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小尺寸油管固井技术在电磁流量计中的研究与应用

来源:    发布日期:2019-08-26 18:10:53    作者:

   摘要   电磁流量计钻完井技术对边际油气田和海上中小型油气田有重要的意义,固井是是其中一项关键环节,针对电磁流量计固井和传统井固井的差异,本文通过对电磁流量计(尾管)固井技术展开研究,解决了88. 9mm 油管居中难、顶替效率差、小尺寸管柱难以刮管、射孔作业对生产管柱内壁清洁要求高等难题。在东海某油气田得到成功应用,取得了良好的效果。

    引   言
    中小型或边际油气田单井产量不高,对井眼尺寸及井下工具的要求也相对较低,若使用传统钻完井设计会造成不必要的浪费。与有两个流动通道的传统井身结构相比,电磁流量计只有油管一个流动通道,可以节省套管、封隔器、循环阀等钻完井器具,相应地减少了下入这些器具的工序,射孔完井作业可不占用 钻 机 时 间,因 此 可 以 大 幅 减 少 钻 完 井 费用 。东海地区边际油田分布广泛,部分区块地层断块发育,油藏丰度多为中低,单井产量不高,例如 T 气田探明地质储量小,且已进入递减阶段,应用电磁流量计可降低作业成本,提高该气田的开发经济性。电磁流量计固井作为电磁流量计的关键技术,面临着油管下入、套管居中难及顶替效率差、小尺寸管柱难以刮管和射孔作业对生产管柱内壁清洁要求高的难题。本文以东海地区某井为例,针对电磁流量计电磁流量计固井技术展开研究。

    1  电磁流量计井身结构
    基于井眼尺寸对井壁稳定、机械钻速、工期费用及油气井产能等影响规律研究,本井井眼尺寸由444. 5mm+311.15mm+215.9mm 优化缩小为311. 15mm+215. 9mm+152. 4mm ,各层套管均可缩小一个尺寸,可提高钻井速度,节省油套管、钻井液及固井水泥浆等材料,降低钻井工期和费用。井身结构如图1所示,固井参数见表1 。
 
    2  电磁流量计固井难点
    (1)带尾管悬挂器的88. 9mm 油管串下入难度大,悬挂器入井后,受送入工具的影响,送油管遇阻卡活动范围有局限,提前开泵又易造成中途坐挂。
    (2) 88. 9mm 尾管挂封隔器组合要实现坐挂、脱手、固井、坐封封隔器等功能,操作程序复杂,泵压控制要求高。
    (3)小井眼固井作业中,顶替量较少,容易造成替空或留高塞,顶替量精度控制要求高。
    (4)固井后需下生产管柱进行回接、射孔和完井作业,对管柱内壁的清洁要求较高。

    3  电磁流量计固井关键措施
    3. 1  电磁流量计固井技术优化
    88. 9mm 油管使用胶乳防气窜水泥浆体系,尾管固井方式,与常规尾管固井相比,单通道电磁流量计存在套管居中难及顶替效率差,小尺寸管柱难以刮管和射孔作业对生产管柱内壁清洁要求高的难题 ,进行了针对性的技术优化,诸多方法防止水泥浆上返过高,倒灌入油管挂内,确保管柱内壁清洁,保障射孔作业的顺利。固井管柱如图 2 所示。
 
(1)设计方案优化
    ① 起钻前循环至少两周,合理调整钻井液性能,为固井作业做好井眼准备。
    ② 优化稳定器加放位置,确保套管居中。
    ③ 分析水泥浆计量误差,加长设计油管(尾管)重叠段(400m )。由于电磁流量计无法采用刮管器清刮管柱内壁,因此在作业期间保证管柱内壁的清洁格外重要,此优化是防止水泥浆上 返油 管挂 后倒 流 至 油 管 挂内部。
    ④ 优选低密度射孔液和海水作为顶替液,提高环空返速,并确保进入管柱内的为无固相液体。
    ⑤ 留足备用口袋,防射孔枪无法起出丢枪至井底时封阻射孔段。

   (2)施工方案优化
    ① 精确计算附加量:根据实测井径精确计算水泥浆附加量,根据附加量反算水泥浆返高,确保水泥浆不返至油管挂以上。
    ② 细化顶替作业:使用固井泵顶替;钻井液池、流量计、固井计量水柜三种手段,精确监测顶替量;顶替之前彻底清洗管线,防止水泥浆混入井内。

