• / 5
  • 下载费用:1 下载币  

威远页岩气水平井高密度防窜水泥浆固井技术_图文

关 键 词:
威远 页岩 水平 高密度 水泥浆 技术 图文
资源描述:
第33卷第1期 2016年1月 钻井液与完井液 _01.33 016 0.3696~.001016.01.013 威远页岩气水平井高密度防窜水泥浆固井技术 张顺平 , 张森 , 覃毅 , 丁志伟 , 靳建洲 , 徐明 , 于永金 (1.中国石油集团钻井工程技术研究院,北京102206;2.中国石油集团长城钻探工程有限公司固井公司,辽宁盘锦124010 3.中国石油集团渤海钻探工程有限公司第一固井分公司,河北任丘062552) 张顺平等.威远页岩气水平井高密度防窜水泥浆固井技术[J].钻井液与完井液,2016,33(1):63—67. 摘要 威远地区页岩气井固井存在地层压力高、水泥封固段长、顶底温差大、后期需要进行高能射孔完井和多级压裂 作业等特点,这些都对水泥浆性能提出了较高的要求。针对这些问题,采用降失水剂温缓凝剂高温稳定剂乳防窜剂0~2.40 g/高密度防窜水泥浆体系。研 究结果表明,该水泥浆体系具有稳定性好(上下密度差为0)、流动性好、无游离液、失水量低(小于50 弹性模量低(小 于7 抗压强度适中和防窜能力强(过渡时间均小于10 7~1.80)等特点,其各项性能指标达到 了川南地区页岩气井的固井要求。截至2015年3月底,该体系已在威远地区应用了13口井,截至2015年6月底,在已进 行电测的6口井中,4口井优质,2口井合格,固井质量均较好。 关键词 页岩气水平井;固井;胶乳高密度防窜水泥浆;威远地区 中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:1001.5620(2016)01—0063—05 eU i ,1.02206,2.24010,3.62552,in in is to he is 20L,.200 g/is no 50 7 0 .47—1.80),in 3 2015.015,4 up to 于目前中国能源的严重缺口和防止过度依 赖进口,国家能源局和中石油集团公司在西南地区 大力开发页岩气资源。威远地区作为首批页岩气国 家级示范区,其产能目标为1×10 m。/年,完成该 目标任务艰巨。其中威202区块和威204区块主要 采用水平井钻井和水平储层段大型体积压裂的技术 基金项目:国家重点基础研究发展计划(973计划)项目“中国南方海相页岩气高效开发的基础研究”课题3“页岩 气水平井钻完井关键基础研究”(2013o 第一作者简介:张顺平,助理工程师,1985年生,2013年毕业于西南石油大学材料学院,获油气田材料与应用专业硕 士学位,现在主要从事固井及水泥浆的研究工作。电话(010)80162263/13980818545;429849021@qq。钻 井 液与 完 井 液 2016年1月 进行页岩气的开采,目的层为龙马溪组。气层采用 215.9 井液密度 达2.10~2.25 g/下入西139.7 ,水泥浆领浆密度为2.20~2.40 g/水泥浆尾 浆密度为1.88~1.92 g/平段长l 000 2 000 m,水泥封固段长3 000~4 500 m,固井难度较大。 1 页岩气井固井技术难点及应对措施 威远地区页岩气水平井固井主要存在以下技术 难点:①水平段泥页岩井壁不稳定,易垮塌,引起 缩径或埋套管事故。②四开井眼斜度大、水平段长, 极易导致套管偏心和下人困难。③井壁和套管壁上 的油基钻井液很难替净,严重影响第一、二界面的 胶结质量[1l。④地层压力高。龙马溪组地层压力系 数达2.0,安全密度窗口窄,因此防窜和防漏问题同 时存在。⑤对水泥浆陛能要求高。高压地层需要采 用高密度水泥浆压稳;水泥封固段长、顶底温差大, 顶部水泥石强度发展慢,甚至可能会出现“超缓凝” 现象[2 ;水平段穿越大段泥页岩地层,要求水泥浆 失水量低和析水量为零;页岩气开采前需要进行高 能射孑求水泥石具有足 够的抗冲击能力和柔韧性,以保证井筒的密封完整 性[3】。 