CN114856488A - 一种油田裂缝溶洞型超深井漏失回填水泥塞的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油田开采技术领域，具体涉及一种油田裂缝溶洞型超深井漏失回填水泥塞的施工方法。包括根据历史侧钻井的漏失点位置，设计侧钻点位置，并根据侧钻点位置设计水泥上塞面、水泥下塞面位置，得到水泥上塞面的设计深度H上塞面和水泥下塞面的设计深度H下塞面；计算光钻杆打水泥塞的下入深度H光钻杆；根据H光钻杆和H上塞面计算最大漏失量Mmax＝(H上塞面‑H光钻杆)×L井眼，得到允许的漏失范围为Q0～Mmax；下光钻杆至深度H光钻杆，按照钻杆排代体积进行灌浆，并实时核算漏失总量，使漏失总量在漏失范围内。能够更精确的控制回填注水泥塞的塞面位置，使注水泥塞的成功率大大提高，确保了井下安全。
Description
技术领域
本发明涉及油田开采技术领域，具体涉及一种油田裂缝溶洞型超深井漏失回填水泥塞的施工方法。
背景技术
随着西北油田稳油增气降本实施方案的推进，持续要求提质提速提效提产，为达到储油上产的目标，2020年西北油田持续加大主体区块及顺北工区老井储层的改造，侧钻井井位部署进一步增多。在施工侧钻井井筒作业时，无论是裸眼侧钻还是套管开窗侧钻井，都不可避免的会进行注水泥塞进行回填侧钻准备作业。
现有技术中，侧钻井在侧钻时需要通过回填水泥塞达到固井目的，在固井注、替浆完成以后，水泥塞在井内实现固井效果，方便侧钻，实现了回填水泥塞的成功率，但是，现有技术中，回填水泥塞仅凭借经验进行灌浆控制，而由于注水泥塞前井筒处于漏失及溢流同存的动态过程，仅凭借经验进行操作易导致回填注水泥塞的塞面位置过高或者过低，从而导致水泥塞强度不满足侧钻要求，甚至发生“插旗杆”的故障复杂，导致回填注水泥塞失败，目前工区漏失井回填注水泥塞一次成功率约30％，严重影响生产时效，增加井下风险。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种油田裂缝溶洞型超深井漏失回填水泥塞的施工方法，能够更精确的控制回填注水泥塞的塞面位置，使注水泥塞的成功率大大提高，确保了井下安全。
本发明提供一种油田裂缝溶洞型超深井漏失回填水泥塞的施工方法，其技术方案为：
根据历史侧钻井的漏失点位置，设计侧钻点位置，并根据所述侧钻点位置设计水泥上塞面、水泥下塞面位置，得到水泥上塞面的设计深度H上塞面和水泥下塞面的设计深度H下塞面；
计算光钻杆打水泥塞的下入深度H光钻杆；
根据H光钻杆和H上塞面计算最大漏失量Mmax＝(H上塞面-H光钻杆)×L井眼，得到允许的漏失范围为Q0～Mmax，其中，L井眼为井眼的单位容积，Q0为前置液与后置液的用量；
下光钻杆至深度H光钻杆，按照钻杆排代体积进行灌浆，并实时核算漏失总量，使所述漏失总量在漏失范围内。
较为优选的，所述H光钻杆＝H下塞面-L总-H下行，其中，H下塞面为水泥下塞面高度，L总为水泥塞的总长度，H下行为水泥浆的下行高度。
较为优选的，所述水泥塞的总长度L总＝L1+H下塞面-H套管，其中H套管为超深井套管的下深，L1为超深井套管的下深上方的水泥塞长度。
较为优选的，所述L1的计算包括：
根据超深井套管的下深H套管以及水泥塞下塞面H下塞面的数值计算超深井套管的下深H套管与水泥塞下塞面H下塞面之间水泥浆量Q1；
根据Q1和设计的水泥浆总量Q总量计算L1，L1＝(Q总量-Q1)/L套管，其中，L套管为套管的单位容积。
较为优选的，所述水泥浆的下行高度H下行＝Q钻杆/L井眼，其中，L井眼为井眼的单位容积，Q钻杆为光钻杆内容积。
较为优选的，所述水泥浆总量Q总量的计算包括：
获取水泥上塞面与超深井套管的下深H套管之间的井眼内容积Q1；
获取超深井套管的下深H套管与井底之间的井眼内容积Q2；
根据公式：Q总量＝Q1+Q2计算水泥浆总量Q总量。
较为优选的，所述实时核算漏失总量，使所述漏失总量在漏失范围内包括：
当所述漏失总量小于Q0时，增加每小时的灌浆量；
当所述漏失总量大于阈值M1时，减少每小时的灌浆量；
其中，2/3Mmax≤M1<Mmax。
较为优选的，所述漏失总量的核算包括：
监测环空液面高度和水眼液面高度，获取固井水泥浆出钻杆漏失量和起钻过程水眼及环空液面高度下降漏失量；
将环空补液量与固井水泥浆出钻杆漏失量、起钻过程水眼及环空液面高度下降漏失量之和作为漏失总量。
