复杂油井水泥封井工艺设计及技术对策

介绍了老油田复杂井况油水井水泥封井工艺技术设计原理、应用及所取得的成果,阐述了多处套管损坏窜槽、套返水泥封井工艺技术在某油田大修治理领域所起到的重要作用及应用前景,为老油田报废复杂油水井完善水泥封井治理探索出一条可行的技术思路。     

纤维水泥复合堵剂在温4井堵漏中的应用

温4井是吐哈盆地台北凹陷鄯善弧形构造带温吉桑区带构造鞍部上的一口预探井,由于固井质量差,油气通过油层套管与技术套管间的环空沿砾石层污染了农民饮用水源坎儿井。要求必须对套管环空及漏失的砾石层进行永久性封堵,避免污染事故再一次发生。在使用水泥塞封油层、大剂量水泥浆挤封、GSA和高强度YLD堵漏剂预堵水泥挤封等方法堵漏后,承压仍然不能满足设计要求。选择纤维水泥复合堵剂,通过对稠化性能、滤失性、流变性、析水率、抗折强度、抗冲击功、抗压强度等性能进行试验和评价,优选出了有较好配伍性的纤维特种外加剂,取得较好的封堵效果,封堵三层成功率100%。实践证明,纤维水泥复合堵剂可以有效堵漏并能保持较高的承压能力。     

套管外流动检测技术研究

在油田开发的各个不同阶段,经常需要了解油水井中套管的损伤、腐蚀及内径变化情况,射孔质量,管柱结构;检查套管外水泥胶结质量和管外窜通位置;判断出水层位;评价压裂酸化及封堵效果等。所有这些都需要通过测井来获得。因此,随着测井技术的发展,人们对套管外流动检测技术进行了越来越深的研究。本文着重对几种现场常用的套管外流动检测测井方法及应用技术进行了探讨。     

套管外流动检测技术研究

在油田开发的各个不同阶段,经常需要了解油水井中套管的损伤、腐蚀及内径变化情况,射孔质量,管柱结构;检查套管外水泥胶结质量和管外窜通位置;判断出水层位;评价压裂酸化及封堵效果等.所有这些都需要通过测井来获得.因此,随着测井技术的发展,人们对套管外流动检测技术进行了越来越深的研究.本文着重对几种现场常用的套管外流动检测测井方法及应用技术进行了探讨.     

基于有限元建模技术确定注水井安全注入压力

针对气田水回注过程中,注入压力过高容易诱发套管损坏、水泥环破裂、注入水窜漏等安全、环保问题,开展了气田水回注安全注入压力计算方法研究。通过对注水过程中套管、井壁水泥环和地层受力分析,结合岩石力学实验获得的弹性模量、泊松比、抗压强度等力学参数,利用有限元法,建立考虑流固耦合的注水井有限元模型,模拟注水条件下套管、水泥环与地层的应力分布,综合确定注水井理论安全注入压力;该方法在四川盆地川中地区气田水回注井生产管理中得到了应用,可以为回注井规划部署提供重要依据。     

水平井打水泥塞、钻水泥塞技术探讨

水平井技术的发展不断进步,但还有很多不完善的地方,层间出水、干层、水层等对水平井生产影响很大,对水平井的封堵工艺条件要求都比较严格,使许多封堵工具的应用范围受到了一定限制,施工的一次成功率也受到了很大的影响。青海油田跃西平3井在水平井段注水泥塞施工,是青海油田第一次对水平井注水泥塞的尝试,经过不断地摸索,取得了成功。     

低熟页岩油高温开采井筒完整性

低熟页岩油是21世纪非常重要的接替能源,低熟页岩油的开采需对地层持续加热,当地层温度升至400℃左右才能裂解产生油气物质,而在长期高温加热情况下会造成完井管串变形损伤、水泥环密封失效等情况,导致井筒完整性失效,影响油气资源安全高效开发.为此,利用有限元分析软件建立了低熟页岩油井筒组合体密封完整性模型,结合水泥石强度试验,开展了高温开采井筒完整性研究.研究结果表明,提高加热器温度及注气压力可有效提高地层加热效果;当水泥石温度大于175℃时,水泥环失效,套管屈服强度降低,采用热应力补偿器可消除套管热应力,确保低熟页岩开采井筒安全环保生产.     

