小井眼钻井完井技术

小井眼钻井完井技术

摘要:目前吐吐油田小井眼侧钻、加深技术是油田老井挖潜增效和套损井治理最有效的措施之一;但小井眼钻井完钻后,在完井过程中容易出现各种问题的井,占总井数67%;完井周期过长,占建井周期的50%左右。为此对井筒处理、完井管柱结构优化、固井工艺等方面开展了研究,形成了小井眼完井技术系列,在现场取得了良好的应用效果。

关键词:小井眼井筒处理固井

1 小井眼完井技术对策

1.1 优化钻井液体系

针对小井眼存在环空间隙小、摩阻大、井壁稳定性差、下钻波动压力大、易发生测井仪器、套管下入难等问题,针对以上情况对钻井液提出了更高的要求。根据纳米乳液钻井液技术的优点,在小井眼侧钻井中应用纳米乳液钻井液技术,既能保证钻井顺利,又能保证完钻后无需较大调整泥浆性,就能满足测井、下套管时泥浆性能要求。

纳米乳液聚合物钻井液的配方:46%坂土＋0.3%～0.5%KPAM+0.2%NaOH+1%NaHPAN+0.3%～0.5%CMC+0.2%XC+0.2%XY-27+2.5%～3%纳米乳液+1%～1.5%极压润滑剂。

纳米乳液聚磺钻井液:4%～6％坂土＋0.3%～0.5%KPAM+0.2%NaOH+0.3%～0.5%CMC+0.2%XC+0.2%SMT+2%SPNH+3%LYDF+2%SMP+1%PSC +2.5%～3%纳米乳液+1%～1.5%极压润滑剂。

根据现场实验证明,纳米乳液钻井液有以下优点:①该体系适用性强,可满足不同施工工艺过程要求。②良好的润滑性和减阻防卡功能。

③强抑制性和稳定井壁功能。④对储层较好的保护效果。⑤对环境污染小。

1．2 井筒处理技术

测井和下套管是侧钻井最重要的工p根据实验可知水泥环厚度在12.7mm～25.4mm内,抗压强度随水泥环厚度增加而增加,在水泥环厚度大于25.4mm后强度增加较慢;而剪切强度随厚度增加而减小,渗透率随厚度的增加而增大,但是水泥环厚度在12.7mm～25.4mm内剪切强度降低和渗透率增加弧度较小,水泥环的厚度超过25.4mm,剪切强度急剧减小和渗透率急剧增大,一般小井眼选择水泥环厚度在20mm～25.4mm。裸眼尺寸与配套套管推荐表如表1。

在φ139.7mm的套管内的侧钻井,主要采用φ118mm的钻头+1.25°

或1.5°φ95mm单弯螺杆,平均井径为φ135mm～φ140mm,一般吐哈油田主要采用特制φ95.25mm套管,一般不需要扩眼,就能满足施工要求;但是在钻头磨损后钻出井段井径小于φ130mm,这给下套管和测井带来了难度和风险,同时也无法保证固井质量,针对这种情况采用在井眼较小井段和在油层顶部以上30m～35m段进行扩眼。

管柱结构:φ118mm偏心PDC钻头+φ105转换接头+φ105mm定向接头＋φ102mm无磁＋φ104mm转换接头+φ73mm钻杆进行扩眼。

1.2.3 泥浆性能的处理

在测井前和套管前,为了能保证井筒的稳定,一般对泥浆性能不会做太大的改变,但是为了能保证测井一次成功,在下套管和测井前在裸眼段加入1%～2%塑料小球,保证井壁的润滑性。

1.3 优化套管串管柱结构

1.3.1 套管串设计

目前吐吐油田在Φ139.7mm套管内开窗侧钻、加深井主要采用尾管固井射孔完井,平均井径为φ135mm～φ140mm,为降低施工风险和降低钻井施工费用,选用Φ95.25mm套管完井,可以减少扩眼工序,又能满足固井施工质量要求。

管柱结构:浮鞋+Φ95.25mm套管1根+浮箍+球座+Φ95.25mm套管+Φ95.25mm短套+Φ95.25mm套管+空心胶塞+XG-YQ尾管悬挂器+送

入钻杆。

该套管串组合采用高强度新型套管,套管外径Φ95.25mm,套管抗内压45MPa,抗外挤48MPa,套管修复后通径为Φ84mm,可以满足修复后各种增产措施要求。

1.3.2 套管扶正器的选择

合理安放扶正器,使套管居中,是消除偏心环空窄间隙处滞留钻井液,提高钻井液顶替效率的重要措施,扶正器安放位置按套管偏心度e 为12.5%～33.3%进行优化设计。套管扶正器安放原则见下三点。

(1)安装在井斜、方位变化较大的井段。

(2)安装在井径变化较规则的井段。

(3)扶正器间距安装应合理。合理设计扶正器间距,能有效实现套管居中。根据杆管相似原理,套管扶正器间距公式为:

式中:fmax为最大横向变形,mm;

E为钢材弹性模量,kg/cm2;

I为管柱轴惯性距,cm4;

qm为管柱在泥浆中一定长度质量,kg/m;

a为平均井斜角。

1.4 固井泥浆性能优化

1.4.1 水泥浆性能的选择

油气井的固井质量及其耐久性,直接关系油气井的生产寿命,对整个油田的开采和可持续发展都会产生重大的影响。设计水泥浆时主要考虑:①增加水泥石的塑性形变能力,以提高水泥石的耐冲击破碎能力;

②提高水泥浆的防窜能力;③增加水泥浆凝结过程的微膨胀特性,以提高水泥环与套管和地层的胶结度。

微硅膨胀水泥体系有较好的流变性、足够的稠化时间、较高的水泥石强度、零自由水、失水量小、沉降稳定性好,参数如表2。

水泥浆配方:天山G级+3.0％微硅+1.5％降失水剂+0.08％减阻剂+0.6％防气pd为套管外径,cm;

Li为i段井眼长度,m;

n为流性指数。

4.3 顶替液的选择

目前固井都是采用固井车固井,流量计在低排量下和使用泥浆作为顶替液时误差较大,一般实行流量计和水罐双计量。当用泥浆作为

顶替液时,由于泥浆中含有气泡计量不准确,实际顶替的液量经常要比计算出的液量少,会在套管内留较长的水泥塞,这给钻塞带来了难度。经过现场多口井实验,采用清水作为顶替液计量比较准确,塞面比较容易控制;但是钻井液密度较高的井,用清水作顶替液时管柱内外压差较大,顶替压力较高,施工风险较大,对施工设备要求也较高。经过现场实验一般钻井液密度小于1.3g/cm3,选用清水作为顶替液;当钻井液密度大于1.3g/cm3管柱内外差较大,选用钻井液作为顶替液,如果顶替液超过设计液量未能碰压,选择多替顶替液50L～100L顶替液。

1.4.4 注替水泥过程压力确定

在注水泥浆开始至碰压时要保证地面泵压不太高,又要保证一定的替速,还要保证无窄边滞留,这就是设计分析的关键。可由以下公式计算得出:

当在139.7mm套管内注替水泥时,可由以上最低压力剃度公式计算出每米最低压力为0.00294MPa/m,如3000m的井眼最低压力在8.82MPa以上,完全能够达到无窄边滞留。

1.4.5 固井施工程序

(1)固井前调整好循环泥浆性能,保持泥浆粘度50s～60s范围内。