壁面剪应力在油田固井中的实践与应用论文

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1、壁面剪应力在油田固井中的实践与应用论文摘要：固井工程是一项应用工程，是建井过程中的重要环节，它直接影响钻井周期和建井成本，以及油田开发方案的实施。深井、超深井的井下地质条件非常复杂，对固井质量有许多不利的因素，在井下条件确定的情况下，决定性的因素是环空流动的壁面剪应力，它是影响顶替效率的主要因素。关键词：壁面剪应力固井质量顶替效率偏心环空1影响ⅹⅹ油田固井质量主要原因分析顶替不完全.freelmd——套管直径，mmΔp——水泥浆流动的摩擦阻力，paL——水泥浆封固段长度，m理论上讲，当τpa.s,.freelm，井径扩大率144.55％。封固段平均井径317.78

2、mm，井径扩大率47.19％。钻井周期较长是造斜段井径扩大的一个重要原因之一。目前所实施的定向井，设计及实际井斜在30度左右，套管居中较困难，从固井角度来讲对于实现良好的顶替效率有一定的困难。5.2管串结构及封固要求①油层套管（延长油田也称为技术套管）采用139.7mm套管，不采用复合套管，其特点是套管与井壁环空间隙下大上小，对于固井而言其优点是增加了水泥环的厚度，增强了水泥环的强度，而其缺点也比较明显，对原始井眼的质量和下完套管的环空净化要求更高，否则极易在替浆过程中环空堵塞，造成固井失败。②油层封固段较长，井身结构的井其长度在600-800米之间。延长组油田西

3、浅东深，油气藏埋藏浅，延长组西区水泥浆返至地面，东部返深200米以上，延安组就不同了，属于深井，壁面剪应力较大，是一个不可忽视的环节。5.3施工设计要求及措施针对专家提出的影响固井质量的因素，固井施工设计中明确了如下措施：①管柱居中必须进行校核，直井或直井段居中度必须合适，定向井段居中度不能达到时，每根套管加一根扶正器，并校核居中度，以备设计水泥浆性能作参考。②前置液设计，根据延长油田固井特点只涉及三段。第一段为固井前调整部分原井浆，密度低于原井浆0.4g/cm3左右，粘度调至低于50s，段长400-600米；第二段为10-20％的水玻璃钻井液溶液或清水溶液，段长

4、200米左右；第三段为施工药水，段长100米左右。低粘切钻井液的使用，实际上改变了原井浆的触变性能，基本保证了前置液在环空中处于紊流状态，确保了油气层段的紊流接触时间，同时即使不能完全顶替原井浆，但也可以达到稀释作用，为提高水泥浆顶替创造条件。③延长油田水泥浆结构设计：加重钻井液前置液+漂注低密度+加砂水泥浆。④水泥浆设计性能设计：引入壁面剪应力以后，如何通过水泥浆性能设计来提高环空摩擦阻力是水泥浆设计所追求的，当井斜和井径较大井眼条件较差时，在施工安全的情况下，必须适当调整其性能，满足最大井径下的顶替效率。漂珠低密度水泥浆性能为，密度1.35-1.50g/cm3

5、之间任意可调，流变性能设计：n=0.3-0.5k=1.0-3.0；浆体稳定性：上中下密度小于0.01g/cm3；稠化时间：大于施工时间90—120分钟；失水：小于100ml；自由液：直井段控制在2.0ml以内，斜井段控制为零。流动的壁面剪应力大于20pa；加砂水泥浆性能为，密度1.85-1.90g/cm3；流变性能设计：n=0.3-0.5k=1.0-3.0；初始稠度：15-30Bc；稠化时间：大于施工时间30-60分钟；失水：小于50ml；自由液：直井段控制在2.0ml以内，斜井段控制为零。流动的壁面剪应力大于25pa。⑤施工参数：由于目前的井身结构和管串结构在固

6、井施工过程中，内外压差较大，（U）型管效应非常突出，水泥浆在215.9mm与139.7mm环空内下段时，环空返出的排量不能有效控制，但其返出排量不得大于钻井过程的环空返速或下入套管后实际最大排量，否则要适当调整漂注水泥浆和加砂水泥浆的段长，同时顶替的施工排量必须满足最大井径和最小井径下壁面剪应力至少大于15pa。⑥固井设备要求：井眼较大时，注灰后期实际上已是顶替过程，因此必须考虑水泥车的注灰排量能力，要求注灰最大排量大于301/s。防止由于“U”型管效应造成前置液在同一井段驻留较长的时间而损坏井壁。⑦防水泥浆油气侵措施：钻井液的密度必须保证油气上窜速度小于30m/

7、h。施工过程中，必须保证全过程环空的当量密度不得低于钻井液的密度。施工结束后的压力补偿：尾管悬挂采用循环压力补偿法，常规固井采用环空加回压来补偿。6结论及认识通过该项技术的室内评价和现场试验，得到：①以固井水泥浆壁面剪应力设计水泥浆的流变性能比紊流顶替设计水泥浆流变性能更具有较大排量范围，更能适应更多的井径范围和井斜，实际上是降低了对井眼的要求。②提高顶替效率必须和防油气浸相结合，顶替效率的提高必然会降低水泥浆的防油气浸的能力，量化处理好二者的关系是提高油气层固井质量的重要因素。③固井施工工艺对于固井施工安全和保证固井质量至关重要，必须坚持使用平衡压力固井技术、降

8、低油气浸的