高密度钻井液条件下的顶替效率

顶替效率是固井施工过程中最难控制的因素,提高注水泥的顶替效率能有效驱替钻井液、清除钻井液虚泥饼,从而提高水泥胶结质量和水泥环密封性能。是防止油、气、水窜的前提。随着开采工艺的发展,对固井顶替效率提出了更高的要求：影响顶替效率的因素复杂多变,本文针对影响顶替效率几大重点因素展开深入研究,结合大庆油田近几年来使用越来越多的高密度钻井液引起的固井顶替效率低的实际,通过对现场的实测数据进行综合分析,为大庆油田高密度钻井液井的固井施工设计及提高顶替效率措施提供依据。     

密度差对水平段固井顶替界面影响规律研究

水平封固段的固井顶替效果是影响水平井固井质量的关键问题,居中度和密度差是影响水平段固井顶替效果的重要参数。本文基于国家超级计算中心天河一号大规模集群计算平台,采用Fluent软件对300 m长水平段偏心环空进行1 000 s的隔离液顶替界面的数值模拟实验,研究居中度和密度差对隔离液与钻井液顶替界面的影响规律。研究结果表明,在扶正器扶正条件和密度差设计许可时,尽量提高水平段套管居中度与密度差,可以达到理想顶替效果与固井质量。当井眼条件差、扶正器下入困难时,采用大密度差的浆体设计,可以大幅改善偏心环空窄边钻井液滞留,提高隔离液顶替效率与固井质量。当钻井条件限制无法采用合理的密度差设计时,提高水平段扶正器的扶正效果,可以大幅改善偏心环空窄边钻井液滞留,提高隔离液顶替效率与固井质量。本文研究结论对固井顶替施工具有重要理论与实践指导意义。     

泥浆转化为水泥浆(MTC)

MTC技术是一项新技术。它把钻井液转化成水泥浆用来固井,可改善水泥环的层间封隔能力,提高环空内泥浆的顶替效率,降低固井成本。文中介绍了MTC技术的发展概况,泥浆转化的四种方法,MTC水泥浆的设计,MTC的技术、经济优势,以及MTC技术的应用范围。     

注水泥固井顶替的极限偏心度计算

固井水泥浆顶替钻井液时,当套管偏心达到某一临界值后,注水泥顶替效率很难得到改善.为确定这一偏心度临界值,在环空间隙内水泥浆顶替钻井液速度分布的基础上,参考水泥浆开始顶替各间隙处钻井液时的压力梯度条件,建立了偏心环空极限最窄间隙以及极限偏心度模型;给出了偏心环空窄间隙处钻井液零滞留时,水泥浆与钻井液性能参数之间所满足的定量关系.对模型分析并揭示了如下规律:井斜角愈大,偏心环空所允许的极限偏心度愈小;提高水泥浆的屈服应力,降低钻井液的屈服应力,增加钻井液与水泥浆的密度差可以使允许的极限偏心度更大.偏心环空极限最窄间隙以及极限偏心度模型,可根据环空套管偏心实际情况,为水泥浆和钻井液调整性能参数提供理论依据;也可用于指导大斜度井和水平井下套管时扶正器的安放设计.     

新型钻固一体化潜活性材料性能研究及应用

提高固井第二界面胶结质量一直以来是钻井工程的作业目标之一,新型钻固一体化是通过在钻井液中加入潜活性材料使井壁形成的滤饼中含有潜活性材料,固井时通过固井液将滤饼中潜活性材料激活固化,使固井液-滤饼-地层形成一个整体从而提高固井第二界面胶结质量,其技术的核心是潜活性材料。主要围绕一体化潜活性材料性能开展研究,实验结果表明150℃/30 d高温老化验证含20%潜活性材料的钻井液钻井施工相对安全,一体化潜活性材料固井液在90℃、120℃和150℃下48 h抗压强度大于14 MPa,满足一体化固井液在90℃、120℃和150℃转换固井技术要求。150℃养护2 d后一体化潜活性材料泥饼与水泥、一体化潜活性材料泥饼与一体化固井液分别是普通钻井液泥饼与水泥的2.04倍和2.45倍,10 d后分别是2.25倍和2.84倍,这说明钻井液中加入一体化潜活性材料可提高固井第二界面胶结强度。通过27Al和29Si NMR图谱分析得出一体化潜活性材料泥饼界面比普通泥饼界面胶结结构更稳定。现场12口一体化潜活性材料应用证明,钻井液中加入一体化潜活性材料对于提高固井第二界面质量有一定好处,应进一步加大推广应用。     

