CN113958264A - 使用膨胀式尾管悬挂器的砂砾岩致密油水平井钻井方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种使用膨胀式尾管悬挂器的砂砾岩致密油水平井钻井方法，包括：采用第一预设尺寸钻头钻至第一预设深度，安装表层套管以封固易漏表层，表层套管位于第一深度井眼的顶端且与第一深度井眼间；采用第二预设尺寸钻头钻至第二预设深度，安装技术套管以封隔油井中部以上常压地层，技术套管位于表层套管下部；采用第三预设尺寸钻头钻至第三预设深度，安装接有膨胀式尾管悬挂器的油层套管，并控制膨胀式尾管悬挂器进行实现悬挂和密封。通过将膨胀式尾管悬挂器应用于小三开井身结构，对尾管悬挂器进行打压膨胀，解决了常规尾管悬挂器存在的提前坐封、尾管与套管间环空漏失等问题，增大了内通径，保证了小间隙井中尾管的顺利下入。
Description
技术领域
本发明涉及非常规油气钻探开发技术领域，特别涉及一种使用膨胀式尾管悬挂器的砂砾岩致密油水平井钻井方法。
背景技术
继美国页岩气革命之后，致密油成为非常规油气勘探开发的又一热点。受国际市场原油价格下降影响，全产业链降本增效对复杂砂砾岩油气勘探开发提出了更高要求。砂砾岩致密油藏常表现为油藏埋藏较深、储层非均质性强、天然裂缝不发育和地层压力系统复杂等特点，小三开井身结构为复杂砂砾岩致密油藏的开发提供了新思路，但由于常规钻完井结构中，尾管悬挂器本体内径较小，在小三开井身结构下可能影响钻具的下入，难以满足后续采油和作业需求。此外，在恶劣井况条件下，常规尾管悬挂器经常出现实现悬挂和密封/坐封失效、固井质量差引起气窜等问题。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种使用膨胀式尾管悬挂器的砂砾岩致密油水平井钻井方法，通过膨胀式尾管悬挂器，应用于小三开井身结构，通过对尾管悬挂器进行打压膨胀，解决了常规尾管悬挂器存在的提前坐封、尾管与套管间环空漏失等问题，增大了内通径，降低了套管及封隔器的成本，降低了事故发生概率，保证了小间隙井中尾管的顺利下入。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种使用膨胀式尾管悬挂器的砂砾岩致密油水平井钻井方法，包括如下步骤：
采用第一预设尺寸钻头钻至第一预设深度，安装表层套管以封固易漏表层，并安装井口装置，所述表层套管位于第一深度井眼的顶端且与所述第一深度井眼间；
采用第二预设尺寸钻头钻至第二预设深度，安装技术套管以封隔油井中部以上常压地层，所述技术套管位于所述表层套管下部；
采用第三预设尺寸钻头钻至第三预设深度，安装接有膨胀式尾管悬挂器的油层套管，并控制所述膨胀式尾管悬挂器进行实现悬挂和密封。
进一步地，所述控制所述膨胀式尾管悬挂器进行实现悬挂和密封，包括：
对所述膨胀式尾管悬挂器进行打压处理，控制所述膨胀式尾管悬挂器的膨胀管本体通过设置于其外壁的密封橡胶套与所述技术套管实现密封和实现悬挂和密封；
其中，控制所述膨胀管本体与所述密封橡胶套的压力保持在第一预设压力值。
进一步地，所述第一预设压力值为50Mpa。
进一步地，所述下接有膨胀式尾管悬挂器的油层套管，包括：
将所述油层套管接所述膨胀式尾管悬挂器，送入井内；
控制所述油层套管移动至设计井深，确定实现悬挂和密封位置，并连接地面泵车及加压管线，并进行加压管线试压；
使管柱悬持到设计值，并保持悬重；
控制所述膨胀式尾管悬挂器加压实现悬挂和密封；
卸加压管线，接方钻杆循环；
判断丢手成功，完成施工。
进一步地，所述控制所述膨胀式尾管悬挂器加压实现悬挂和密封，包括：
对所述膨胀式尾管悬挂器缓慢加压至第二预设压力值，并使所述第二预设压力值保持稳定第一预设时间长度；
