CN1211564C

CN1211564C - 一种单级双封固井方法

Info

Publication number: CN1211564C
Application number: CN 02122492
Authority: CN
Inventors: 王永松; 蔡久能; 房恩楼; 訾世龙; 李邦和; 王同友
Original assignee: China Oilfield Services Ltd
Current assignee: China Oilfield Services Ltd
Priority date: 2002-06-04
Filing date: 2002-06-04
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2022-06-04
Also published as: CN1410650A

Abstract

本发明涉及一种单级双封固井方法，采用单级固井程序先后注入至少两段水泥浆，相邻段水泥浆之间采用中间液分隔，并顶替该水泥浆返到环形空间的预定位置，侯凝封固；其中，该顶替水泥浆返到环形空间预定位置的方法，采用双速替泥浆方法，高速时水泥浆环空返速大于1.2米/秒，低速时小于0.2米/秒。采用本发明的方法，可利用单级固井的设备达到双级或多级固井的效果，从而省去了加分级箍的施工程序缩短了施工时间，简化了固井程序，减少固井了成本，为边际油田的开发提供了有利条件。

Description

一种单级双封固井方法

所属领域

本发明涉及一种井眼或井的密封或封隔，具体的讲是一种单级双封固井方法。

背景技术

随着世界石油资源日渐贫乏，勘探开发边际油田已成为当前石油界的共识，然而高额的开发成本，尤其近年来石油价格的持续低迷，更加制约了边际油田的开发，因此如何降低开发成本已成为当前石油界首要解决的课题。而固井是油气井建井过程中的一个重要环节。在固井时要消耗大量的钢材及水泥，据统计生产井的固井成本要占全井成本的10％-25％甚至更多。因此，如何简化固井工艺，降低固井成本是降低石油开发成本的关键。

目前，常用的固井方法是将配好的水泥浆注入套管中，水泥浆经套管下的浮鞋返入套管与井壁间的环形空间内，并将钻井液替出，待水泥浆凝固后即达到固井目的。但当井眼达到一定的深度或井底较为松软、承载能力差时，采用上述常规固井方法则会因注入的水泥浆压强过大而导致压漏地层，而无法固井。在固井工程中，通常采用双级或多级固井方法来解决上述问题。双级固井是在套管间加上分级箍，水泥浆注入后返入分级箍以下底环形空间内，等待该环形空间内下段的水泥凝固后，投入开孔塞，打开分级箍并在分级箍内形成封隔，将上下套管隔开；后续注入二级水泥浆通过分级箍上的开口返入分级箍以上的环形空间内，进行二级固井。然后再将分级箍内的封塞钻掉，并进行刮管作业将管壁残留的水泥刮干净，使套管上下贯通。这样，由于返入的环形空间下段的水泥浆相对来说较少，避免了压漏地层的现象。当环形空间内的一级水泥浆固化后，即在环形空间的下段形成坚固的支撑，足以承载后续注入的二级水泥浆的压强，也不会压漏地层。根据井深和地层情况还可通过加多个分级箍来进行多级固井，来避免压漏地层或地层塌陷。

上述常用的双级固井或多级固井方法存在有如下缺陷：

(1)由于需在套管间增加分级箍，不但增加了固井工艺步骤和施工时间，而且由于该分级箍的价格较高，提高了固井的成本。

(2)由于二级水泥浆的注入依赖于一级水泥浆的凝固，因此在固井过程中，需等待一级水泥浆固化后才能注入二级水泥浆，该一级水泥浆的候凝时间通常在24小时左右，从而极大了降低了固井效率，增加了固井成本。

(3)在固井完成后，还要有钻分级箍内的封塞和刮管作业，从而增加了固井程序，增加了固井时间。

因此，有必要提供一种新型的固井方法，以克服现有固井方法的不足，进一步降低成本。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种单级双封固井方法，利用单级固井的设备达到双级或多级固井的效果，简化固井程序，减少固井成本。

本发明的目的是采用如下技术方案来实现的，一种单级双封固井方法，采用单级固井程序先后注入至少两段水泥浆，相邻段水泥浆之间采用中间液分隔，并顶替该水泥浆返到环形空间的预定位置，侯凝封固，其中，该顶替水泥浆返到环形空间预定位置的方法，可采用双速替泥浆方法，高速时水泥浆环空返速大于1.2米/秒，低速时小于0.2米/秒。

