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伊朗MIS地區(qū)漏失井固井技術工學論文
摘要:伊朗MIS油田位于伊朗西南部MIS城附近的山區(qū),儲層為第三系的Asmari灰?guī)r、白云巖地層,埋深800～1000m左右。因裂縫發(fā)育、地層壓力系數(shù)很低,完鉆泥漿采用泡沫水泥漿體系,泥漿密度只有0.8～0.9 g/cm3,固井中如果發(fā)生漏失將會嚴重污染油氣層,導致固井作業(yè)失敗。本文通過對MIS地區(qū)的研究,主要從水泥漿體系和防漏失的配套固井技術作為突破口,有效的解決了該地區(qū)固井中的漏失問題,取得了較好的效果,保護了油氣層,獲得了較高的油氣產量。
關鍵詞:高強超低密度;漏失;固井技術;水泥漿體系
前言
伊朗MIS油田位于伊朗西南部MIS城附近的山區(qū),儲層為第三系的Asmari灰?guī)r、白云巖地層,埋深800～1000m左右。因裂縫發(fā)育、地層壓力系數(shù)很低,完鉆泥漿采用泡沫水泥漿體系,泥漿密度只有0.8～0.9g/cm3,在鉆井過程中經常發(fā)生漏失,常規(guī)密度的水泥漿體系(一般密度1.85～1.90g/cm3)極易造成固井低返、竄槽、蹩泵等事故,導致固井質量不合格或水泥膠結質量不能滿足開采的需要。主要的固井技術措施是:1、優(yōu)選低密度水泥漿體系的研制;2、合理的固井工藝技術及配套固井措施。
一、水泥漿體系的優(yōu)選
由于地層承壓壓力較低,客觀條件決定了必須采用超低密度水泥漿體系,采用接近鉆井液密度且保證水泥漿形成的水泥石的強度滿足井下油、氣、水封隔的需要,解決類似區(qū)塊淺井、低壓易漏失井固井難題。
1、水泥漿性能要求
高強超低密度水泥漿體系的穩(wěn)定性和早期強度是衡量超低密度水泥漿體系性能優(yōu)劣的兩個主要指標,超低密度水泥漿體系要求穩(wěn)定性好、早期強度高。因此,針對該油區(qū)低溫、低壓的特點,主要解決以下幾個問題:
(1)較好的穩(wěn)定性:水泥漿在一定的條件下,漿體不發(fā)生分層離析,形成的水泥石縱向密度分布要基本一致,析水少、體積收縮小。
(2)合適的流變性和一定的觸變性:選擇減輕劑的類型和級別粒徑,不能盲目增大用水量,用水量應嚴格控制在所選擇減輕劑的最大允許范圍內。
(3)較高的早期強度:不能盲目追求水泥漿的流變性能和濾失量控制,而損害水泥漿的抗壓強度和穩(wěn)定性。選擇不同粒徑的低密度材料緊密堆積輔以外加劑,主要選用增強劑及早強劑,以提高早期強度。
因此,我們選擇了兩種粒徑、密度不同的漂珠:國產漂珠和3M漂珠作為減輕干混材料。在較低液固比下,就可獲得較低密度的水泥漿,并在里面加入油井水泥增強劑(SWZQ-1)從而使得水泥石的強度較高。
2、室內試驗
根據(jù)減輕材料(漂珠)的不同,制定實驗方案:(1)采用國產漂珠與3M公司的3M漂珠結合的方法,配制1.20-1.10g/cm3的水泥漿體系,并調節(jié)其各項性能;(2)采用進口漂珠配制1.10-0.90g/cm3的水泥漿體系,并調節(jié)其各項性能。通過優(yōu)選水泥漿體系配方,達到要求,以密度為1.20g/cm3為例,實驗情況與水泥漿性能如下:
國產漂珠與3M漂珠相結合的密度為1.20g/cm3超低密度體系
配方:API-G水泥250g+自來水276g+國產漂珠60%+3M漂珠35% +SWZQ-1 40%+SWJ-3 3.0%+SWZ-1 2%+SWH-1 0.06%+SWJZ-1 0.5%+SWX-1 0.2%
性能:密度:1.20g/cm3,水泥漿無分層沉淀現(xiàn)象,上下密度無差異;流動度:21cm;游離水:0;
