伊朗MIS地区漏失井固井技术工学论文
摘要:伊朗MIS油田位于伊朗西南部MIS城附近的山区,储层为第三系的Asmari灰岩、白云岩地层,埋深800～1000m左右。因裂缝发育、地层压力系数很低,完钻泥浆采用泡沫水泥浆体系,泥浆密度只有0.8～0.9 g/cm3,固井中如果发生漏失将会严重污染油气层,导致固井作业失败。本文通过对MIS地区的研究,主要从水泥浆体系和防漏失的配套固井技术作为突破口,有效的解决了该地区固井中的漏失问题,取得了较好的效果,保护了油气层,获得了较高的油气产量。
关键词:高强超低密度;漏失;固井技术;水泥浆体系
前言
伊朗MIS油田位于伊朗西南部MIS城附近的山区,储层为第三系的Asmari灰岩、白云岩地层,埋深800～1000m左右。因裂缝发育、地层压力系数很低,完钻泥浆采用泡沫水泥浆体系,泥浆密度只有0.8～0.9g/cm3,在钻井过程中经常发生漏失,常规密度的水泥浆体系(一般密度1.85～1.90g/cm3)极易造成固井低返、窜槽、蹩泵等事故,导致固井质量不合格或水泥胶结质量不能满足开采的需要。主要的固井技术措施是:1、优选低密度水泥浆体系的研制;2、合理的固井工艺技术及配套固井措施。
一、水泥浆体系的优选
由于地层承压压力较低,客观条件决定了必须采用超低密度水泥浆体系,采用接近钻井液密度且保证水泥浆形成的水泥石的强度满足井下油、气、水封隔的需要,解决类似区块浅井、低压易漏失井固井难题。
1、水泥浆性能要求
高强超低密度水泥浆体系的稳定性和早期强度是衡量超低密度水泥浆体系性能优劣的两个主要指标,超低密度水泥浆体系要求稳定性好、早期强度高。因此,针对该油区低温、低压的特点,主要解决以下几个问题:
(1)较好的稳定性:水泥浆在一定的条件下,浆体不发生分层离析,形成的水泥石纵向密度分布要基本一致,析水少、体积收缩小。
(2)合适的流变性和一定的触变性:选择减轻剂的类型和级别粒径,不能盲目增大用水量,用水量应严格控制在所选择减轻剂的最大允许范围内。
(3)较高的早期强度:不能盲目追求水泥浆的`流变性能和滤失量控制,而损害水泥浆的抗压强度和稳定性。选择不同粒径的低密度材料紧密堆积辅以外加剂,主要选用增强剂及早强剂,以提高早期强度。
因此,我们选择了两种粒径、密度不同的漂珠:国产漂珠和3M漂珠作为减轻干混材料。在较低液固比下,就可获得较低密度的水泥浆,并在里面加入油井水泥增强剂(SWZQ-1)从而使得水泥石的强度较高。
2、室内试验
根据减轻材料(漂珠)的不同,制定实验方案:(1)采用国产漂珠与3M公司的3M漂珠结合的方法,配制1.20-1.10g/cm3的水泥浆体系,并调节其各项性能;(2)采用进口漂珠配制1.10-0.90g/cm3的水泥浆体系,并调节其各项性能。通过优选水泥浆体系配方,达到要求,以密度为1.20g/cm3为例,实验情况与水泥浆性能如下:
国产漂珠与3M漂珠相结合的密度为1.20g/cm3超低密度体系
配方:API-G水泥250g+自来水276g+国产漂珠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,水泥浆无分层沉淀现象,上下密度无差异;流动度:21cm;游离水:0;
流变:112/79/43/31/8/5(0.1MPa*55℃*20min);API失水:48ml(6.9MPa*55℃*30min);稠化时间:188min(55℃*30MPa);抗压强度:17.4MPa/24h;18.5MPa/48h(0.1MPa*55℃)。
通过采用国产和进口的低密度材料和水泥外加剂,优选了超低密度水泥浆体系。实验表明:选择不同级别不同粒径的低密度材料,通过紧密堆积可以配制密度0.90～1.20 g/cm3的超低密度水泥浆,而且体系具有良好的性能:浆体稳定性好,流变性能好,抗压强度高。
二、防漏失固井工艺技术
MIS地区固井漏失主要发生在固7”尾管的过程中,为保证固井过程中不漏或减少漏失,针对该地区特点主要采取了以下几方面的技术措施:
1、固井前的准备工作
采用堵漏剂进行堵漏,由于该地区在钻进后期就已经发生漏失,必须用堵漏剂进行多次堵漏,保证低层有一定的网状结构,有一定的承压能力。
a、循环彻底后,固井施工前降低顶替泥浆的比重,同过发泡剂可以再较短的时间内降低泥浆比重到0.7g/cm3左右,减少环空液柱的压力;
b、对地层做承压能力的实验,根据替浆结束后对地层的最大压力,承压能力要大于这一压力。
2、固井工具的选取:
尾管悬挂器的选取:采用带三套密封胶囊的尾管悬挂器,该悬挂器可以再固井结束后采用下压的方式张开胶囊,封死悬挂器与重叠段的通道,保证喇叭口的水泥浆,保证试压成功;
3、施工过程
a、固井过程中严格排量控制,过程监控完全达到技术要求;
b、水泥浆不能附加太多;
c、施工结束后多提几柱钻杆,冲洗干净管柱后直接提出钻杆,不循环,一方面保证喇叭口的封固质量;另一方面减少由于循环对环空产生的回压,防止漏失的发生。
d、采用留上塞的方法,保证喇叭口有水泥。
三、现场应用
实例介绍:MIS项目V3井7”尾管固井
1、基本数据:
三开完钻井深781米,钻头为81/2,下7”尾管,小间隙固井,完钻泥浆采用泡沫泥浆体系,密度为0.9g/cm3的,悬挂器位置在536米,要求水泥返至喇叭口,固井质量合格。该井在钻进过程中发生多次漏失,固井前堵漏后,只有少量漏失,固井施工中存在漏失的风险,固井施工难度加大。
2、技术措施:
a、水泥浆体系选取了国产漂珠与3M漂珠结合的密度为为1.20g/cm3的高强低密度水泥浆;
b、固井前用堵漏剂经过多次堵漏成功,低层承压实验做到了2.5Mpa;
c、替浆用泥浆密度从0.9g/cm3降低到0.73g/cm3,
d、悬挂器采用具有密封功能的悬挂器;
e、喇叭口以上留上塞50米水泥塞。
3、施工过程:
注水泥浆5方,密度为1.18-1.21g/cm3,压钻杆胶塞,顶替泥浆8.7方(0.73g/cm3),固井施工中未发生漏失,胀封隔器,上提管柱,冲洗钻杆,全部提出钻杆,固井一次成功,喇叭口有水泥,四开完钻后电测尾管固井质量为优质,声幅控制在8%左右。
四、结论
1、针对MIS地区的水泥浆体系和防止漏失的固井措施较好的解决了该地区的固井漏失难题;
2、该方法经过调整何以在其他漏失井中运用推广;
3、可以继续探索其他防止漏失的方法,如纤维水泥浆体系、可酸化的凝胶等等都可以有效防止漏失。
参考文献:
1、刘崇建 黄宗波等,《油气井注水泥及应用》石油工业出版社
2、黄柏宗,《紧密堆积理论优化的固井材料和工艺体系》钻井液与完井液
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