针对以上难点提出了如下的应对措施:①优化 通井钻具组合,在井眼沉砂多、掉块多的井段、阻 卡井段进行短程起下钻,反复拉划通井,通井到底 后要求大排量洗井,循环至少2周以上,确保井眼 通畅,无沉砂;②调整钻井液陛能,确保压稳油气层, 无油气上窜,并保证井壁稳定的前提下降低钻井液 黏度;③按固井设计要求在指定位置下入足够数量 的扶正器,确保套管偏心度小于67%;④采用高密 度驱油前置液,压稳地层,防止井壁失稳,提高对 油基钻井液的冲洗顶替效率;⑤采用双凝双密度水 泥浆技术,领浆采用高密度防窜增韧水泥浆以压稳 地层和防止气窜,尾浆采用高强低模弹性水泥浆以 满足后期高能射孑L、大型体积压裂和长期安全开采 的需求;⑥施工结束,在环空进行憋压候凝,以防 止尾浆在终凝后,领浆压不住地层,从而发生环空 窜流;⑦配套高压力级别固井装备,确保注水泥施 工连续,水泥浆密度均匀,注水泥浆排量符合设计 要求。 2 高密度防窜水泥浆体系研究 2.1水泥浆配方 针对威远地区页岩气井生产套管固井水泥封固 段长、顶底温差大、地层压力高、界面胶结质量差 等难题,结合不同粒径的油井水泥(粒径为0.053~ 0.270 微硅(粒径为0.005~0.006 、精 铁粉(粒径为0.100~0.355 粉体材料,采 用降失水剂温缓凝剂 温稳定剂剂对水泥浆体系配方进行合理设计,最终研究出 一套适用于威远地区页岩气井固井的高密度防窜水 泥浆体系,配方如下。 夹江65% 105%)精铁粉+(5%~ 7%)微硅+(2%~2.5%)2.3%~2.5%) 0.9%~1.2%)1.0%~1 0%.5%.5% L+0.5%度为2.2O~2.40 g/.2水泥浆常规性能评价 2.2.1稳定性和游离液性能 由于高密度水泥浆中各材料间的密度存在较大 差异,易产生轻质材料上浮、重质材料下沉的现象, 水泥浆体系难稳定,易堵塞环空通道,影响固井质 量甚至引发固井事故。水平井固井时游离液在水平 段的上部贴近井壁处聚集,形成一条水带,成为油 气窜流的通道,不利于井筒的密封和防窜。同时, 由于目的层龙马溪组大都是泥页岩,遇水易水化膨 胀甚至坍塌。因此,页岩气水平井固井水泥浆的稳 定性和游离液量是非常关键的性能参数,必须保证 稳定性好和无游离液存在。5组不同配方、不同密 度水泥浆的稳定性和游离液性能,如表表1不同配方水泥浆的稳定性 注:养护条件为120℃×750第33卷第顺平等:威远页岩气水平井高密度防窜水泥浆固井技术 65 由表于水泥浆中含有超细微硅、 抗高温稳定剂乳防窜剂 3者的综合作用下,提高了水泥浆的稳定性,无游 离液出现,这有利于页岩气水平井固井水泥浆候凝 期间的防窜和对井壁的胶结密封。 2.2.2流变性 随着水泥浆密度增大,水泥浆塑性黏度和动切 力随之增大,这与水泥浆外加剂和外掺料相关,包 括固相组成、性质、含量,同时也受到温度、压力、 搅拌时间的影响[4】。通过分散剂失水 剂00 泥浆高温下的触变性明显减弱、流动性变好,有利 于窄环空生产套管固井的注水泥安全。高密度水泥 浆在常温和93 下的流变陛能参数如表2所示。 表2不同配方水泥浆的流变性能 由表2可知,密度在2.20~2.40 g/水泥 浆流动性较好,流变性能均满足现场泵注要求;与 常温下水泥浆流变性能相比,高温下水泥浆的塑性 黏度、动切力、稠度系数减小,流性指数增大,说 明水泥浆的流动变性减弱,这有利于现 场安全注水泥作业。 2.2.3失水性 20分 子链中含有双羧基基团和刚性链基团,使其在高 温下具有较高的控制失水的能力。其适用温度为 90~200℃,在淡水水泥浆中加量一般为2%~5%, 含盐水泥浆中加量一般为4%~6% 】。 胶乳中聚合物胶粒粒径在0.05×10一~0.50 x 10 能均匀地分散在水泥浆中,在一定程 度上可以起到降低水泥石渗透率和失水量的作 用。在水泥浆中引入降失水剂20上微硅等超细材料的紧密堆积效应, 可以将水泥浆的 高密度水泥浆的失水性能如图1所示。图1表明,5 组水泥浆在93和120℃下的足页岩气水平井固井对水泥浆的低失水要求。 配方 图1不同配方水泥浆分别在93和120 下的.2.4稠化时间 使用温度超过 180℃。