MTC固井技术在中原油田的现场应用

泥浆转化为水泥浆(Mud-To-Cement,简称MTC)技术是利用钻井液的降失水性和悬浮性,通过加入廉价的高炉水淬矿渣(BFS)和激活剂(BAS),将钻井液转化为完全可以与油井水泥浆相媲美的固井液。固井作业中,因常规水泥与钻井液难以相容,造成固井水泥污染,严重影响固井质量。设计密度为1.50~1.60 g/cm³泥浆固井液体系,该体系以矿渣为水化材料,再加入激活剂,通过室内试验和现场应用,结果表明,该技术能提高固井质量,降低固井成本。在中原油田MTC固井技术首先在钻井三公司桥57井等10口井的中完固井中获得了成功现场应用,取得良好的经济效益和社会效益,并推广应用。     

深井不同钻井完井液对渗流能力影响评价及预防对策

在深井钻完井过程中,钻井完井液损害造成渗流能力降低是储层最重要的损害机理。选用深井钻井现用钻井液、优化钻井液对储层天然岩样、人造裂缝岩样的损害实验,以及钻井完井液侵入评价实验共同揭示研究区块储层损害特征。分析两类固相堵塞,固-液、液-液配伍性,毛管现象及工程因素对于储层渗流能力的影响;并提出多级架桥暂堵技术、调整钻井液配伍性能等对策提高地层渗流能力,为钻井完井决策提供参考。     

植物胶钻井液完井液体系研究

以他拉胶(TLJ—1)为植物胶钻井液完井液体系的主要处理剂,低黏羧甲基纤维素钠(LV—CMC)、聚乙二醇(PEG)和超细碳酸钙(QS—2)为该体系的降滤失剂,并配合高温保护剂PEG、高温稳定剂Gemini季胺盐以及除氧剂Na2SO3优化配制出抗温高达140℃的植物胶低固相、无固相以及加重植物胶钻井液完井液体系。实验结果表明:低固相钻井液完井液API失水量仅5.6 mL,高温高压失水量仅10 mL;无固相钻井液完井液API失水量仅7 mL,高温高压失水量仅14.8 mL;加重钻井液完井液密度可达1.60 g/cm3,沉降稳定性好。植物胶钻井液的性能完全满足现代钻井与完井工程的要求,是一种发展前景广阔的新型钻井液完井液体系。     

青海油田涩北气田涩H2井固井设计

以青海油田涩北气田为研究对象,综合参考涩H2井的地质资料以及邻井的完井井身剖面数据,针对该地区出现的增斜、稳斜困难等问题,在钻进过程中通过采用最新的钻进设备—随钻测井仪以及及时调整钻具组合和实时钻井参数的方法,设计出具有良好抑制井壁坍塌、井眼净化能力的超低渗透聚合物—甲酸盐钻井液体系。对于固井工程设计,针对涩北气田后期固井困难的问题,最终确定在该井井身结构上用φ241.3 mm钻头二开完钻,下φ177.6 mm生产套管完井的设计方案,此设计有效的降低了环空中水泥浆的流动阻力,从而防止固井中井漏问题的出现,提高了固井质量。该设计方案现场实施时也取得了良好的固井效果。     

延长油田浅层大位移水平井固井优化技术

固井作业是一次性工程,一旦固井质量出现问题,补救作业一般无法达到封固合格的要求,并且水平井固井存在一定的固井工艺难点,包括弯曲井段曲率大,套管不易下入;斜井段套管与井壁发生长段面积的多处接触,井斜越大,摩阻力越大;环空的严重偏心度使窄边钻井液不能有效清除;易形成集中的水带,尤其是水平井游离水易集中与井眼上方,使油气串通;且直井中常用的固井附件不能使用,需要改进或重新设计。延长油田东部的部分区域油层埋深浅、存在低压、易漏失层,该区域内的井在固井过程中易发生地层破裂、水泥浆漏失现象。这不仅使水泥浆返高不够,也对地层造成了污染,严重影响了固井质量和油水井的后续生产。     

水平井偏心环空低速顶替运移机制研究

水平井固井顶替过程中,受限于现场设备,难以实现紊流顶替,而在层流流速区间内,两相流体在偏心环空中运移机制复杂。基于计算流体动力学方法,建立几何模型和数值模型,采用流体体积法对两相流体顶替界面进行追踪,研究了不同顶替流速下水平井偏心环空流体运移机制。结果表明,（1）低偏心度下,1倍隔离液用量能够实现90%顶替效率,而当偏心度大于0.5时,顶替效率相对较低,即使增加隔离液用量,也未能提高顶替效率;（2）针对套管严重偏心情况,将流速由1.0 m/s降低到0.2 m/s,有助于界面平稳发展,并多置换出6.8%钻井液,解决窄边滞留,宽边指进问题;（3）水平井偏心环空固井注替过程存在偏心效应、重力效应、黏滞效应等多方面影响,这些因素相互制约、相互作用,因此,针对现场实际井况,合理设计固井工艺参数,不仅能提高固井质量,还能起到降本增效的作用。     

大庆油田聚合物、三元影响固井质量室内实验及分析

通过聚合物、三元侵入钻井液和侵入水泥浆室内实验以及聚合物、三元养护水泥石室内实验，对比所得数据，分析聚合物、三元对固井质量的影响，为三次采取区块的钻井完井工艺设计提供依据，有助于提高这类地区的固井质量。     