本发明的有益效果为：
1、在施工前根据历史侧钻井的漏失点位置，计算出可行的漏失范围，并将该漏失范围作为灌浆参考，对灌浆量进行调节，从而保证漏失总量满足漏失范围，达到降低井下风险，确保施工安全，提高打水泥塞成功率的目的。
2、计算光钻杆打水泥塞的下入深度，并基于光钻杆打水泥塞的下入深度计算漏失范围，从而进一步实现灌浆控制，能将注水泥塞前井筒处于漏失及溢流同存的动态过程考虑在内，精确量化控制灌浆过程，使最终得到的水泥上塞面和下塞面位置满足设计需求，从而保证水泥塞强度满足侧钻要求。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
图1为本发明提供的一种油田裂缝溶洞型超深井漏失回填水泥塞的施工方法，其流程如下：
根据历史侧钻井的漏失点位置，设计侧钻点位置，并根据所述侧钻点位置设计水泥上塞面、水泥下塞面位置，得到水泥上塞面的设计深度H上塞面和水泥下塞面的设计深度H下塞面；
计算光钻杆打水泥塞的下入深度H光钻杆；
根据H光钻杆和H上塞面计算最大漏失量Mmax＝(H上塞面-H光钻杆)×L井眼，得到允许的漏失范围为Q0～Mmax，其中，L井眼为井眼的单位容积，Q0为前置液与后置液的用量；
下光钻杆至深度H光钻杆，按照钻杆排代体积进行灌浆，并实时核算漏失总量，使所述漏失总量在漏失范围内。
较为优选的，所述H光钻杆＝H下塞面-L总-H下行，其中，H下塞面为水泥下塞面高度，L总为水泥塞的总长度，H下行为水泥浆的下行高度。
较为优选的，所述水泥塞的总长度L总＝L1+H下塞面-H套管，其中H套管为超深井套管的下深，L1为超深井套管的下深上方的水泥塞长度。
较为优选的，所述L1的计算包括：
根据超深井套管的下深H套管以及水泥塞下塞面H下塞面的数值计算超深井套管的下深H套管与水泥塞下塞面H下塞面之间水泥浆量Q1；
根据Q1和设计的水泥浆总量Q总量计算L1，L1＝(Q总量-Q1)/L套管，其中，L套管为套管的单位容积。
较为优选的，所述水泥浆的下行高度H下行＝Q钻杆/L井眼，其中，L井眼为井眼的单位容积，Q钻杆为光钻杆内容积。
较为优选的，所述水泥浆总量Q总量的计算包括：
获取水泥上塞面与超深井套管的下深H套管之间的井眼内容积Q1；
获取超深井套管的下深H套管与井底之间的井眼内容积Q2；
根据公式：Q总量＝Q1+Q2计算水泥浆总量Q总量。
较为优选的，所述实时核算漏失总量，使所述漏失总量在漏失范围内包括：
当所述漏失总量小于Q0时，增加每小时的灌浆量；
当所述漏失总量大于阈值M1时，减少每小时的灌浆量；
其中，2/3Mmax≤M1<Mmax。阈值M1可根据实际施工需求，选取Q0与 Mmax的某一数值，该数值并不局限于2/3Mmax。
较为优选的，所述漏失总量的核算包括：
监测环空液面高度和水眼液面高度，获取固井水泥浆出钻杆漏失量和起钻过程水眼及环空液面高度下降漏失量；
将环空补液量与固井水泥浆出钻杆漏失量、起钻过程水眼及环空液面高度下降漏失量之和作为漏失总量。
其中，为保证施工中各参数的获取与控制闭环，在进行施工前，需要对超深井进行数据采集，得到超深井的基本数据以及超深井套管的参数，其中超深井的基本数据包括井内液面高度H液面、钻井液的密度ρ钻井液、井底深度H深度以及设计侧钻点位置H侧钻，超深井套管的参数包括单个超深井套管的长度L、超深井套管的下深H套管以及套管内经Φ。另外，提前设计出水泥塞的上塞面H上塞面位置的数值，下塞面H下塞面的数值。
其中，井底压力P井底压力根据井内液面高度H液面、钻井液的密度ρ钻井液、井底深度H深度进行计算，具体为：
P井底压力＝ρ钻井液×g×(H深度-H液面)。
实施例二
为了进一步阐述本发明中的技术方案，本实施例中，根据西北油田某井(TP278CH)的数据作为实施例进行具体阐述。
原井TP278H井于2017年4月21日开钻，7月15日完钻，完钻井深6943m斜/6459.78m垂，完钻层位：奥陶系一间房组。期间三开目的层以 1.17g/cm3密度钻进至6926.50m时发生放空，漏失失返，放空井段 6926.5-6926.89m。后强钻至6943m完钻，钻完井过程中累计漏失1.17g/cm3的钻井液376.05m3。