对所述膨胀式尾管悬挂器缓慢加压至第三预设压力值，观察钻具悬重缓慢下降第一预设拉力值，再缓慢上提所述管柱，直至压力降为0。
进一步地，所述第二预设压力值为20MPa；
所述第三预设压力值为30MPa；
所述第一预设时间长度为5min；
所述第一预设拉力值为50kN。
进一步地，所述将所述油层套管接所述膨胀式尾管悬挂器之后，还包括：
对所述膨胀式尾管悬挂器进行外观检查。
进一步地，所述安装技术套管封隔中部以上常压地层之后，还包括：
通过井口套管头向所述技术套管和所述表层套管间环空打预设长度的泥浆。
进一步地，所述安装接有膨胀式尾管悬挂器的油层套管之后，还包括：
采用韧性水泥浆对所述油层套管进行水泥封固。
本发明实施例的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
通过膨胀式尾管悬挂器，应用于小三开井身结构，通过对尾管悬挂器进行打压膨胀，解决了常规尾管悬挂器存在的提前坐封、尾管与套管间环空漏失等问题，增大了内通径，降低了套管及封隔器的成本，降低了事故发生概率，保证了小间隙井中尾管的顺利下入。
附图说明
图1是现有技术中的卡瓦式小三开水平井井身结构与相应地质结构示意图；
图2是本发明实施例提供的使用膨胀式尾管悬挂器的砂砾岩致密油水平井钻井方法流程图；
图3是本发明实施例提供的使用膨胀式尾管悬挂器的小三开水平井井身结构与相应地质结构示意图。
附图标记：
1、第一深度井眼，2、第二深度井眼，3、第三深度井眼，4、表层套管，5、技术套管，6、油层套管，7、卡瓦式尾管悬挂器，8、膨胀管式尾管悬挂器，9、膨胀管，10、上层套管，11、密封橡胶套。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
图1是现有技术中的卡瓦式小三开水平井井身结构与相应地质结构示意图。
如图1所示，砂砾岩致密油藏E地层煤层及底部砾石发育，地层承压能力低于1.3，易发生井漏。F地层为压力过渡带，其上部地层为常压地层，下部储层I为异常高压地层。储层I组地层压力系数由1.0升高至1.63，砂砾岩粒径大，储层非均质性强且两向地应力差异大，孔隙压力高于中部漏失压力。
图2是本发明实施例提供的使用膨胀式尾管悬挂器的砂砾岩致密油水平井钻井方法流程图。
图3是本发明实施例提供的使用膨胀式尾管悬挂器的小三开水平井井身结构与相应地质结构示意图。
请参照图2和图3，针对上述典型的复杂砂砾岩致密油藏地层压力特征，为使钻完井过程安全可控，保证砂砾岩致密油安全高效开发，本发明实施例提供了一种使用膨胀式尾管悬挂器8的砂砾岩致密油水平井钻井方法，包括如下步骤：
S100，采用第一预设尺寸钻头钻至第一预设深度，安装表层套管4以封固易漏表层，并安装井口装置，表层套管4位于第一深度井眼的顶端且与第一深度井眼间。
可选的，第一预设尺寸为φ381.0mm。第一预设深度为500m，表层套管4尺寸为φ273.1mm。
步骤S100采用φ381.0mm钻头钻至500m深度，即第一深度井眼1，安装φ273.1mm表层套管4以封固易漏表层，并安装井口装置，表层套管4位于井眼顶端且与井眼间采用水泥环封固。其中，表层套管4串贯穿地表疏松层及易漏地层。
S200，采用第二预设尺寸钻头钻至第二预设深度，即第二深度井眼2，安装技术套管5封隔油井中部以上常压地层，技术套管5位于表层套管4下部。
可选的，第二预设尺寸为φ241.3mm，第二预设深度为2650m井深，技术套管5尺寸为φ193.7mm。