水泥环对套管抗内压强度的影响研究

通过有限元模拟,计算分析了水泥环对套管的抗内压强度影响。得出有水泥环保护下,磨损套管的剩余抗内压强度变化规律。同时,对水泥环缺失条件下进行有限元计算。分析水泥环缺失一定角度时对套管抗内压强度的影响,得出水泥环在缺失不同角度时套管剩余抗内压强度的变化规律。通过分析发现水泥环缺失一定角度产生应力的集中,套管抗内压强度会比无水泥环保护时更低,若此时套管同时发生磨损,对套管强度和井控安全影响巨大。     

超深地热水井套管搭头渗漏封堵方法探讨

本文简述了超深地热水井套管搭头渗漏封堵的方法,对超深地热水井施工技术环节进行分析、探讨。     

浅析油田油套管腐蚀与防治

油田的发展会受到油套管腐蚀的影响。油田注水井中的套管普遍受到溶解气体、细菌、溶解盐等的腐蚀，油套管腐蚀还会受到温度、pH值和流速的影响。油田高矿化度水的二氧化碳电化学及SRB仍有一定的腐蚀。流体的冲刷磨蚀及油管连接处的缝隙腐蚀都与油套管的腐蚀形态有一定的关系。     

抗温高强度交联堵漏配方研究与应用

为解决常规桥接堵漏材料滞留能力较差,堵漏成功率低的问题,研制出交联封堵剂ZNP。优选了高强度架桥材料、填充材料和纤维材料,按1/3/~2/3架桥理论确定不同材料的粒径范围,按SAN-2工程分布理论确定了各种粒径的体积配比,形成了抗温高强度交联堵漏配方;对其承压能力、抗返排能力进行了评价,并进行了现场应用。研制的交联封堵剂ZNP具有良好的配伍性和高温稳定性,可提高封堵材料与地层的胶结能力,优化的抗温高强度交联成膜堵漏浆可封堵1~5 mm宽的裂缝,抗压可达30 MPa以上,封堵层抗返排压力达4.6 MPa以上。在FX4、SHB1~(-1)等井应用12井次,一次性堵漏成功率100%。结果表明,抗温高强度交联堵漏配方具有良好的承压及抗返排能力,堵漏成功率高,具有广阔的推广应用前景。     

高压注水井地层吸水软化效应及井筒应力状态分析

油气井高压注水增产措施会导致地层吸水软化,改变地层应力状态,从而使井筒受力状态发生变化。针对这一问题,首先对岩心样品进行浸泡及压缩实验,结果表明:浸泡后的岩样弹性模型和抗压强度均发生大幅降低,证实了高压注水措施对地层的软化作用。进一步建立地层、水泥环及套管的三重耦合有限元模型,讨论了高压注水工况下下套管及水泥环的应力状态以及套管壁厚、注水压力等参数的影响规律,采用变化井筒围岩弹性模量的方式模拟井筒围岩的吸水软化作用,并分析套管、水泥环应力变化,结果显示地层软化作用下对套管及水泥环的应力增加非常明显。实验及计算结果为高压注水井井筒受力及套损的理解提供了借鉴。     

温-压耦合作用下水泥环参数对套管应力影响

套管应力的准确计算是保证井筒完整性的重要基础;但现有理论直接将地应力加载到模型中,计算所得的位移场包含了地层在原始构造应力下所产生的位移;而此位移并非是钻开井眼后所产生的,这样就会对套管应力的计算产生影响。在原有模型基础之上,消除了原始构造应力所产生的位移,建立井筒组合体温-压耦合模型。根据弹性理论,由界面应力、位移连续性条件,推导了组合体在温度和压力共同作用下的应力解析解。研究了水泥环弹性模量、泊松比和厚度对套管应力的影响规律。结果表明,对于低弹性模量的地层,现有模型的套管应力计算值远远高;对于高弹性模量地层会低。对于不同水泥环泊松比,现有模型计算值低。水泥环厚度较小时,现有模型计算值偏高;较大时则偏低。由此可见现有模型存在一定的差异,尤其是对于低弹性模量地层,需要对现有模型进行修正,才能为水泥环参数设计提供正确的理论指导。     