TP278CH井于2020年10月26日09:00起油管110根，起油管以前进行全井平推压井，井眼内泥浆密度均为1.25g/cm3，井下一直处于漏失状况，固井前环空及水眼液面位置：1000m。
一、侧钻点设计
设计侧钻点位置为6373m，为下步套管开窗侧钻施工做准备。
1、固井施工方案的设计
1.1基本情况分析
本侧钻井漏失点在井底6925m，设计侧钻点6373m，因193.7mm套管下深6400.43m，下桥塞封隔风险大，因此采用平推法打悬空水泥塞固井进行开窗侧钻前准备工作。为保障水泥塞质量，设计水泥上塞面位置最低 6320m，下塞面最低6500m。
1.2基础数据
(1)井眼容积数据(裸眼段未测井径，按3％扩大率计算)
| 井段(m) | 段长(m) | 套管内径(mm) | 井眼单位容积(l/m) | 井眼内容积(m<sup>3</sup>) |
| 0-6320 | 6320 | 168.3-174.63 | 22.23-23.94 | 145.36 |
| 6320-6400 | 80 | 168.3 | 22.23 | 1.78 |
| 裸眼6400-6925 | 525 | 18.54 | 9.73 |
(2)钻具排代体积
3.5″钻杆壁厚9.35mm，内容积：3.87L/m，闭排：6.20L/m，开排：2.34L/m。
4.5″钻杆壁厚12.7mm，内容积：6.20L/m，闭排：10.26L/m，开排：4.06L/m。
(3)水泥浆稠化实验时间表
二、固井相关数据计算与施工设计量
(1)井底压力与当量密度计算
已知：液面高度1000m，井底6925m对应垂深6900m，钻井液密度 1.25g/cm3。
井底压力P＝ρ*g*H＝1.25*0.0098*(6900-1000)＝72.275MPa。
井筒当量密度＝井底压力/垂深/g＝72.275/6900/0.0098＝1.07g/cm3。
(2)水泥浆量的设计
侧钻点在6373m，最低塞面预留在6320m，6320-6925m井段泥浆总量为1.78+9.73＝11.51m3，假设6320m以下井段泥浆全部漏失，水泥浆也能够完全封固6320-6925m井段，满足侧钻要求，因此设计水泥浆量11.5m3。
计算光钻杆打水泥塞下入深度
①根据水泥浆量推算最低下塞面6500m以上水泥塞段。
已知：6400-6500m裸眼段水泥浆1.85m3，6500m以上套管内容积 22.23l/m。
6400m以上段水泥塞长度＝(11.5-1.85)/22.23*103＝434m。
即水泥塞段总高度为434+(6500-6400)＝534m。
②固井替浆完成后水泥浆下行高度。
设计注密度为1.88g/cm3水泥浆11.5m3；密度均为1.02g/cm3前置液、后置液各6m3；根据井眼压力情况，下入光钻杆钻具组合及长度情况计算在固井注、替浆完成后，泥浆的漏失量。通过计算当水泥浆全部替出光钻杆时，1000m-6925m当量密度与固井前井段当量密度基本一致，水泥浆下行主要原因是固井替浆完井口到1000m处4 1/2″钻杆内容积(6.2m3)这部分泥浆产生的液柱压力所导致。
因此水泥浆下行高度＝6.2/22.23*103＝279m。
通过①、②两点，确定光钻杆下入深度＝6500-534-279＝5687m。
(4)计算允许的漏失范围
①在5687m处注水泥11.5m3，水泥浆全部出光钻杆时初始水泥塞井段。
水泥下塞面位置：5687+11.5/22.23*103＝5687+517＝6204m
初始水泥浆分布井段为5687-6204m。
②当井底漏失水泥浆上塞面下行至6320m时，计算允许最大漏失量。
允许最大泥浆漏失量＝(6320-5687)*22.23/103＝14.07m3。
因此当漏失范围在6-14.07m3，水泥塞段都能封固6320-6500m井段，满足侧钻打水泥塞要求。
三、打水泥塞及探塞实际施工简况
(1)根据固井施工设计进行施工。下光钻杆至设计井深5687m，采用平推法固井：注前置液6.0m3，注水泥浆11.5m3，注后置液6m3，替密度 1.25g/cm3井浆30m3，施工排量0.7m3/min。固井注替过程施工完。