配合高压喷射提高钻井速度──吐哈温吉桑油田钻井液技术

针对温吉桑油田的地质特点，推广使用了低固相聚合物钻井液，极大地提高了喷射钻井的效果，提高了钻井速度，减少了井下复杂情况，缩短了钻井周期，提高了井眼质量和固井质量，降低了钻井液成本和钻井总成本．     

套管柱-钻井液-水泥浆耦合系统横向振动特性分析

振动固井工程中利用激振器对套管柱进行激励使其达到共振效果,以此来提高固井质量,这就需要对套管柱-钻井液-水泥浆耦合系统进行模态和振动特性分析。针对这一问题,建立了套管柱-钻井液-水泥浆流固耦合模型,利用有限元分析软件ANSYS Workbench进行模态分析和振动响应分析,采用单因素分析法对其固有频率影响因素进行仿真分析。结果表明,套管柱在流固耦合状态下各阶固有频率低于无耦合时的情况,相同阶数下,模态振型基本相似;耦合系统横向振动频率随长度的增加而减小,随钻井液密度和水泥浆密度的变化较小,随温度的升高而降低;在较大激振力下,底端振幅较大。实际固井作业中,可以发挥大激振力和低频组合方式产生的共振效果,来提高固井质量。     

侧钻小井眼固井顶替效率数值模拟

保证小井眼固井质量的关键是如何用固井液把环空中的钻井液及井壁泥饼顶替干净。小井眼本身井况的复杂性（如井眼不规则、套管偏心）、顶替液与被顶替液的流体性质以及固井施工参数都是影响小井眼固井顶替效率的主要因素,因此需要开展相关研究,以认识各因素对固井质量的影响规律,并对固井参数进行优化。本文首先基于计算流体力学相关理论与方法,建立了侧钻小井眼固井顶替数值模型,分析了固井顶替过程中顶替液与被顶替液之间的两相界面变化特征,揭示了小井眼固井的顶替机理;其次,基于小井眼固井顶替数值模型,模拟了幂律流体在小井眼固井顶替过程中顶替界面的发展过程,得到了顶替界面长度与顶替效率随顶替时间的变化规律。根据数值模拟结果分析了顶替液与被顶替液流性指数与稠度系数、顶替液与被顶替液之间的密度差、套管偏心度和固井顶替排量对顶替界面长度与顶替效率的影响规律。研究结果指导了长庆苏里格气田首口侧钻水平井固井施工成功。     

多级综合评判方法在固井质量评价中的应用

固井优质率是表征固井质量好坏的一个重要指标。影响固井优质率的因素很多,概括起来主要有三大类:井眼状况因素、钻井液性能和固井施工参数。运用模糊数学的理论之一—多级综合评判方法对影响固井优质率的三大因素进行了综合评判,初步得出了哪一类因素起着主导作用的结论,为固井作业施工以及如何合理地进行调控钻井参数和固井作业参数提供了理论依据。     

对提高吐哈油田测井一次成功率和确保井后测三样顺利的几点看法

本文分析了吐哈油田完井电测和固并后测三样不顺利的原因是井眼不稳定、井眼不清洁、钻井液稳定性差，这也是影响究井电测和固井后测三样不顺利的主要因素。并且从钻井液工艺技术角度提出了针对性的解决方法及措施，对吐哈油田缩短建井周期，降低钻井成本起到了较大的促进作用。     

深水固井技术研究进展

深水固井技术是深水油气钻完井的关键技术之一,为促进深水固井技术的研究与发展,对深水固井所面临的问题进行了较全面的分析.在总结国外深水固井水泥浆体系、注水泥顶替技术、固井设备、固井工艺和水泥环长期封隔性能研究现状的基础上,指出深水固井技术研究应以固井体系设计简单和施工方便为前提、以"对环境友好"为原则、以水泥环实现长期封隔为目的.     

深水固井技术研究进展

深水固井技术是深水油气钻完井的关键技术之一,为促进深水固井技术的研究与发展,对深水固井所面临的问题进行了较全面的分析.在总结国外深水固井水泥浆体系、注水泥顶替技术、固井设备、固井工艺和水泥环长期封隔性能研究现状的基础上,指出深水固井技术研究应以固井体系设计简单和施工方便为前提、以"对环境友好"为原则、以水泥环实现长期封隔为目的.     

谈又喷又漏井的固井技术

又喷又漏井的固井技术包含两个方面,一是裸眼客观存在又喷又漏的情况,其固井方法是采用全井下套管固井、尾管固井、分级固井;二是在下套管过程中,或下完套管循环时,或在注替水泥浆的过程中发生井漏诱发的溢流或井喷时,其固井方法是以正注为主的井口反补挤水泥工艺,以正注水泥为辅的一次或二次反注水泥工艺技术。具体应采取什么样的固井技术,应根据漏失速度的大小、井内钻井液密度与水泥浆密度的差值大小等来确定。