振动波在固井技术中的应用.doc

振动波在固井技术中的应用 振动波在固井技术中的应用 齐月魁李玲李民李瑞明张文华徐学军 大港油田集团公司钻采工艺研究院 摘要：振动波固井技术最早应用在建筑行业的混凝土浇注工程。在80年代初，这项技术 被应用在固井作业。80年代末，该技术得到迅速发展，其中美国和前苏联已经形成一定的 生产力。本文通过检测振动波的波形、频率、振幅的基础上对振动前后的水泥浆性能进 行对比分析，确定了提高水泥浆性能所需要的波形、频率和振幅。对设计的水利脉冲振 动器进行振动参数的检测，从中优化出能使水泥浆性能得到改善的最佳振动频率、振幅和波 型。 与钻井公司、大港油田公司充分结合在5口井中进行了现场试验，在油层200m--一300m 井段第一、二界面胶结质量好，固井质量优质，尤其是使用振动固井的200m以内井段要好 于临井。达到了预期的设计指标，有利于钻井整体配套工艺的实施，大大推动了囡井工艺技 术。取得了一定的效果。 关键词：振动波 水泥浆性能 固井质量 一、刖茜 利用振动波振动后的水泥可以从多方面改善固井质量，由于波可以改变流体的性质如： 流态、流变性等。从而可以有以下作用；提高水泥浆界面的胶结强度，缩短水泥浆的胶凝时 间而易于早强；减少或消除水泥浆的静切力；提高顶替效率。 振动波产生的能量能使套管柱中产生横向振荡，横向振荡转化为接触区的波场，水力脉 冲使水泥浆在环空上返时带有波及能量，对井壁和套管外壁产生高速冲洗，提高水泥浆第一 和第二界面固井质量 二、水力脉冲振动器在国外应用效果 前苏联到90年代初已在5个油田的上百口井的同井作业中成功地应用了振动注水泥技 术、有效地提高了同井质量雨I原油采收率。 在前苏联西西伯利弧地区附BATB-EFAHC油田，儿乎在每口井的油层段都存在井径扩大 的问题，并且在油层附近还存在着高压水层。在这种情况下，用常规方法同的井几乎都存在 着顶替效率差和水侵等问题，因而导致水泥环封圃质量差。为此，该油田在1985年的同井 184  石油技术发展研讨会论文集 作业中，有20口井应用了巴什基利亚石油科研设计院研制的井底振动发生器。发生器安装 在套管鞋的上方，为了正确评价振动发生器的实际使用效果，在试验井附近又选了20口与 试验井有相同地质条件的井作对比。除此之外，还选了64口同一时期完井并已开采的丛式 井进行了对比分析，结果见对比表l。 表1振动波固井与常规固井效果对比 井别 井数 各井段封固好井段长度 日产 含水率 m t／d ％ 0--50 50-100 i00—200 200-300 300·—400 丛式井 64 30．6 37．2 45．2 43 36．7 对比井 20 17．9 18．5 46．2 40．6 33．4 4．2 55 试验井 20 49．8 20 79．2 78．7 80．6 4．8’ 36．8 注：表中井段长度均从井底开始计算 从表中可以看出，从井底以上400m以内封圃好的井段j试验井 比丛式井提高了76％，比对比井提高了1 16％。原油日产量试验 井比对比井提高14．3％，含水率降低了18．2％。 结果表明：利用振动波同井技术可改善固井质量，特别是对那 些地质条件比较复杂的区块，效果更加明显。 三、水力脉冲振动器的结构及原理 ⑧ 振动器两端用套管扣连接，将其放在套管鞋上方用套管柱 图1水力脉冲震动器 下入井内。在循环、注灰和顶替过程中，钻井液、水泥浆的流 动带动轴上的涡轮旋转，同时上振动片也开始旋转。复位弹簧将上 振动片向下压紧，上振动片的棱面永远与滑柱接触，使上振动片产 生周期性的轴向移动。下振动片的循环通道和上振动片的周边孔分 布应该是上振动片处于上位时，上下振动片的孔对准，此时，水泥 浆流畅无阻，而上振动片处于下位时孔眼移位，产生水力脉冲(见 图2)。 振动器的振动方向和水力脉冲的传播与井轴一致，从而在水泥浆流 动中产生剧烈的高频水力脉冲，脉冲带动水泥颗粒做振动运动。水 图2振动固井管柱结构 。撼5  ——一 一 振动波在圃井技术中的应用 ——————————————————————————————二二二二二_二．-二_二=二=二二二———————一一 泥浆受到振动处理的结果是失水量减少，凝固时间缩短，提高水泥石的强度性能，提高岩石 和套管的胶结接触力，降低了水泥石的渗透能力。 (一)、选井原则 由于该工艺采用井下水力脉冲振动发生器，使水泥浆在井下依靠自身的动能产 生脉冲波动，又自下而上运动，有利于提高油层部位的封固质量。 ●不适用于低压易漏坍塌区块； ●适应于调整井固井： ●适应于低密度水泥固井； ●适应于高压油气藏固井； ●适应于井径不规则“糖葫芦”井眼固井： (二)工艺流程 振动波固井工艺与常规固井工艺区别不大。在下套管时将振动