在本发明中，前置水泥浆的稠化时间设定在井底循环温度下接近平均施工时间，选取水泥浆的化验配方时，优先考虑后置浆的稠化时间。

在本发明中，中间液量采用全裸眼平均环容为经验系数，反算中间液量。

上述计算出的中间液量通过电测井径值加以校核。

本发明的中间液量可通过如下公式获得：

α＝{[Va×(Li+Ll+Lt)×10^-3-(Vl+Vt)]÷Vi}×100％-1

其中：α：中间液按标准环容附加量％

Va：全井裸眼平均环空每米容积L/m；

Li：中间液封固长度m；

Ll：前置水泥浆封固长度m；

Lt：后置水泥浆封固长度m；

Vl：后置水泥浆领浆封固段环空附加后的总体积m³；

Vt：后置水泥浆尾浆封固段环空附加后的总体积m³；

Vi：中间液所在区域环空的理论总体积m³；

本发明所采用的中间液应具有对套管无腐蚀、对地层无污染、与水泥浆有良好的相容性，易顶替性。

本发明于注入前置水泥浆之前可先注入前置液，保证对整个裸眼环形空间的有效冲洗隔离。

本发明的方法可通过如下步骤来实现：

A、向套管内注入足够量的前置液；

B、释放底塞；

C、混注前置水泥浆；

D、注入中间液；

E、混合并注入后置水泥浆；

F、释放顶塞；

G、替尾水及顶替水泥浆返至预定位置；

H、侯凝。

本发明的方法也可通过如下步骤来实现：

A、释放底塞；

B、向套管内注入足够量的前置液；

C、混注前置水泥浆；

D、注入中间液；

E、混合并注入后置水泥浆；

F、释放顶塞；

G、替尾水及顶替水泥浆返至预定位置；

H、侯凝。

本发明的效果是显著的，其一，由于本发明采用一次注入前置水泥浆和后置水泥浆的固井方法，不需要分级箍，从而省去了加分级箍的施工程序缩短了施工时间。可节约至少10个小时的钻机时间。

其二，利用本发明的方法可不用象现有的双级固井方法那样等待一级水泥浆的凝固，从而省去了候凝时间，可节约24小时的钻机时间。

其三，本发明省去了钻分级箍内的封隔和刮管作业，简化了固井程序，又可节约24小时的钻机时间。

另外，由于本发明中，采用公式法来确定中间液量，使固井质量到达一级保优，二级到位并质量合格，为安全施工、油田后期开发创造了极大的经济价值。

因此，利用本发明的固井方法，可累计节约62小时的钻机时间，极大的降低了固井成本。

附图说明

图1 本发明固井后封固结构示意图。

具体实施方式

本发明的单级双封固井方法，主要是采用单级固井程序先后注入至少两段水泥浆，相邻段水泥浆之间采用中间液分隔，并顶替该水泥浆返到环形空间的预定位置，侯凝封固。如图1所示，封固后，前置水泥浆1封固于上部套管鞋附近井眼，而后置水泥浆2封固于油气层，中间环空采用比重较轻的中间液3填充。由于本发明的两段水泥浆之间采用了比重较轻的中间液3填充，因此，井内环空的静液柱压力大大减小，避免了单级固井容易压漏底层的现象。而与传统的双级固井相比，由于本发明采用单级固井的程序，一次注入两段水泥浆，不需要在套管中加分级箍，也不需在二级固井时在分级箍内设置封塞，省去了后续的钻分级箍和刮管作业，因此，简化了施工程序，缩短了施工时间，极大地降低了固井成本。

在本发明中，为保证两段水泥浆的返到预定的位置，中间液量采用全裸眼平均环容为经验系数，反算中间液量。计算出的中间液量可通过电测井径值加以校核。

中间液量可通过如下公式获得：

α＝{[Va×(Li+Ll+Lt)×10^-3-(Vl+Vt)]÷Vi}×100％-1

其中：α：中间液按标准环容附加量％

Va：全井裸眼平均环空每米容积L/m；

Li：中间液封固长度m；

Ll：前置水泥浆封固长度m；

Lt：后置水泥浆封固长度m；

Vl：后置水泥浆领浆封固段环空附加后的总体积m³；

Vt：后置水泥浆尾浆封固段环空附加后的总体积m³；

Vi：中间液所在区域环空的理论总体积m³；

由于在该中间液量的公式计算中，考虑了前置水泥浆返高的各种因素，如中间液、后置水泥浆领浆、后置水泥浆尾浆。并且排除了表面现象，如果出于对产层或重点层段封固效果的考虑，适当增加前置水泥浆、后置水泥浆的附加量并不影响前置水泥浆的返高。因此由此所确定的前置水泥浆的返高无一不是合格的。