水泥环弹性模量对套管外挤载荷的影响分析

利用弹性力学解析及有限元方法，分别研究了均匀地应力和非均匀地应力条件下水泥环弹性模量对套管外挤载荷的影响规律。研究结果表明，增加水泥环弹性模量对套管外挤载荷有一定的减缓作用，但效果远没有降低水泥环弹性模量明显。理想水泥环的性能应该是高强度、低刚度。在固井作业时，对软地层推荐采用弹性模量大的水泥，对硬地层推荐采用弹性模量小的水泥。     

油水井套损打通道与膨胀补贴技术

套管的损坏变形直接影响油水井的正常生产,甚至导致油水井停产、报废,随着油田开采时间的延长,油水井套管变形损坏日趋严重,在修井作业过程中对套管损坏、变形进行分析,确定引起套管损坏的原因和损坏的类型,采取针对性的修井工艺技术进行修复,使其达到正常生产目的。     

水泥环弹性模量对套管外挤载荷的影响分析

利用弹性力学解析及有限元方法,分别研究了均匀地应力和非均匀地应力条件下水泥环弹性模量对套管外挤载荷的影响规律。研究结果表明,增加水泥环弹性模量对套管外挤载荷有一定的减缓作用,但效果远没有降低水泥环弹性模量明显。理想水泥环的性能应该是高强度、低刚度。在固井作业时,对软地层推荐采用弹性模量大的水泥,对硬地层推荐采用弹性模量小的水泥。     

注水井上返封堵工艺管柱的改进

随着油田开发的进行,需要对注水井的某些层段进行封堵,从而调整油层的开采状态,以提高开发效果,确保油田开发的高效运行。在注水井的上返封堵中,普遍应用机械封堵工艺,其中又以丢手封堵工艺管柱为主。丢手封堵工艺管柱的特点是：封堵效果好,有效期长,便于生产管理,生产管柱的变动并不影响封堵层位的封堵效果。但有部分注水井,由于封堵部位的夹层小,下入常规的丢手封堵管柱后测试通道不够,无法进行吸水剖面等有关测试。通过设计改进井下单流阀的结构,实现可以投捞进而形成测试通道。     

气井环空带压对水泥环力学完整性的影响

受井下作业、油套管或封隔器泄漏等因素产生的井口环空带压,使高温高压气井水泥环密封完整性面临巨大 挑战。为此,基于弹性力学多层厚壁圆筒理论和摩尔库仑失效准则,建立了水泥环应力和失效计算模型,研究了环空 带压对水泥环胶结面应力和失效的影响。结果表明,环空带压将增大水泥环胶结面的切向拉应力,过大的切向拉应力 将导致水泥环失效。与此同时,井筒温度增加产生的切向拉应力也会增大水泥环失效风险。环空带压越大,水泥环安 全系数越低,且温度效应对安全系数的影响较小。对高温高压气井,可根据井身结构（地层水泥环套管）参数建立 水泥环安全系数图版,从而为确定合理的最大允许环空带压值提供依据,研究结果对提高气井井筒安全性、延长开采 寿命具有重要意义。     

超细水泥封堵技术在河南油田的应用

通过在室内对超细水泥浆针入度、稠化时间、抗压强度、渗透率的测定 ,筛选出了封堵高含水油层所用的超细水泥的配方 .实验表明 :低水灰比的水泥浆凝结后抗压强度大 .但是 ,低水灰比水泥浆稠度大 ,初凝时间短 ,可泵性差 ,不能满足现场施工的需要 .在 m(水 ) / m(灰 )为 0 .75 ,缓凝剂的质量分数为 1 .5 %～ 1 .8% ,水泥浆的初凝时间、抗压强度及渗透率等性能满足现场要求 .并且介绍了超细水泥封堵技术在河南油田的应用情况     

超细水泥封堵技术在河南油田的应用

通过在室内对超细水泥浆针入度、稠化时间，抗压强度、渗透率的测定，筛选出了封堵高含水油层所用的超细水泥的配方，实验表明：低水灰比的水泥浆凝结后抗压强度大，但是，低水灰比水泥浆稠度大，初凝时间短，可泵性差，不能满足现场施工的需要，在m(水）/m(灰）为0 。75，缓凝剂的质量分数为1.5%-1.8%，水泥浆的初凝时间、抗压强度及渗透率等性能满足现场要求，并且介绍了超细水泥封堵技术在河南油田的应用情况。