步骤S200为采用φ241.3mm钻头钻至2650m井深，安装φ193.7mm技术套管5封隔中部以上常压地层，技术套管5位于表层套管4下部，与表层套管4和井壁封固有技套水泥环，技术套管5水泥浆返至1935m井深，为保护中上部易漏地层并有效封固井口，通过井口套管头向技术套管5和表层套管4间环空打700m泥浆。其中，技术套管5串贯穿中部以上常压地层。
S300，采用第三预设尺寸钻头钻至第三预设深度，即第三深度井眼3，安装接有膨胀式尾管悬挂器8的油层套管6，并控制膨胀式尾管悬挂器8进行实现悬挂和密封。
可选的，第三预设尺寸φ165.1mm，第三预设深度为4978m最终井深，其中水平段为1200m，油层套管6为127.0mm。
步骤S300采用φ165.1mm钻头钻至4978m最终井深(水平段长1200m)，安装φ127.0mm油层套管6，进行固井注水泥作业，当注水泥作业完成时，采用膨胀式尾管悬挂器8实现悬挂和密封后固井，水泥返至2450m井深。
针对致密砂砾岩油藏埋藏较深、地层压力系统复杂等特征，采用小三开井身结构，配合使用膨胀式尾管悬挂器8增大系统内有效流动通径。
与使用常规悬挂器钻完井结构相比，膨胀式尾管悬挂器8的钻完井结构无卡瓦、液缸等机构，结构简单。打压膨胀后膨胀管9本体外侧密封橡胶套11与上层套管10紧紧锚固，提高尾管与上层套管10环空的密封性能。此外，膨胀后悬挂器内径与上层套管10内径相近，显著增大内通径。使用膨胀式尾管悬挂器8在有效解决常规尾管悬挂器可能遇到的提前坐封、尾管和套管间环空漏失问题的基础上，削减使用封隔器的成本，有效保证小间隙井中尾管的顺利下入。其中，上层套管10为技术套管5的底部。
进一步地，步骤S300中，控制膨胀式尾管悬挂器8进行实现悬挂和密封，包括：
对膨胀式尾管悬挂器8进行打压处理，控制膨胀式尾管悬挂器8的膨胀管9本体通过设置于其外壁的密封橡胶套11与技术套管5实现密封和实现悬挂和密封；其中，控制膨胀管9本体与密封橡胶套11的压力保持在第一预设压力值。
具体的，第一预设压力值为50Mpa。当膨胀管9本体与密封橡胶套11的压力第一预设压力值保持在50Mpa时，膨胀管9可向油层套管6提供的悬挂力可达到1000kN，满足了油井钻探开采过程所需要的悬挂力。
在本发明实施例的一个具体实施方式中，步骤S300中，安装接有膨胀式尾管悬挂器8的油层套管6，可以具体包括：
S310，将尺寸为φ127.0mm的油层套管6接膨胀式尾管悬挂器8，送入井内。
S320，控制油层套管6安装至设计井深，确定实现悬挂和密封位置，并连接地面泵车及加压管线，并进行加压管线试压。
S330，使管柱悬持到设计值，并保持悬重。
S340，控制膨胀式尾管悬挂器8加压实现悬挂和密封。
进一步地，步骤S340中，控制膨胀式尾管悬挂器8加压实现悬挂和密封，包括：
对膨胀式尾管悬挂器8缓慢加压至第二预设压力值，并使第二预设压力值保持稳定第一预设时间长度；
对膨胀式尾管悬挂器8缓慢加压至第三预设压力值，观察钻具悬重缓慢下降第一预设拉力值，再缓慢上提管柱，直至压力降为0。
进一步地，第二预设压力值为20MPa；第三预设压力值为30MPa；第一预设时间长度为5min；第一预设拉力值为50kN。
采用膨胀式尾管悬挂器8连接第三开次φ127mm套管，通过使膨胀管9在加压状态下膨胀挤压密封橡胶套11使油层套管6与技术套管5实现锚固。
S350，卸加压管线，接方钻杆循环。
S360，判断丢手成功，完成施工。
上述方法采用膨胀式尾管悬挂器8的小三开水平井井身结构，依靠打压膨胀的方式使膨胀式尾管悬挂器8与上层套管10通过挤压橡胶套实现密封实现悬挂和密封。相较于常规采用卡瓦式尾管悬挂器7的井身结构，采用膨胀式尾管悬挂器8的小三开井身结构无多余的外露部件，最大程度拓展套管内有效通径的同时，降低悬挂器损坏风险。同时，采用膨胀式尾管悬挂器8的小三开井身结构打压实现悬挂和密封操作简单可控，有效解决下套管过程中卡瓦式尾管悬挂器7提前实现悬挂和密封问题。此外，采用膨胀式尾管悬挂器8的小三开井身结构通过挤压橡胶套实现下部套管与上部套管间的密封，有效降低后续由于固井不合格造成的气窜等风险。