在本发明中，所采用的中间液应具有对套管无腐蚀、对地层无污染、与水泥浆有良好的相容性，易顶替性。

为保证有足够的优质前置水泥浆返至预定位置，于注入前置水泥浆之前可先注入前置液，保证对整个裸眼环形空间的有效冲洗隔离，确保水泥浆与地层、套管交界面上的良好胶结。

在本发明中，顶替水泥浆返到环形空间预定位置的方法，可采用双速替泥浆方法，高速时水泥浆环空返速大于1.2米/秒，低速时小于0.2米/秒。这样，高速时，1.2米/秒以上的顶替速度，在环空中能够形成紊流漩涡，提高了紊流应力作用下固相颗粒对泥浆的作用，所以，在泥浆和前置水泥浆的交界面上产生稀释，冲蚀，并得到良好的携带。随着环空液柱压力的升高，改用低于0.2米/秒地低速顶替，既可以预防压漏地层，更能防止水泥浆在环空上返过程中的指进现象。

本发明的方法可具体通过如下步骤来实现：

A、向套管内注入足够量的前置液；

B、释放底塞；

C、混注前置水泥浆；

D、注入中间液；

E、混合并注入后置水泥浆；

F、释放顶塞；

G、替尾水及顶替水泥浆返至预定位置；

H、侯凝。

根据井下的实际情况，本发明的方法也可通过如下步骤来实现：

A、释放底塞；

B、向套管内注入足够量的前置液；

C、混注前置水泥浆；

D、注入中间液；

E、混合并注入后置水泥浆；

F、释放顶塞；

G、替尾水及顶替水泥浆返至预定位置；

H、侯凝。

上述具体实施方式仅用于说明本发明，而非用于限制本发明。本发明的方法可同样适用于多级固井中。

Claims

1、一种单级双封固井方法，其特征在于，采用单级固井程序先后注入至少两段水泥浆，相邻段水泥浆之间采用中间液分隔，并顶替该水泥浆返到环形空间的预定位置，侯凝封固，其中该顶替水泥浆返到环形空间预定位置的方法，采用双速替泥浆方法，高速时水泥浆环空返速大于1.2米/秒，低速时小于0.2米/秒。

2、如权利要求1所述的一种单级双封固井方法，其特征在于，中间液量采用全裸眼平均环容为经验系数，反算中间液量。

3、如权利要求2所述的一种单级双封固井方法，其特征在于，计算出的中间液量通过电测井径值加以校核。

4、如权利要求1或2所述的一种单级双封固井方法，其特征在于，中间液量可通过如下公式获得：

α＝{[Va×(Li+L1+Lt)×10^-3-(V1+Vt)]÷Vi}×100％-1

其中：α：中间液按标准环容附加量％；

Va：全井裸眼平均环空每米容积L/m；

Li：中间液封固长度m；

L1：前置水泥浆封固长度m；

Lt：后置水泥浆封固长度m；

V1：后置水泥浆领浆封固段环空附加后的总体积m3；

Vt：后置水泥浆尾浆封固段环空附加后的总体积m3；

Vi：中间液所在区域环空的理论总体积m3。

5、如权利要求1所述的一种单级双封固井方法，其特征在于，所采用的中间液应具有对套管无腐蚀、对地层无污染、与水泥浆有良好的相容性，易顶替性。

6、如权利要求1所述的一种单级双封固井方法，其特征在于，于注入前置水泥浆之前先注入前置液，保证对整个裸眼环形空间的有效冲洗隔离。

7、如权利要求1所述的一种单级双封固井方法，其特征在于，该方法可通过如下步骤来实现：

A、向套管内注入足够量的前置液；

B、释放底塞；

C、混注前置水泥浆；

D、注入中间液；

E、混合并注入后置水泥浆；

F、释放顶塞；

G、替尾水及顶替水泥浆返至预定位置；

H、侯凝。

8、如权利要求1所述的一种单级双封固井方法，其特征在于，该方法可通过如下步骤来实现：

A、释放底塞；

B、向套管内注入足够量的前置液；

C、混注前置水泥浆；

D、注入中间液；

E、混合并注入后置水泥浆；

F、释放顶塞；

G、替尾水及顶替水泥浆返至预定位置；

H、侯凝。