System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种水平井固井方法及其应用技术_技高网

一种水平井固井方法及其应用技术

技术编号:43729430 阅读:8 留言:0更新日期:2024-12-20 12:55
本发明专利技术公开了一种水平井固井方法及其应用。该方法包括:将套管柱下入水平井内,并使其末端距离井底预设距离;预设距离大于套管柱加热到目标温度后的伸缩长度和固井作业预留裸眼口袋长度的和;向套管柱内泵入钻井液进行循环洗井作业;依次向套管柱内投入第一胶塞,泵入第一预设量的水泥浆;投入第二胶塞,泵入第二预设量的非胶结物质;投入第三胶塞,并泵入顶替液进行替浆作业,直至第三胶塞到达浮箍处碰压,以使固井完成后水泥浆充满自由趾端段固井环空以外的固井环空,使非胶结物质充满自由趾端段固井环空;其中自由趾端段固井环空为井底至浮鞋以上预设距离之间的固井环空。能够为套管柱的伸缩提供空间,为套管柱内热流体的流通提供了排空通道。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及油气钻井,特别涉及一种水平井固井方法及其应用


技术介绍

1、原位转化指利用水平井电加热轻质化技术,持续对埋深300~3000m的富有机质页岩层段(源岩)加热,使多类有机质发生轻质化转化以实现油气开发。而超高温井下加热是实现地下原位转化的重要方式,也是实现中低成熟度源岩油气开发的现实技术;据研究,中低成熟源岩油气有机质发生轻质化转化的温度一般在300~350℃左右,且为保证开发区域内的连片加热开发,井下加热井的井筒温度需要长时间超过500℃甚至更高,加热时间一般2年以上。

2、完井(well completion)是钻完井工程的最后环节,包括钻开油层、完井方法的选择和固井、射孔作业等。如图1所示,为了使油、气、水等流体11能够顺利地流入井筒12、采出到地面13并方便后续修井作业,确保油井的长期稳产和高产,一般需采用套管固井的方式进行固井完井。其中,套管固井完井的结构参照图1所示,即使下入井眼内的套管16与地层17之间的环空充满固井水泥15,且使在靠近井底14的井段使水泥和套管、水泥和地层接触面具有较好的胶结性能,以达到固井目的。

3、现有技术中,利用原位转化技术开发中低成熟度源岩油气时,在进行水平井固井时一般也采用常规套管固井完井的方式进行固井。


技术实现思路

1、而水平井筒中的超临界热流体需要排空通道,过高的完井管柱热伸缩也需要一定的移动空间;而现有技术中,套管固井完井后,套管与地层之间的环空充满固井水泥,使得热流体缺少排空通道,需要设置专门的射孔作业建立加热后井筒内热流体与地层之间的联系,同时利用现有的套管固井方法也使得完井管柱热伸缩受限,容易造成套管柱在井口抬升或套管柱变形的情况发生,使加热装置与套管柱之间的密封失效,以破坏井筒的完整性,造成复杂流体介质(如硫化氢)窜漏到地面的可能性,从而造成安全事故的发生;因此,研究一种固井方法,以解决或部分解决利用原位转化技术进行油气开发过程中常现有固井方式导致的、水平井趾端套管缺少与地层的沟通通道及趾端套管无法自由伸缩的难题是十分必要的。

2、鉴于上述问题,提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种水平井固井方法及其应用。

3、本专利技术实施例提供的水平井固井方法,包括:

4、将套管柱下入水平井内,并使所述套管柱末端距离井底预设距离,所述套管柱包括:从上至下依次相连的套管串、浮箍、套管段和浮鞋;所述预设距离大于所述套管柱加热到目标温度后的伸长长度和固井作业预留裸眼口袋长度的和;

5、向套管柱内泵入钻井液进行循环洗井作业;

6、向套管柱内投入第一胶塞,泵入第一预设量的水泥浆;在水泥浆泵入完成后,向套管柱内投入第二胶塞,泵入第二预设量的非胶结物质;在非胶结物质泵入完成后,向套管内投入第三胶塞,并泵入顶替液进行替浆作业,直至第三胶塞到达浮箍处碰压,所述第一胶塞和第二胶塞在压力作用下破裂,使套管柱内部、与套管柱及地层或外层套管之间的固井环空连通,进而使所述水泥浆充满自由趾端段固井环空以外的固井环空,使非胶结物质充满所述自由趾端段固井环空;其中,所述自由趾端段固井环空为井底至浮鞋以上预设距离之间的固井环空;所述第三胶塞可在预设压力下破裂,以使套管柱内部与地层之间建立沟通。

