大斜度井与水平井注水泥.doc

第二节 大斜度井与水平井注水泥 一、井下特点与要求 1．定义 当最大井斜大于55°～60°时称为大斜度井。而井斜达到85°以上时，并在目的层有水平延伸的井段，称为水平井。水平井因曲率半径不同又可分为三种类型； (1)长半径水平井：曲率半径的范围为914～305m；井斜变化0.66o／m～0.197 o／m；水平井段长度610～1524m。 (2)中长半径水平井：曲率半径的范围为213～28m；井斜变化；0.26 o／m～1.64 o／m；水平井段长度457～610m。 (3)短半径水平井：曲率半径的范围为；12～6m；井斜变化；5 o／m～10 o／m；水平井段 长度91～122m。 2．完井形式与油藏特点 属短半径的水平井一般不进行注水泥作业，而中长及长半径水平井，由于选择性完井要求，其中一部分井需进行注水泥作业。 由于水平井井身结构常有的特点，从初始造斜点(KOP)开始增斜至最大井斜而开始进入目的层的窗口井段时，一般先下人技术套管，这时的注水泥作业属大斜度井注水泥；如果在水平延伸井段下套管，则属于水平井注水泥；而往往以尾管形式下人，则具有水平井尾管注水泥特点： (1)水平井井眼剖面的特殊性； (2)整个水平井筒处于上有气顶，下有底水层状况； (3)延伸的水平井筒可能通过几组油气层或穿过多条垂直裂缝带。 3．对注水泥的要求 由于大斜度与水平井在井下轨迹的特点，下人的套管将可能承受地层纵向下塌应力，为此水泥环支撑作用更为重要。 另外在水平井中难以判别是生产层出水或是侵入水，或是环空窜通引起出水，因此对这样类型井注水泥要求： (1)封隔注水泥井段内各组产层和其它渗透性岩层，防止层间窜通； (2)要求形成连续而又坚固的水泥环，支撑和保护套管柱； (3)为射孔提供均匀的环空间隙及充填良好的中间介质； (4)支撑并巩固不坚定的砂岩层等； (5)控制地层压力。 二、注水泥特点和技术关键 1．大斜度与水平井在井下出现的特殊问题 (1)为了稳固井壁常采用高密度钻井液，这使水平井段、大斜度井段水泥浆顶替钻井液会更加困难，因井斜角度与钻井液高密度两个因素，产生的顶替效率问题。 (2)这类型井由于井下特点而常采用油基钻井液类型，使用目的以油润湿井壁岩层，以减少井壁摩阻和扭矩。这样就产生了如何在油湿环境，保证水泥与地层及管柱的胶结强度问题。为解决胶结质量而开展化学冲洗，隔离液使用恢复水润湿性的工艺问题。 (3)为了有效地清除井筒岩屑，避免出现岩屑床问题使用高粘切钻井液，这更增加了顶替钻井液的难度。 (4)钻进大斜度与水平井段，采用大排量循环高粘密度钻井液，这易引起循环漏失，影响了漏失段、高渗透地层井壁的质量问题，对套管顺利下入与水泥胶结质量造成不良影响。 (5)在大斜度井段又常常会形成键槽和椭圆形井眼，易形成岩屑床，造成井眼低侧水泥环的窜槽问题。 (6)水泥浆在大斜度及水平井中凝固时，由于重力作用，易在井眼上侧形成游离液通道，引起油、气、水窜问题。 2．大斜度与水平井注水泥的技术关键 水平井钻井完井技术的发展，通过对水平井完井方法的评价，因非选择性完井方法的缺陷，促使水平井完井方法向有选择性完成方法发展，这就突出需要解决有关水平井套管注水泥的技术问题。它们关键在于两个方面：第一个中心问题是如何保证套管(或尾管结构)能够克服阻力成功下至设计井深，并设计有合理强度的套管柱；第二个中心问题是在大斜度或在水平井段环空如何充填了水泥。具体由下五个方面说明有关关键性技术问题。 (1)套管的下入。套管能否顺利下入大斜度及进入水平井段，这涉及到钻井问题，关系到井身剖面质量，轨迹以及钻井液性能，固井方面则应在管柱强度设计、管串结构设计来适应这类特殊井的需要，尤其尾管下入的中途加压下入与冲洗循环技术问题需要解决，还包括使用可提放旋转套管的注水泥工艺和水平井保持套管必要的居中度等技术问题。 (2)井眼几何形状与直井的不同，由于存在椭圆形井眼与岩屑床，清除岩屑床(槽)的沉屑和固相颗粒是提高大斜度及水平井顶替效率关键技术之一。 (3)防止水泥浆凝固过程，井壁上侧形成游离水通道是提高水泥环密封质量的又一关键技术。 (4)在这类型井中，套管在自重作用下，易靠近井壁下侧，形成严重的偏心，降低了水泥浆的顶替效率。 (5)地层的垂直应力直接作用于套管柱上(地层的纵向下塌应力)造成套管挤扁变形而破坏的强度设计问题以及水泥环保护作用问题。 三、固井设计与工艺技术 1．井眼准备 1)关于钻井设计问题 水平井注水泥设计亦同于常规注水泥，均应有事先设计，而大斜度与水平井更为必要，因它涉及钻井井身结构设计时当应考虑完井注水泥技术问题，从井身结构设计为完井注水泥堤供质量的保障条件。这里涉及有井眼与套管间隙问题，国内外经验不宜小于38mm，或选择合适的套管／井眼的尺寸比，即比值应在0．65～0．77