采用00系稠化时间在较宽温度范围内可调。图2为3 配 方水泥浆在120℃、75 0 。图3为100、120、140 方高密度防窜水泥浆的稠化时间影响规律曲线。 图2 3 配方水泥浆在120℃下的稠化时间曲线 图3不同温度下 配方水泥浆稠化时间的影响 臼 . 萄 第33卷第1期 张远页岩气水平井高密度防窜水泥浆固井技术 67 可以很好地弥补,2 性 模量低于7 3)井眼准备技术。下套管前采用“三扶”通井, 通井到底大排量循环钻井液2周以上,调整钻井液 性能,保证井眼质量。 4)提高套管居中度技术。采用固井软件模拟, 合理设计扶正器的种类、数量和安放位置,保证套 管居中度大于67%。 5)水泥石进行韧性 改造,以提高水泥环的长期力学完整性,保障页岩 气井后期的大规模体积压裂和安全生产。 4现场应用 威204井三开完钻井深为5 178 m,垂深 为3 079 m,水平段长1 800 m,完钻钻井液密度 为2.20 g/采用密度为2.30 g/乳高密度防窜水泥浆作为领浆,密度为1.92 g/规密度高强度低模弹性水泥浆作为尾浆和密度为 2.25 g/驱油冲洗隔离液的浆柱结构设 领 浆用量为40 1尾浆用量为35 m。,领浆设计返高 为2 000 m。施工中顺利碰压,后环空憋压8 憋压24 h。测井结果表明,全井固井质量合格率为 97%,优质率为78%,水平段合格率为100%。 采用相同的水泥浆和冲洗隔离液方案,威 204井全井固井质量合格率为98%,优质率为 76%,水平段优质率为100%。 该水泥浆体系已在威远地区成功地应用了13 口井,截至2015年6月底,在已进行电测的6口 井中,4口井固井质量优质,2口井固井质量合格, 固井合格率为100%,取得了良好的经济效益。 5 结果与讨论 1.流动性好,析水量为零,稠化时间易调节。 2.展快,抗压强度适中,弹性模量低于7 学性能满足页岩气井固井要求。 3.间小于10 胶凝强度过 渡时间小于40 度发展快,防窜效果较好。 4.密度高强低模弹性水泥浆体系、高效油基冲洗隔 离液技术和其他配套的固井工艺技术在威远区块页 岩气井固井中配合使用取得了良好的效果,测井结 果表明:采用该套固井技术的井,固井质量均较好, 达到了页岩气井固井高要求的目标。 参考文献 [1]崔思华,班凡生,袁光杰.页岩气钻完井技术现状及 难点分析[J].天然气工业,2011,31(4):72of ]. 011,31(4):72[2】瞿佳.大温差超高密度水泥浆固井技术研究与应用[J]. 钻井工艺,2012,35(3):17.20. on ].012, 35(3):17.20. [3]陶谦,丁士东,刘伟,等.页岩气井固井水泥浆体系 研究[J].石油机械,2011,39(17.19. ei,et on 】.011,39(17[4]严海兵,张成金,冷永红.精铁矿粉加重水泥浆体系研 究与应用[J].钻井液与完井液,2009,26(6):43.46. on ].009,26(6):43[515 于永金,刘硕琼,刘丽雯,等.高温水泥浆降失水剂 20].石油钻采工艺,201 1,33 (3):24.27. et of 0L[J].011,33(3):24—27. 【6】齐奉忠,刘爱平,袁进平,等.柴达木盆地北缘断块带 高密度防窜水泥浆固井技术研究与应用[J].钻采工艺, 2002,25(3):8et on in ].2002.25(3):8.11. (收稿日期2015 6506辑马倩芸)
展开阅读全文
  石油文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:威远页岩气水平井高密度防窜水泥浆固井技术_图文
链接地址:http://www.oilwenku.com/p-50819.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们
copyright@ 2016-2020 石油文库网站版权所有
经营许可证编号:川B2-20120048,ICP备案号:蜀ICP备11026253号-10号
收起
展开