固井质量一次控制研究及应用

江汉石油管理局科学技术研究项目 开题报告 项目名称套管内固井复杂情况的预防技术的研究应用 负责单位钻井工程处一 审查人（签也 起止年月2000年10月一2001年10月 申报日期2000年10月30日 一、项目来源及目的意义 固井是钻井工程的最后一道重要工序，固井质量的好坏不仅关系到钻井作业的成 败，而且关系到油田合理开发和长期生产的百年大计。而固井质量的评价是通过声幅 测井来考核的，合格与否关系到后续采油作业能否按时投入施工，其重要性可见一斑。 在声幅测井过程中，频繁出现套管内电测遇阻的问题。根据遇阻情况可分为两种 一种是由结构较强的胶体或絮凝物造成的遇阻；另一种是由水泥团块或水泥石造成的 遇阻，前者称为软遇阻，后者叫硬遇阻。经多方面分析，造成套管内电测遇阻的主要 原因有胶塞结构不合理、耐磨性与抗高温性能差等；压塞液悬浮固相能力差，与钻 井液、水泥浆的相容性差，水化不充分在高温下易絮凝；回压凡尔及自锁式胶塞密封 不严，导致水泥浆回流进套管，形成水泥团块或水泥石。 早期解决这类电测遇阻通常的做法在仪器下部挂接加重杆，采取高速冲击或低 速慢溜的做法，这种方法可能导致电测仪器落井或冲坏。目前管理局测井处已严正明 确，不能使用此方法。为此，只能通过下小钻杆通井清除阻塞物，完成声幅侧井，这 样将无形增加钻井费用。 减少损失情况分析 1、下一次小钻杆的综合损失为16. 6万元/井次，每年平均有1-2 口井需下小钻杆 通井，年平均损失为33. 2万元。 1. 1小钻杆使用及运输费用为6万元并次； 1.2井队定额为2. 4万元矢（大庆130型钻机），一般下小钻杆通井作业时，从 准备到完工到第二次测井成功，至少需4天时间，合计为9. 6万元并次； 1. 3二次测井费用为1. 0万元并次。 2、电测遇阻，通过使用加重杆等措施加以解决，其损失为13万元年。 2. 1通过仪器在套管内的快冲、慢溜或挂加重杆等手段电测成功延长了电测时间， 也延长了井队的完井时间。一般平均延长10小时/井次，2000年截止8月底已有13 口 井电测遇阻，后采取措施才电测成功。其损失为（10/24） X13X2. 413万元。 开展项目研究可以解决套管内电测遇阻的问题，每年可减少损失46.2万元/年。 同时可使油水井及早投产，经济和社会效益比较显著。 二、国内外现状及发展趋势 关于套管内电测遇阻的问题，国外没有见到相关报道。 在新疆塔里木油田，井较深、封固段较长且通常采用尾管悬挂或分级注水泥方式 固井，下小钻杆通井属正常作业程序。只有为数不多的井采用单级注水泥方式固井， 但套管内电测遇阻的问题很少出现。中原、辽河油田也用大泵替浆，也极少发生此类 情况。初步分析与这些油田所用胶塞及浮箍浮鞋的结构、质量有关，同时与其使用的 压塞液、钻井液性能有关 南阳油田则不分深井、浅井而一律采用清水替浆，有效地防止了套管内电测遇阻 现象的发生。 三、主要研究内容（包括基本原理、研究思路、技术关键、主要技术指标 及试验内容等） 研究思路 首先从胶塞结构，压塞液，水泥浆，泥浆等在现场运用中的效果调研入手，分析 造成套管内测井遇阻的主要原因，然后通过室内外各项试验，研究制定一套安全有效 的固井配套技术。 研究内容 1、压水泥浆整体式胶塞的设计 （1）橡胶的选择及硫化工艺 （2）胶塞结构及尺寸 2、水泥浆及替浆介质的性能优化设计 （1）泥浆、水泥浆、压塞液单项性能 泥浆的固相沉降稳定性、塑性粘度 压塞液的高温稳定性、对固相的悬浮能力 （2）钻井液、水泥浆、压塞液相容性 3、套管下部结构优化设计 浮箍、浮鞋的强度、耐高温性能、密封性能、反应灵敏性 4、固井替水泥浆工艺设计、施工的综合配套措施 （1）固井工具、工艺的研究与配套 （2）固井顶替介质的研究与配套 （3）井身质量控制 技术关键 1、压水泥浆整体式胶塞的设计 2、水泥浆及替浆介质的性能优化设计 主要技术指标 1、现场实验10 口井 2、电测遇阻率控制少于3井次年 3、电测遇阻后下小钻杆少于1井次年 四、开题条件（包括前期工作、参加研制人员情况、现有仪器设备及实验 条件等） 由于套管内电测遇阻的问题由来已久，在近几年也作了大量的技术革新，压塞液 的选择上已经历了用混浆水、CMC胶液等过程，胶塞的结构、强度及耐高温性能不断 改进，对水泥浆的研究工作也从未停顿过，在固井准备前期加强了对完井泥浆的性能 监测和调整。对套管内的残留物也作过现场取样分析。 具有全套水泥浆、钻井液、压塞液化验设备和性能良好的固井设备。 项目人员 张国仿 工程师 大学 组长负责组织和全面协调 喻先进 高工 大学 副组长负责现场试验工作的管理和协调 童伏松 高工 大学 副组长负责钻井液、压塞液方面的理论研究 陈向军 工程师 大学 负责室内实验和胶塞结构设计和几何参数研究 陈文 工程师 大学 负责钻井液、压塞液、水泥浆室内相溶性研究 李增科 工程师 硕士 负责现场实验工作和资料收集 彭先展 高工 大学 负责现场实验工作和资料收集 沈凡丁 工程师 大专 负责现场实验工作和资料收集 刘森 工程师 中专 负责钻井液、压塞液方面的现场试验 五、进度安排（按季度安排） 2000 年 10-12月预调研固井所用泥浆性能、阻塞物和室内研究准备 2001 年 1-3月室内研究 （1）优选压塞液、调整钻井液及水泥浆性能，做三种液体的相容性试 验、高温高压沉降稳定性试验； （2）设计制作胶塞、浮箍、浮鞋，做地面试验； （3）跟踪调查井身质量对固井的影响，并对造斜段的全角变化率作出 可行的控制。 4-9月 现场实验将研究成果有针对性地应用于现场，先从较安全的井（直 井、浅井）开始，逐步推广到较难的井（深井、定向井、饱合盐水泥浆）， 共10 口井。 10月搜集资料，编写有关技术文件，待评审。 六、经费概算 单位万元 类另U 2000 年 2001 年 年 年 总计 自筹经费 10. 0 8. 0 18. 0 申请补助经费 13. 5 13. 5 其它来源经费 经费总额 10. 0 21. 5 31. 5 经费主要用途（分项说明） 调研1.5万元； 化验费作压塞液、水泥浆、泥浆的大量的化验，10. 0万元； 工具设计制作费主要是胶塞、浮箍、浮鞋，各11套，8.0万元; 地面实验费主要有工具的地面检查及实验，2.0万元； 现场实验费现场实验10 口井，10. 0万兀； 合计31. 5万元。 七、单位审查意见 主管领导签字 （单位盖章） 年 月 日 八、局科技处审查意见