流變:112/79/43/31/8/5(0.1MPa*55℃*20min);API失水:48ml(6.9MPa*55℃*30min);稠化時間:188min(55℃*30MPa);抗壓強度:17.4MPa/24h;18.5MPa/48h(0.1MPa*55℃)。
通過采用國產和進口的低密度材料和水泥外加劑,優(yōu)選了超低密度水泥漿體系。實驗表明:選擇不同級別不同粒徑的低密度材料,通過緊密堆積可以配制密度0.90～1.20 g/cm3的超低密度水泥漿,而且體系具有良好的性能:漿體穩(wěn)定性好,流變性能好,抗壓強度高。
二、防漏失固井工藝技術
MIS地區(qū)固井漏失主要發(fā)生在固7”尾管的過程中,為保證固井過程中不漏或減少漏失,針對該地區(qū)特點主要采取了以下幾方面的技術措施:
1、固井前的準備工作
采用堵漏劑進行堵漏,由于該地區(qū)在鉆進后期就已經發(fā)生漏失,必須用堵漏劑進行多次堵漏,保證低層有一定的網(wǎng)狀結構,有一定的承壓能力。
a、循環(huán)徹底后,固井施工前降低頂替泥漿的比重,同過發(fā)泡劑可以再較短的時間內降低泥漿比重到0.7g/cm3左右,減少環(huán)空液柱的壓力;
b、對地層做承壓能力的實驗,根據(jù)替漿結束后對地層的最大壓力,承壓能力要大于這一壓力。
2、固井工具的選取:
尾管懸掛器的選取:采用帶三套密封膠囊的尾管懸掛器,該懸掛器可以再固井結束后采用下壓的方式張開膠囊,封死懸掛器與重疊段的通道,保證喇叭口的水泥漿,保證試壓成功;
3、施工過程
a、固井過程中嚴格排量控制,過程監(jiān)控完全達到技術要求;
b、水泥漿不能附加太多;
c、施工結束后多提幾柱鉆桿,沖洗干凈管柱后直接提出鉆桿,不循環(huán),一方面保證喇叭口的封固質量;另一方面減少由于循環(huán)對環(huán)空產生的回壓,防止漏失的發(fā)生。
d、采用留上塞的方法,保證喇叭口有水泥。
三、現(xiàn)場應用
實例介紹:MIS項目V3井7”尾管固井
1、基本數(shù)據(jù):
三開完鉆井深781米,鉆頭為81/2,下7”尾管,小間隙固井,完鉆泥漿采用泡沫泥漿體系,密度為0.9g/cm3的,懸掛器位置在536米,要求水泥返至喇叭口,固井質量合格。該井在鉆進過程中發(fā)生多次漏失,固井前堵漏后,只有少量漏失,固井施工中存在漏失的風險,固井施工難度加大。
2、技術措施:
a、水泥漿體系選取了國產漂珠與3M漂珠結合的密度為為1.20g/cm3的高強低密度水泥漿;
b、固井前用堵漏劑經過多次堵漏成功,低層承壓實驗做到了2.5Mpa;
c、替漿用泥漿密度從0.9g/cm3降低到0.73g/cm3,
d、懸掛器采用具有密封功能的懸掛器;
e、喇叭口以上留上塞50米水泥塞。
3、施工過程:
注水泥漿5方,密度為1.18-1.21g/cm3,壓鉆桿膠塞,頂替泥漿8.7方(0.73g/cm3),固井施工中未發(fā)生漏失,脹封隔器,上提管柱,沖洗鉆桿,全部提出鉆桿,固井一次成功,喇叭口有水泥,四開完鉆后電測尾管固井質量為優(yōu)質,聲幅控制在8%左右。
四、結論
1、針對MIS地區(qū)的水泥漿體系和防止漏失的固井措施較好的解決了該地區(qū)的固井漏失難題;
2、該方法經過調整何以在其他漏失井中運用推廣;
3、可以繼續(xù)探索其他防止漏失的方法,如纖維水泥漿體系、可酸化的凝膠等等都可以有效防止漏失。
參考文獻:
1、劉崇建 黃宗波等,《油氣井注水泥及應用》石油工業(yè)出版社
2、黃柏宗,《緊密堆積理論優(yōu)化的固井材料和工藝體系》鉆井液與完井液
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