其中，“小三开”主要针对“常规三开”井身结构而言。
常规三开井身结构通常指：一开采用φ444.5mm钻头安装φ339.7mm表层套管；二开采用φ311.2mm钻头安装φ244.5mm技术套管；三开采用φ215.9mm钻头安装φ139.7mm油层套管
小三开井身结构通常指：一开采用φ381.0mm钻头安装φ273.1mm表层套管；二开采用φ241.3mm钻头安装φ193.7mm技术套管；三开采用φ165.1mm钻头安装φ127.0mm油层套管。
具体的，将油层套管6接膨胀式尾管悬挂器8之后，还可包括：对膨胀式尾管悬挂器8进行外观检查。
进一步地，安装技术套管5封隔中部以上常压地层之后，还包括：通过井口套管头向技术套管5和表层套管4间环空打预设长度的泥浆。
在一开和二开采用常规水泥环封固的同时，通过井口套管头向技术套管5和表层套管4间环空打一段泥浆，而三开则采用膨胀式尾管悬挂器8悬挂密封，悬挂器的悬挂功能和封隔功能统一且采用采用膨胀管机械加压膨胀实现悬挂和密封与挤压膨胀管外橡胶环的复合悬挂密封。
将多层套管结构中表层套管4和技术套管5从外向内依次下入所述油井并用水泥固井，将油层套管6下入技术套管5内部，通过尾管悬挂器实现悬挂和密封并固井在油层套管6内。
此外，安装接有膨胀式尾管悬挂器8的油层套管6之后，还包括：采用韧性水泥浆对油层套管6进行水泥封固，保证水泥石受挤压不发生破坏的同时，满足后续分段压裂对水泥石性能的要求。
上述使用膨胀式尾管悬挂器8的砂砾岩致密油水平井钻井方法，该钻完井结构采用小三开井身结构，配合采用膨胀式尾管悬挂器8。该钻完井结构在有效解决常规三开钻完井结构可能遇到的提前坐封、尾管和套管间环空漏失等问题的基础上，削减套管及封隔器成本，减少事故复杂发生，并有效保证小间隙井中尾管的顺利下入。
本发明实施例旨在保护一种使用膨胀式尾管悬挂器的砂砾岩致密油水平井钻井方法，包括如下步骤：采用第一预设尺寸钻头钻至第一预设深度，安装表层套管以封固易漏表层，并安装井口装置，表层套管位于第一深度井眼的顶端且与第一深度井眼间；采用第二预设尺寸钻头钻至第二预设深度，安装技术套管以封隔油井中部以上常压地层，技术套管位于表层套管下部；采用第三预设尺寸钻头钻至第三预设深度，安装接有膨胀式尾管悬挂器的油层套管，并控制膨胀式尾管悬挂器进行实现悬挂和密封。上述技术方案具备如下效果：
通过膨胀式尾管悬挂器，应用于小三开井身结构，通过对尾管悬挂器进行打压膨胀，解决了常规尾管悬挂器存在的提前坐封、尾管与套管间环空漏失等问题，增大了内通径，降低了套管及封隔器的成本，降低了事故发生概率，保证了小间隙井中尾管的顺利下入。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (9)
1.一种使用膨胀式尾管悬挂器的砂砾岩致密油水平井钻井方法，其特征在于，包括如下步骤：
采用第一预设尺寸钻头钻至第一预设深度，安装表层套管以封固易漏表层，并安装井口装置，所述表层套管位于第一深度井眼的顶端且与所述第一深度井眼间；
采用第二预设尺寸钻头钻至第二预设深度，安装技术套管以封隔油井中部以上常压地层，所述技术套管位于所述表层套管下部；
采用第三预设尺寸钻头钻至第三预设深度，安装接有膨胀式尾管悬挂器的油层套管，并控制所述膨胀式尾管悬挂器进行实现悬挂和密封。
2.根据权利要求1所述的使用膨胀式尾管悬挂器的砂砾岩致密油水平井钻井方法，其特征在于，所述控制所述膨胀式尾管悬挂器进行实现悬挂和密封，包括：
