一种套管控压固井工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种套管控压固井工艺，属于油气开发固井技术领域。该套管控压固井工艺依次包括：下套管阶段、注水泥及顶替阶段、碰压及候凝阶段；在所述下套管阶段、所述注水泥及顶替阶段、所述碰压及候凝阶段中，通过控制井口环空压力，使窄安全密度窗口井段的井底循环当量密度保持在所述窄安全密度窗口井段对应的孔隙压力当量密度和破裂压力当量密度之间。该固井工艺中，通过井口环空压力控制，使窄安全密度窗口井段对应的井底循环当量密度在孔隙压力当量密度和破裂压力当量密度之间，确保在压稳油气显示层位的同时不压漏承压薄弱地层，降低窄安全密度窗口井段的套管固井施工风险，提高固井质量，提高井完整性，确保开发效益。

A Casing Pressure Control Cementing Technology

The invention discloses a casing pressure control cementing technology, which belongs to the field of oil and gas development cementing technology. The casing pressure-controlled cementing technology in turn includes the following stages: downhole casing stage, cementing and displacement stage, bump and wait-setting stage; in the downhole casing stage, the cementing and displacement stage, the bump and wait-setting stage, by controlling the wellhead annulus pressure, the bottom circulation equivalent density of the narrow safe density window section is maintained in the corresponding hole of the narrow safe density window section. The gap pressure equivalent density is between the fracture pressure equivalent density. In this cementing process, by controlling the annular pressure at the wellhead, the equivalent density of bottom hole circulation corresponding to the narrow safe density window section is between the equivalent density of pore pressure and the equivalent density of fracture pressure, so as to ensure that the weak formation with leak and pressure bearing is not pressed while the oil and gas show layers are stabilized, reduce the risk of casing cementing in the narrow safe density window section, improve cementing quality and improve well completion. Integrity to ensure development efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种套管控压固井工艺
本专利技术涉及石油开发固井
，特别涉及一种套管控压固井工艺。
技术介绍