(2)开井进行起钻作业，起钻过程精细控制井筒压力。起钻过程按照钻杆排代体积进行灌浆，起钻，2h后测得环空液面在1050m，水眼液面高度900m，核算漏失量钻具水眼漏失6.51m3，环空上涨0.6m3，实际漏失量 5.91m3。后续起钻过程灌浆每小时多灌1m3(除钻具排代量外)，坚持每小时对水眼与环空液面进行监测，通过液面下降高度核算漏失量，控制井底压力，调整灌浆量。起钻6h后，累计多灌入4m3，环空及钻具水眼高度均在1000m附近波动，即漏失总量10.2m3。同时根据固井实验6h水泥浆初凝，后续按照钻具排代体积正常灌浆。后续起钻根据灌入量、排代体积、钻具水眼及环空液面高度核算漏失量，无继续漏失现象。
核算漏失量的方法为：
漏失总量＝固井水泥浆出钻杆漏失量+环空补液量(除排代体积)+起钻过程水眼及环空液面高度下降漏失泥浆量，根据该公式，可以算出本实施例的漏失总量为10.2m3。
为对本方法进行验证，将实际塞面与理论塞面进行比较，证明采用本方法回填的水泥塞能够满足施工要求，具体如下：
理论水泥上塞面＝5687+10.2/22.23*103＝6146m。
本方案回填水泥塞完成后，候凝48h后下钻探塞，实际上塞面6100m，与理论水泥上塞面6146m在允许的误差范围内，满足施工需求。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种油田裂缝溶洞型超深井漏失回填水泥塞的施工方法，其特征在于，包括：
根据历史侧钻井的漏失点位置，设计侧钻点位置，并根据所述侧钻点位置设计水泥上塞面、水泥下塞面位置，得到水泥上塞面的设计深度H上塞面和水泥下塞面的设计深度H下塞面；
计算光钻杆打水泥塞的下入深度H光钻杆；
根据H光钻杆和H上塞面计算最大漏失量Mmax＝(H上塞面-H光钻杆)×L井眼，得到允许的漏失范围为Q0～Mmax，其中，L井眼为井眼的单位容积，Q0为前置液与后置液的用量；
下光钻杆至深度H光钻杆，按照钻杆排代体积进行灌浆，并实时核算漏失总量，使所述漏失总量在漏失范围内。
2.根据权利要求1所述的油田裂缝溶洞型超深井漏失回填水泥塞的施工方法，其特征在于，所述H光钻杆＝H下塞面-L总-H下行，其中，H下塞面为水泥下塞面高度，L总为水泥塞的总长度，H下行为水泥浆的下行高度。
3.根据权利要求2所述的油田裂缝溶洞型超深井漏失回填水泥塞的施工方法，其特征在于，所述水泥塞的总长度L总＝L1+H下塞面-H套管，其中H套管为超深井套管的下深，L1为超深井套管的下深上方的水泥塞长度。
4.根据权利要求3所述的油田裂缝溶洞型超深井漏失回填水泥塞的施工方法，其特征在于，所述L1的计算包括：
根据超深井套管的下深H套管以及水泥塞下塞面H下塞面的数值计算超深井套管的下深H套管与水泥塞下塞面H下塞面之间水泥浆量Q1；
根据Q1和设计的水泥浆总量Q总量计算L1，L1＝(Q总量-Q1)/L套管，其中，L套管为套管的单位容积。
5.根据权利要求2所述的油田裂缝溶洞型超深井漏失回填水泥塞的施工方法，其特征在于，所述水泥浆的下行高度H下行＝Q钻杆/L井眼，其中，L井眼为井眼的单位容积，Q钻杆为光钻杆内容积。
6.根据权利要求4所述的油田裂缝溶洞型超深井漏失回填水泥塞的施工方法，其特征在于，所述水泥浆总量Q总量的计算包括：
获取水泥上塞面与超深井套管的下深H套管之间的井眼内容积Q1；
获取超深井套管的下深H套管与井底之间的井眼内容积Q2；
根据公式：Q总量＝Q1+Q2计算水泥浆总量Q总量。
7.根据权利要求1所述的油田裂缝溶洞型超深井漏失回填水泥塞的施工方法，其特征在于，所述实时核算漏失总量，使所述漏失总量在漏失范围内包括：
当所述漏失总量小于Q0时，增加每小时的灌浆量；
当所述漏失总量大于阈值M1时，减少每小时的灌浆量；
其中，2/3Mmax≤M1<Mmax。
8.根据权利要求1所述的油田裂缝溶洞型超深井漏失回填水泥塞的施工方法，其特征在于，所述漏失总量的核算包括：
监测环空液面高度和水眼液面高度，获取固井水泥浆出钻杆漏失量和起钻过程水眼及环空液面高度下降漏失量；
将环空补液量与固井水泥浆出钻杆漏失量、起钻过程水眼及环空液面高度下降漏失量之和作为漏失总量。
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2022
- 2022-02-25 CN CN202210176924.1A patent/CN114856488A/zh active Pending
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