对所述膨胀式尾管悬挂器进行打压处理，控制所述膨胀式尾管悬挂器的膨胀管本体通过设置于其外壁的密封橡胶套与所述技术套管实现密封和实现悬挂和密封；
其中，控制所述膨胀管本体与所述密封橡胶套的压力保持在第一预设压力值。
3.根据权利要求2所述的使用膨胀式尾管悬挂器的砂砾岩致密油水平井钻井方法，其特征在于，
所述第一预设压力值为50Mpa。
4.根据权利要求1所述的使用膨胀式尾管悬挂器的砂砾岩致密油水平井钻井方法，其特征在于，所述安装接有膨胀式尾管悬挂器的油层套管，包括：
将所述油层套管接所述膨胀式尾管悬挂器，送入井内；
控制所述油层套管移动至设计井深，确定实现悬挂和密封位置，并连接地面泵车及加压管线，并进行加压管线试压；
使管柱悬持到设计值，并保持悬重；
控制所述膨胀式尾管悬挂器加压实现悬挂和密封；
卸加压管线，接方钻杆循环；
判断丢手成功，完成施工。
5.根据权利要求4所述的使用膨胀式尾管悬挂器的砂砾岩致密油水平井钻井方法，其特征在于，所述控制所述膨胀式尾管悬挂器加压实现悬挂和密封，包括：
对所述膨胀式尾管悬挂器缓慢加压至第二预设压力值，并使所述第二预设压力值保持稳定第一预设时间长度；
对所述膨胀式尾管悬挂器缓慢加压至第三预设压力值，观察钻具悬重缓慢下降第一预设拉力值，再缓慢上提所述管柱，直至压力降为0。
6.根据权利要求5所述的使用膨胀式尾管悬挂器的砂砾岩致密油水平井钻井方法，其特征在于，
所述第二预设压力值为20MPa；
所述第三预设压力值为30MPa；
所述第一预设时间长度为5min；
所述第一预设拉力值为50kN。
7.根据权利要求4所述的使用膨胀式尾管悬挂器的砂砾岩致密油水平井钻井方法，其特征在于，所述将所述油层套管接所述膨胀式尾管悬挂器之后，还包括：
对所述膨胀式尾管悬挂器进行外观检查。
8.根据权利要求1所述的使用膨胀式尾管悬挂器的砂砾岩致密油水平井钻井方法，其特征在于，所述安装技术套管封隔中部以上常压地层之后，还包括：
通过井口套管头向所述技术套管和所述表层套管间环空打预设长度的泥浆。
9.根据权利要求1所述的使用膨胀式尾管悬挂器的砂砾岩致密油水平井钻井方法，其特征在于，所述安装接有膨胀式尾管悬挂器的油层套管之后，还包括：
采用韧性水泥浆对所述油层套管进行水泥封固。
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| CN202110784848.8A CN113958264A (zh) | 2021-07-12 | 2021-07-12 | 使用膨胀式尾管悬挂器的砂砾岩致密油水平井钻井方法 |
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|---|---|
| CN113958264A true CN113958264A (zh) | 2022-01-21 |
Family
ID=79460330
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110784848.8A Pending CN113958264A (zh) | 2021-07-12 | 2021-07-12 | 使用膨胀式尾管悬挂器的砂砾岩致密油水平井钻井方法 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN113958264A (zh) |
-
2021
- 2021-07-12 CN CN202110784848.8A patent/CN113958264A/zh active Pending
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