控压固井井口回压设计分析与建议.pdf

2020年第9期内蒙古石油化工61控压固井井口回压设计分析与建议李宁1,张亦驰4,刘忠飞1,张端瑞1,李牧2,何思龙3(1.塔里木油田公司油气工程研究院,2.中国石油集团工程技术研究院有限公司,3.塔里木油田油气田产能建设事业部,4.中国石油大学(北京))摘要:伴随着勘探开发的不断深入,油气藏地质条件越来越复杂,窄安全密度窗口等难题导致固井过程中漏失、井涌、气窜现象频发,破坏井筒的完整性。传统的油气井固井工程一直遵循“居中、替净、压稳、封严”的原则,作业过程中使用的钻井液和水泥浆密度通常高于地层压力系数,过高的当量循环密度容易使井下压力接近或超过地层破裂压力极限,导致漏失等事故复杂。控压固井技术在控压钻井技术基础上发展而来,通过水泥浆体系及作业流程优化设计、参数实时监控及模拟计算,配合专用的控压固井装备实时调节井口回压,能够使井底压力在安全密度窗口范围内保持恒定,可有效解决窄安全密度窗口条件下的压稳防漏矛盾,显著提高固井质量,目前已成为解决此类复杂地层固井难题的关键技术。本文通过调研国内外控压固井技术发展情况,阐述了控压固井基本原理及国内外应用现状,针对具体技术案例进行分析,总结了控压固井井口回压设计的基本流程,重点分析了井口回压的迭代计算模型;在此基础上,提出了关于控压固井井口回压设计与控制技术研发的建议。关键词:控压固井;窄密度窗口;当量循环密度;井口回压;迭代计算中图分类号:TE256文献标识码:A文章编号:1006-7981(2020)09-0061-041研究背景与基本原理量,对于固井、尤其是尾管固井增加了施工风险。1.1研究背景针对深井、超深井、复杂地质条件下的固井技固井是井筒建立的重要环节,针对固井施工中术难题,在控压钻井技术的基础上提出了控压固井的可能出现的问题,采取相应的技术措施,避免井技术。控压固井技术是在固井前循环、注水泥浆、涌、井漏等事故复杂的发生,提高固井质量,保证井替钻井液等作业过程中,通过对正注入排量和返出筒完整性,是满足油田长期高效生产的需要。随着口流量的精确动态控制,产生反向回压来调节井筒。控压固井技术勘探开发的不断深入,油气藏地质条件越来越复液柱压力,实现安全固井的技术[1]杂,窄安全密度窗口等难题给传统的固井作业方式已经成为解决上述固井难题的重要手段并在国内带来了一系列技术难点:外多个油田取得了的应用。(1)传统固井作业使用的水泥浆密度通常较1.2基本原理高,井筒内的液柱压力大于地层孔隙压力,对于窄控压固井技术通过固井参数优化设计、固井过安全密度窗口地层,在固井施工时极易引起漏失及程中井筒水力学参数实时计算与井口回压控制来水泥浆失返,固井质量难以保证,严重影响了区块实现对井底压力的精确控制。在具体操作过程中,的勘探开发。控压固井软件、控制系统与专用装备相结合,实时(2)在发生漏失的同时容易引起气窜,使得套精确地控制固井过程中的井筒压力,使井筒压力始管与水泥浆之间以及水泥浆与地层之间胶结强度终维持在地层安全作业窗口范围以内,防止井涌、降低,影响固井质量。漏失和气窜等事故复杂的发生,弥补了传统固井技。控压固井基本装备、流程如下图所示:(3)提高水泥浆顶替效率难度较大,特别是对术的不足[2]于超深小井眼固井,由于钻井液密度的影响,会限制钻井液、隔离液和水泥浆的匹配程度,影响泵排收稿日期:2020-06-16作者简介:李宁,高级工程师,1970年生,现在从事钻井技术研究工作。62内蒙古石油化工2020年第9期实现了固井质量合格,界面的胶结程度得到。提高[12]2016年9月,中国石化西北油田分公司对于顺南区块井深、井底温度高、压力窗口极窄、压稳和防漏难以兼顾的固井难题,采用精细控压固井技术在该区开展了现场固井实践,通过准确计算环空循环摩阻,提高顶替效率,进一步提高了尾管固井质量。2017年2月,中国石油西南油气田公司在龙岗70井的尾骨固井的顺利完成,解决了该地区裸眼井段存在小井眼井段长、环空间隙小、套管下入深、钻。井液安全密度窗口窄等施工难题与挑战[14]图1控压固井基本设备2019年中国石油塔里木分公司在塔里木地区2国内外应用现状对大北某井首次应用控压固井技术,完成四开固井2.1国外应用现状该技术的成功应用,成功解决了压力窗口窄、地质国外多个油服公司对控压固井技术进行了深结构复杂井段固井施工过程中带来的井漏风险,为入的研究,并且取得了一定的应用成果。窄密度窗口井段固井提供了思路、积累了经验,填Schlumberger2013公司在年针对阿根廷补了塔里木油田精细控压固井施工领域的空白。Neuquén盆地非常规储层的高孔隙压力和窄密度虽然我国控压固井技术在一定范围内进行了窗口问题,应用控压固井技术,将固井合格率提高应用,但是总体而言仍处于起步阶段。目前还存在20%[];2014-2015Penin-