7、在一个可选的实施例中,所述套管柱加热到目标温度后的伸缩长度是基于:套管柱加热至目标温度时升高的温度差、套管柱的有效形变段的长度和套管线性伸长系数确定的。

8、在一个可选的实施例中,所述套管柱的水平段长度小于或等于所述套管柱的有效形变段阈值的情况下,确定套管柱加热到目标温度后的伸缩长度时,所用套管柱的有效形变段长度为所述套管柱的水平段的长度;

9、所述套管柱水平段的长度大于所述套管柱的有效形变段阈值情况下,确定套管柱加热到目标温度后的伸缩长度时,所用套管柱的有效形变段长度为所述有效形变段阈值;所述有效形变段阈值是基于固井过程中所使用的固井水泥的强度确定的。

10、在一个可选的实施例中,所述非胶结物质包括:清水、海水、添加了防套管柱腐蚀的物质或延缓套管柱腐蚀的物质的液体、包含胶结强度在预设范围内的固井水泥的液体混合物;所述的胶结强度的预设范围为水泥石24~48小时后的抗压强度小于5mpa。

11、在一个可选的实施例中,所述自由趾端段固井环空为井底至浮鞋以上2~3根套管位置处之间的固井环空。

12、在一个可选的实施例中,本专利技术实施例提供的水平井固井方法,在将非胶结物质泵入套管柱内之前,还包括:基于自由趾端段固井环空的预设长度及现场作业设备可操作的输出量确定所述第二预设量。

13、在一个可选的实施例中,基于自由趾端段固井环空的预设长度及现场作业设备可操作的输出量确定所述第二预设量;包括:基于自由趾端段固井环空的预设长度,结合下式得到计算的非胶结物质的预设量;

14、

15、式中,p为计算得到的非胶结物质的预设量;k为所述套管柱加热到目标温度后的伸长长度;p1为平均扩径系数;db为钻头直径;dc为套管直径;dci为套管内径;c1为浮鞋到浮箍之间的长度;c为固井作业预留裸眼口袋长度;n为自由趾端段固井环空的预设长度中,套管柱的浮鞋至自由趾端段固井环空顶端之间的长度;

16、若计算得到的非胶结物质的预设量,小于所述现场作业设备的可操作的输出量,则将所述现场作业设备可操作的输出量作为第二预设量;相应地,所述自由趾端段固井环空的实际长度由泵入的第二预设量确定;

17、若计算得到的非胶结物质的预设量大于所述现场作业设备可操作的输出量,则以计算得到的预设量作为第二预设量。

18、在一个可选的实施例中,在将套管柱下入井筒内预设位置之前,本专利技术实施例提供的水平井固井方法,还包括:确定水平井目标井深,按照钻井设计使用钻井装备及钻具组合钻探目标地层至水平井目标井深;所述水平井目标井深为进入目标油气层且井斜超过85度的水平井段的深度;

19、在钻探目标井深后实施井眼清洁作业。

20、在一个可选的实施例中,实施井眼清洁作业包括:短程起下钻柱作业、下入1~3趟钻柱通井作业、原钻柱循环钻井液、注入一定量的清洗液进行井壁清洗作业中的一种或几种。

21、在一个可选的实施例中,所述向套管柱内泵入钻井液进行循环洗井作业,包括:

22、将钻井液性能调整至预设要求;

23、向套管柱内注入钻井液并使其充满套管柱内孔,保持井筒压力与地层压力处于预设平衡状态;

24、由小到大增大钻井液排量,使钻井液从套管柱内注入,并从套管柱与地层或外层套管之间形成的环空排出,并持续预设时间,以实现钻井液循环。

25、在一个可选的实施例中,所述第一胶塞、第二胶塞和第三胶塞为带有破裂盘的自锁式胶塞。

26、基于同一种专利技术构思,本专利技术实施例提供一种上述的水平井固井方法在油气钻探
的应用。

27、本专利技术实施例提供本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种水平井固井方法,其特征在于,包括:

