.310.450.520.60.75溶解速率(ml/min)102025303135292928.325从测试结果可以看出，CXY冲洗液对油有很好的溶解
10、能力。(3)前置液与水泥浆的相容性实验 表2-2 前置液与水泥浆的相容性检测数据 流体比例60030020010063N值70%隔离液+30%水泥浆8643210.569550%隔离液+50%水泥浆9643330.632030%隔离液+70%水泥浆171098210.4129（4）前置液设计利用固井设计软件合理设计前置液的高度，确保紊流接触时间。根据流变性计算，施工排量在15221/s或环空返速达0.71.1m/s时呈紊流；实验表明接触时间在3min以上洗油效率达100%，理论计算冲洗液量为2.74.2 m3，前置液设计注入量6m3，从而提高水泥石与套管及井壁的胶结质量。2.4.2 水泥浆体系2.4.2.1 水平井固井对水泥浆体系的要求(1)井斜段、水平段因重力作用水泥颗粒下降，井眼顶部自由水析出形成横向通道，形成窜流；固相颗粒沉降导致上部水泥胶结疏松，强度下降，导致封固失败。水泥浆沉降稳定性是提高水平井固井质量的关键。(2)水平段环空间隙小，水泥浆自由水、失水和稳定性的细微变化对于水泥环的胶结质量影响很大，要求水泥浆综合性能非常高，特别要求水泥浆具有微膨胀性能，避免水泥浆凝结期间体积收缩影响一、二界面胶结质量；(3)水平段环空间隙小，水泥环薄，在试采及实施增产措施时，容易造成水泥环一、二界面二次窜流（微间隙、微裂缝），要求硬
