《致密油气藏低漏失压力水平井固井工艺技术》

天然气已成为国家经济与社会发展的重要清洁能源,由于“一带一路”、中原城市群战略实施、城镇化发展和大气污染治理强力推动,河南省天然气需求量和能源占比逐渐上涨,“十三五”后期经由榆济线向郑州华润、天然气分公司供气年均将超过30亿方。鄂尔多斯盆地是国内致密油气开发增储上产的主要阵地,资源储量丰富,是缓解天然气供需紧张、矛盾突出的重要资源支撑。固井作为油气井建井过程的关键环节,固井质量好坏直接影响到油气井能否顺利投产以及采收能力、寿命。但致密油气藏存在的井漏突出、水平井井型和压裂增产的工程现状和开发特点对固井质量提出严峻挑战和严格要求。“致密油气藏低漏失压力水平井固井工艺技术”是通过多年攻关和现场试验,逐步积累完善提升而形成的成套技术。良好的固井质量为提高油气开发效益奠定了井筒基础条件,显著推动了中国石化鄂尔多斯盆地45亿方产能建设。取得了如下研究成果:

(1)攻克多项固井关键技术,丰富完善了固井技术理论体系:建立了一套适用于任意井斜、偏心环空条件下,两相非牛顿流体间顶替界面的数学模型,为提高顶替效率的固井设计提供了理论依据;定义了“极限偏心度”并推导计算模型,量化了具体工况下的套管偏心控制目标;模拟分析了在套压作用时的水泥环受力及形变规律,提出了水泥环的弹性、韧性等力学参数的改性目标;系统地构建了一种固井前地层承压能力动态测试的方法,方便快捷、测试结果准确,为防漏固井设计提供了数据基础。

(2)研发了多套性能优越、成本低的固井工作液:包括冲洗液、隔离液、低密度水泥浆、微膨胀防窜水泥浆和增弹增韧水泥浆。其中,在国内首次应用人工漂珠并开发了密度范围1.15-1.75g/cm3、多种强度等级、适温性强的低密度水泥浆,有效解决固井井漏,实现全井封固;

(3)统筹压稳、防漏和提高顶替效率需要,建立了多目标固井优化设计方法;创新性提出了固井反挤作业精细控制方法,实现正注与反挤的精准对接及全井封固。

(4)研制或优选了关井阀、加长胶塞、滚轮扶正器等多种特殊固井附件,配套完善了双级固井、尾管固井和筛管顶替固井等工艺技术,满足防漏和储层保护需要,保证了长水平段固井安全施工和工程质量。

围绕该项目研究,已授权发明专利3件,受理发明专利3件;发表论文15篇,其中EI检索1篇,被中文核心期刊收录8篇,会议论文1篇。通过技术查新对比,该技术整体处于国际先进水平。

该技术自2013年始推广应用,已实现工业化,成熟度程度高,工程安全性强。累计完成1288口水平井应用,固井优良率为93.7%、合格率100%。在鄂尔多斯盆地应用1246口井,促进了致密砂岩气资源高效开发;服务于河南省首个页岩气项目-牟页1井固井,固井质量为压裂储层改造提供了优质井筒条件,对实现河南省能源结构调整和南华北页岩气勘探突破具有重要意义;成功应用于东海、南海等海上水平井固井市场,CX-A10H井首开东海油气田水平井尾管固井成功先例。2012-2018年累计创收5.1160亿元,新增利润5182万元,节约0.6937亿元。该项目所采用的研究思路和方法,所形成的基本原理和方法,对固井基础理论完善与发展具有显著推动作用,可为不同地区的低漏失压力井或水平井固井设计和施工提供参考借鉴。

成果说明

应用单位1:中国石油化工股份有限公司华北油气分公司 应用满两年作证材料——用户出具的应用证明、服务合同。 中国石化华北油气分公司技术服务质量业绩证明。 该公司主要从事鄂尔多斯盆地致密油气资源的开发,拥有大牛地、东胜、宁东、定北、渭北、富县、洛河、红河和泾河等多个区块。“致密油气藏低漏失压力水平井固井工艺技术”主要针对鄂尔多斯盆地固井易漏失、水平井顶替效率低和压裂后水泥环易压裂失效等关键技术问题开发的。 (1)应用的产品、工艺和技术 ①应用技术:提高顶替效率固井技术、压稳防漏平衡压力固井技术、正注

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