2.如权利要求1所述的水平井固井方法,其特征在于,所述套管柱加热到目标温度后的伸缩长度是基于:套管柱加热至目标温度时升高的温度差、套管柱的有效形变段的长度和套管线性伸长系数确定的。

3.如权利要求2所述的水平井固井方法,其特征在于,所述套管柱的水平段长度小于或等于所述套管柱的有效形变段阈值的情况下,确定套管柱加热到目标温度后的伸缩长度时,所用套管柱的有效形变段长度为所述套管柱的水平段的长度;

4.如权利要求1所述的水平井固井方法,其特征在于,所述非胶结物质包括:清水、海水、添加了防套管柱腐蚀的物质或延缓套管柱腐蚀的物质的液体、包含胶结强度在预设范围内的固井水泥的液体混合物;所述的胶结强度的预设范围为水泥石24~48小时后的抗压强度小于5MPa。

5.如权利要求1所述的水平井固井方法,其特征在于,所述自由趾端段固井环空为井底至浮鞋以上2~3根套管位置处之间的固井环空。

6.如权利要求1所述的水平井固井方法,其特征在于,在将非胶结物质泵入套管柱内之前,还包括:基于自由趾端段固井环空的预设长度及现场作业设备可操作的输出量确定所述第二预设量。

7.如权利要求6所述的水平井固井方法,其特征在于,基于自由趾端段固井环空的预设长度及现场作业设备可操作的输出量确定所述第二预设量;包括:基于自由趾端段固井环空的预设长度,结合下式得到计算的非胶结物质的预设量;

8.如权利要求1所述的水平井固井方法,其特征在于,在将套管柱下入井筒内预设位置之前,还包括:确定水平井目标井深,按照钻井设计使用钻井装备及钻具组合钻探目标地层至水平井目标井深;所述水平井目标井深为进入目标油气层且井斜超过85度的水平井段的深度;

9.如权利要求8所述的水平井固井方法,其特征在于,实施井眼清洁作业包括:短程起下钻柱作业、下入1~3趟钻柱通井作业、原钻柱循环钻井液、注入一定量的清洗液进行井壁清洗作业中的一种或几种。

10.如权利要求1所述的水平井固井方法,其特征在于,所述向套管柱内泵入钻井液进行循环洗井作业,包括:

11.如权利要求1-10任一所述的水平井固井方法,其特征在于,所述第一胶塞、第二胶塞和第三胶塞为带有破裂盘或破裂膜的自锁式胶塞。

12.一种如权利要求1-10任一所述的水平井固井方法在油气钻探技术领域的应用。

...

【技术特征摘要】

1.一种水平井固井方法,其特征在于,包括:

2.如权利要求1所述的水平井固井方法,其特征在于,所述套管柱加热到目标温度后的伸缩长度是基于:套管柱加热至目标温度时升高的温度差、套管柱的有效形变段的长度和套管线性伸长系数确定的。

3.如权利要求2所述的水平井固井方法,其特征在于,所述套管柱的水平段长度小于或等于所述套管柱的有效形变段阈值的情况下,确定套管柱加热到目标温度后的伸缩长度时,所用套管柱的有效形变段长度为所述套管柱的水平段的长度;

4.如权利要求1所述的水平井固井方法,其特征在于,所述非胶结物质包括:清水、海水、添加了防套管柱腐蚀的物质或延缓套管柱腐蚀的物质的液体、包含胶结强度在预设范围内的固井水泥的液体混合物;所述的胶结强度的预设范围为水泥石24~48小时后的抗压强度小于5mpa。

5.如权利要求1所述的水平井固井方法,其特征在于,所述自由趾端段固井环空为井底至浮鞋以上2~3根套管位置处之间的固井环空。

6.如权利要求1所述的水平井固井方法,其特征在于,在将非胶结物质泵入套管柱内之前,还包括:基于自由趾端段固井环空的预设长度及现场作业设备可操作的输出量确定所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:胡贵张力段保平刘新云
申请(专利权)人:中国石油天然气股份有限公司
类型:发明
国别省市:

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1