   (3)工具优化
    ① 设计了可接顶驱的井口水泥头,实现顶替与固井分管线进行,避免了在胶塞以上残留水泥浆,同时可以充分的清洗管线,确保顶替液均为无固相液体;胶 塞 选 用 可 变 式 胶 塞,外 径 变 化 范 围46. 84mm~79. 38mm ,可将送入管柱及油管管柱中的水泥浆清刮干净。
    ② 优化了电磁流量计油管悬挂组合,实现坐挂、脱手、固井、坐封、油管回接等多项功能。



    3. 2  固井设计
    (1)前置液设计
    小油管固井作业需要保证较高的顶替效率和优良的泥饼清晰效果,前置液设计为性能优良的加重隔离液和化学冲洗液两个部分。
    隔离 液 的 配 方:消 泡 剂 PC X60L+PCS11S+重晶石,粘度50~80s ;冲洗液配方:冲洗液PC W14L+消泡剂PC X60L+水。
   (2)水泥浆设计
    采用胶乳防窜水泥浆体系,双凝水泥浆柱结构,首浆的稠化时间要足够长,确保施工安全,水泥浆化验做±5℃温敏试验,其密度为1. 90g / cm3 。
    水泥浆的配方为: G 级水泥 +35% 外掺料 PCC82+消泡剂 PC X60L+消泡剂 PC X66L+分散剂 PC F41L+ 降失水剂 PC G80L+ 缓凝剂PC H21L+膨胀剂PC B10+乳胶PC GR6+井场水。其 性 能 为:稠 化 时 间 210 min ,抗 压 强 度14MPa ,失水量每30min小于50ml 。
   (3)顶替设计
    ① 在开始替泥浆时采用高速顶替,顶替时最大排量不超过固井前循环最大排量,当水泥浆出管鞋后,降低泵速,以慢速顶替至碰压。碰压前控制胶塞在88.9mm 油管中的下行速度,避免下行速度过快,突然碰压;
    ② 为防止替空,适当增加88. 9mm油管内塞的长度,建议碰压箍以下至少有四根油管以上的水泥塞。

    3.3 88. 9mm 油管固井作业程序
   (1)作业程序
    ① 油管(尾管)下到位后灌满完井液,用射孔液将顶驱管线冲洗干净。
    ② 根据尾管服务人员指令连接水泥头及组合地面管线对管线进行试压接着循环泥浆。
    ③ 根据尾管服务人员指令座挂尾管挂继续大排量循环泥浆。
    ④ 按尾管服务人员指令进行脱手送入工具操作,泵入前置液、混泵1. 90g/cm水泥浆、固井泵用射孔液清洗固井管线内多余水泥浆,投入钻杆塞,灌入固井泵替浆。
    ⑤ 按尾管工程师指令进行尾管挂操作,起钻候凝。
   (2)技术措施及注意事项
    尾管下到设计深度后,100L / min 排量开泵打通,等返出正常后再缓慢提高排量,第一周循环时排量不高于 400L / min 环空返速,第二周排量最大为环空返速 0.8~1. 2m / s 左右循环至少 2 周,预计排量400~600L / min ,最大排量不超过800L/ min(按环空容积100% 附加,环空返速 0.8m /s ),尽可能开大排量循环(根据通井环空返速,做为依据,确定最大排量),将井眼循环干净。

    4  现场应用
    某井采用电磁流量计技术,与常规井相比,套管总重量较常规井减少约33% ,井筒体积减少50%以上,相关费用大幅减少。与相邻常规井相比,该井钻井工期缩短1. 2天,产量达到地质预期。 88.9mm尾管固井作业顺利,静止候凝88h后测固井质量,水泥浆返高满足了封固重叠段但不超过尾管挂的要求,固井质量优良,固井质量见图3

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    5  结   语
    针对88. 9mm 电磁流量计固井技术难点,进行了针对性研究,具体成果如下:
  (1)在固井循环时间、稳定器加放、水泥浆计量、重叠段设计、顶替也设计和口袋长度方面进行了针对性优化,设计了电磁流量计固井设计方案。
  (2)在附加量计算、监测,顶替时的管线清洗等方面进行了施工方案优化,确保了油管内无水泥浆混入。
  (3)设计了可接顶驱的井口水泥头,优化了电磁流量计油管悬挂组合,实现了水泥浆清刮干净和尾管悬挂组合的多项功能实现。

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