套管固井是将套管下入井内，并向井壁和套管之间的环形空间内注入水泥，待水泥凝固后将井眼内的油层、气层和水层封隔的过程，以保护油气井套管、增加油气井寿命，是油气井钻井工程的重要环节之一。目前，套管固井的基本过程是，将套管下入井下预设位置后采用双胶塞法进行注水泥及顶替施工，之后进行碰压，待水泥凝固后完成套管固井。通过对水泥浆性能的不断改进，包括稠化时间控制、失水控制、终凝时间控制、密度调节等，以及对钻井液性能的改进来满足不同条件井眼的套管固井需求。然而，对于窄安全密度窗口地层来说，采用现有的套管固井工艺容易造成井漏或加剧井漏，从而造成液柱压力降低，引起下部井段的油气上窜，界面胶结强度低，导致固井质量不合格；并且不易压稳高压层，油气易上窜；此外，顶替效率低，固井过程中井壁与套管壁上的虚泥饼、油膜和钻井液难以清洗干净。上述问题往往导致高窄安全密度窗口地层套管固井施工作业井控安全风险高，难以固井质量保证，对油气井完整性、油气田长期安全开发造成较大影响。
技术实现思路
为了解决上述的技术问题，本专利技术实施例提供一种能够降低窄安全密度窗口地层的套管固井施工风险的套管控压固井工艺。具体而言，包括以下的技术方案。本专利技术实施例提供了一种套管控压固井工艺，所述套管控压固井工艺依次包括：下套管阶段、注水泥及顶替阶段、碰压及候凝阶段；在所述下套管阶段、所述注水泥及顶替阶段、所述碰压及候凝阶段中，通过控制井口环空压力，使窄安全密度窗口井段的井底循环当量密度保持在所述窄安全密度窗口井段对应的孔隙压力当量密度和破裂压力当量密度之间。具体地，在所述下套管阶段中，将所述套管下入井下预设位置后座套管挂，之后循环降低钻井液密度，并通过设置在井口的控压设备从井口施加回压，控制井口环空压力，使所述窄安全密度窗口井段的井底循环当量密度保持在所述窄安全密度窗口井段对应的孔隙压力当量密度和破裂压力当量密度之间。具体地，在所述注水泥及顶替阶段中，通过设置在井口的控压设备从井口施加回压，控制井口环空压力，使所述窄安全密度窗口井段的井底循环当量密度保持在所述窄安全密度窗口井段对应的孔隙压力当量密度和破裂压力当量密度之间，所施加的回压值根据环空浆柱结构变化情况计算得到。具体地，所述注水泥及顶替阶段包括注水泥施工、注泥浆顶替施工及注清水顶替施工。具体地，在所述碰压及侯凝阶段中，进行注清水顶替施工至碰压后，根据预应力固井要求进行井口环空憋压侯凝，并根据最终环空浆柱结构计算所需施加的回压值，通过所述设置在井口的控压设备从井口施加回压，控制井口环空压力，使所述窄安全密度窗口井段的井底循环当量密度保持在所述窄安全密度窗口井段对应的孔隙压力当量密度和破裂压力当量密度之间，待水泥凝固后，完成固井施工。具体地，所述套管为无缝钢管。本专利技术实施例提供的技术方案的有益效果：本专利技术实施例提供的套管控压固井工艺中，在套管固井施工过程中，通过控制井口环空压力，使窄安全密度窗口井段的井底循环当量密度保持在窄安全密度窗口井段对应的孔隙压力当量密度和破裂压力当量密度之间，确保在压稳油气显示层位的同时不压漏承压薄弱地层，避免常规套管固井施工出现的压漏地层、油气上窜导致固井作业失败的风险，大大降低窄安全密度窗口井段的套管固井施工风险，同时能大幅度提高固井质量，提高井完整性，满足后期开发生产需要。本专利技术实施例提供的套管控压固井工艺对于常规砂岩、碳酸盐以及其他复杂窄安全密度窗口井段的套管固井施工均适用，特别适用于高温高压超深井窄安全密度窗口井段的套管固井施工。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍图1为本专利技术实施例提供的一种套管控压固井工艺的流程图；图2为根据一示例性实施例示出的一种套管控压固井工艺的固井施工曲线图；其中，图2中的数字①代表降低泥浆密度，②代表调节泥浆性能，③代表停泵、倒闸门，④代表注冲洗液，⑤代表注水泥浆，⑥代表停泵、倒闸门开挡销，⑦代表注压塞液，⑧代表替钻井液，⑨代表替清水碰压。具体实施方式为使本专利技术的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。除非另有定义，本专利技术实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。窄安全密度窗口井段是指该井段的地层破裂压力与地层孔隙压力相差不大，钻井液可以选择的密度范围很小，易发生钻井复杂情况，钻井液密度超出此范围造成井漏，低于此范围造成井壁坍塌掉块，对于这类井段，在套管固井过程中容易出现油气上窜或者井漏的问题，导致固井失败，甚至会引发安全事故。基于以上，本专利技术实施例提供了一种套管控压固井工艺，参见图1，该套管控压固井工艺依次包括：下套管阶段、注水泥及顶替阶段、碰压及候凝阶段；在下套管阶段、注水泥及顶替阶段、碰压及候凝阶段中，通过控制井口环空压力，使窄安全密度窗口井段的井底循环当量密度(ECD)保持在窄安全密度窗口井段对应的孔隙压力当量密度和破裂压力当量密度之间。本专利技术实施例提供的套管控压固井工艺中，在套管固井施工过程中，通过控制井口环空压力，使窄安全密度窗口井段的井底循环当量密度保持在窄安全密度窗口井段对应的孔隙压力当量密度和破裂压力当量密度之间，确保在压稳油气显示层位的同时不压漏承压薄弱地层，避免常规套管固井施工出现的压漏地层、油气上窜导致固井作业失败的风险，大大降低窄安全密度窗口井段的套管固井施工风险，同时能大幅度提高固井质量，提高井完整性，满足后期开发生产需要。本专利技术实施例中所涉及的井口环空压力是指施加在井口油层套管和已下入的技术套管之间的环空压力值。具体地，在下套管阶段中，将套管下入井下预设位置后座挂套管悬挂器，之后循环降低钻井液密度以及通过设置在井口的控压设备从井口施加回压，控制井口环空压力，使窄安全密度窗口井段的井底循环当量密度保持在窄安全密度窗口井段对应的孔隙压力当量密度和破裂压力当量密度之间。在下套管阶段中，可以采用套管+碰压总成+浮箍+套管鞋+引鞋管的管串组合将套管下入井下。具体地，在注水泥及顶替阶段中，包括注水泥施工、注泥浆顶替施工及注清水顶替施工，通过水泥车、泥浆泵等设备向环空中注入冲洗液、水泥浆、压塞液、顶替钻井液、清水等液体，在上述过程中通过设置在井口的控压设备从井口施加回压，控制井口环空压力，使窄安全密度窗口井段的井底循环当量密度保持在窄安全密度窗口井段对应的孔隙压力当量密度和破裂压力当量密度之间，所施加的回压值根据环空浆柱结构变化情况计算得到。具体地，在碰压及侯凝阶段中，进行注清水顶替施工至碰压后，根据预应力固井要求进行井口环空憋压侯凝，与此同时根据最终环空浆柱结构计算所需施加的回压值，通过设置在井口的控压设备从井口施加回压，控制井口环空压力，使窄安全密度窗口井段的井底循环当量密度保持在窄安全密度窗口井段对应的孔隙压力当量密度和破裂压力当量密度之间。待水泥凝固后，完成固井施工。具体地，本专利技术实施例提供的套管控压固井工艺中，用于控制井口环空压力的控压设备可以包括旋转控制头、自动节流控制撬、回压补偿泵、数据采集和控制系统等。对于控压设置的精确程度本专利技术实施例不作特殊限定，可以根据窄安全密度窗口井段的孔隙压力和地层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种套管控压固井工艺，其特征在于，所述套管控压固井工艺依次包括：下套管阶段、注水泥及顶替阶段、碰压及候凝阶段；在所述下套管阶段、所述注水泥及顶替阶段、所述碰压及候凝阶段中，通过控制井口环空压力，使窄安全密度窗口井段的井底循环当量密度保持在所述窄安全密度窗口井段对应的孔隙压力当量密度和破裂压力当量密度之间。

【技术特征摘要】
1.一种套管控压固井工艺，其特征在于，所述套管控压固井工艺依次包括：下套管阶段、注水泥及顶替阶段、碰压及候凝阶段；在所述下套管阶段、所述注水泥及顶替阶段、所述碰压及候凝阶段中，通过控制井口环空压力，使窄安全密度窗口井段的井底循环当量密度保持在所述窄安全密度窗口井段对应的孔隙压力当量密度和破裂压力当量密度之间。2.根据权利要求1所述的套管控压固井工艺，其特征在于，在所述下套管阶段中，将油层套管下入井下预设位置后座套管挂，之后循环降低钻井液密度并通过设置在井口的控压设备从井口施加回压，控制井口环空压力，使所述窄安全密度窗口井段的井底循环当量密度保持在所述窄安全密度窗口井段对应的孔隙压力当量密度和破裂压力当量密度之间。3.根据权利要求1所述的套管控压固井工艺，其特征在于，在所述注水泥及顶替阶段中，通过设置在井口的控压设备从井口施加回压，控制井口环空压力，使所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭建华，李杰，胡锡辉，马勇，曹权，刘波，李斌，徐冰青，付志，沈欣宇，夏连彬，杨华健，任锐，周代生，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11