复杂井固井技术进展及应用设计-.

－1－复杂井固井技术进展及应用设计－2－报告提纲中石油固井现状、面临挑战及开展研究工作的建议复杂井固井应用设计复杂井固井技术进展及应用设计－3－中石油固井近年来主要技术进展中石油固井技术面临的挑战下步研究方向及思路开展研究工作的建议中石油固井现状、面临挑战及开展研究工作的建议－4－一、国外固井近年来主要技术进展固井发展的四个阶段1、发明固井方法2、固井工艺方法浮鞋、浮箍、扶正器、胶塞分级固井、尾管固井等注水泥、下灰装置得到发展水泥种类降失水剂、缓凝剂、分散剂冲洗液及隔离液外掺料3、外加剂4、水泥石改性、智能化及信息化斯伦贝谢FLEXSTONE哈里伯顿的ElastiCem与ElastiSeal水泥浆国内先引进水泥车（CPT986）及固井工具，后为外加剂，目前为弹塑性水泥水泥石几个致命缺点－5－国内外早期固井现场施工自1903年开始固井以来，经过固井工作者100多年的努力，固井技术有了很大进步，在固井工艺、水泥及外加剂、固井工具及附件、固井装备等方面均有了较快的发展，形成了适应不同地质及钻井条件的配套固井技术，基本满足了不同条件下固井的需要一、国外固井近年来主要技术进展－6－国外固井技术进展一、国外固井近年来主要技术进展固井装备水泥浆体系顶替效率模拟固井智能化井筒完整性分析－7－一、国外固井近年来主要技术进展固井附件及固井工具国外固井技术进展－8－斯伦贝谢公司固井设计及监测软件CemCADE固井设计软件TDAS油管及套管设计与分析软件WELLCLEANⅡ顶替效率模拟软件CemSTRESS应力分析软件CemACT固井监测软件InterACT数据实时传输软件BJ公司的CEMFACTS™PLUS固井设计、固井优化、实时监测与数据采集固井结束后的总结哈里伯顿注水泥设计及模拟系统OptiCemRT反演井下水泥浆的实时位置实时反演环空及薄弱点的ECD,保证安全施工对比设计及施工的泵压，以便其他井进行修正一、国外固井近年来主要技术进展国外固井技术进展－9－随着石油天然气的不断开发利用，逐渐转向深层、复杂气藏、海洋以及低渗透、非常规油气的开采利用。为了满足复杂深层油气藏、高酸性油气藏、稠油油藏、海洋深水油藏、非常规油气藏、储气库（枯竭气藏、盐穴）、老油藏挖潜及海外复杂油气勘探开发的需要，经过多年的攻关研究，特别是“十二五”以来的攻关研究，固井技术已经取得了长足的发展，基本形成了系列配套的固井材料、工具及相应的固井工艺技术二、中石油固井近年来主要技术进展－10－深井超深井固井技术有针对性的井眼准备及通井措施套管安全下入技术高性能的抗高温、高密度水泥浆体系窄间隙高密度钻井液条件下提高顶替效率的措施固井综合压稳、平衡压力固井技术保证固井施工安全的措施复杂天然气固井技术防气窜理论防气窜评价方法防窜固井工艺防窜水泥浆体系平衡压力固井技术水泥浆防窜性测试仪器1、固井工艺地区大型油气田平均埋深（m）新疆塔中油气田6000迪那2气田5500塔河油田5400川东北龙岗西气田6000九龙山气田5000新疆及川东北几个油气田平均井深二、中石油固井近年来主要技术进展－11－水平井及大位移井固井技术固井优化设计套管安全下入技术（漂浮下套管技术）保证套管居中及提高顶替效率的措施低失水微膨胀及胶乳水泥浆体系等大尺寸井眼大温差长封固段一次上返固井技术紊流冲洗液配合加重隔离液提高顶替效率优选强度发展快低失水微膨胀水泥浆，保证对环空的有效封隔优选高性能敏感性低的缓凝剂与降失水剂，实现了大温差长封固段固井采用双密度、双凝水泥浆，配合环空加回压技术，实现平衡压力固井1、固井工艺中石油完成水平井情况二、中石油固井近年来主要技术进展－12－特色固井水泥浆及前置液体系高强度低密度水泥浆体系高温深井水泥浆体系高密度及超高密度水泥浆体系短候凝水泥浆体系防窜水泥浆体系抗盐水泥浆体系胶乳水泥浆体系防漏水泥浆体系防腐蚀水泥浆体系韧性膨胀水泥浆体系大温差水泥浆体系新型化学泡沫水泥浆体系MTC、多功能钻井液体系冲洗液、隔离液体系2、外加剂及水泥浆体系二、中石油固井近年来主要技术进展－13－大温差及配套系列缓凝剂获得突破类别大温差缓凝剂性能指标国内DRH-200L、BCR-260L缓凝剂适用温度80-180℃国外AccuSET*智能缓凝剂适用温度49-121℃HR-25缓凝剂适用温度93-204℃DRH-100L大温差缓凝剂，适用温度50～120℃DRH-200L、BCR-260L大温差缓凝剂，适用温度80～180℃DRH-310S、DRH-320S大温差缓凝剂，适用温度90～190℃2、外加剂及水泥浆体系开发的大温差水泥浆体系适用温度范围宽，适用温差范围广，水泥浆柱顶部强度发展快，有利于保证深井长封固段大温差固井质量，近3年来共应用近700口井二、中石油固井近年来主要技术进展－14－关键技术指标国内国外使用温度，℃200250韧性水泥弹性模量较常规水泥石降低率20%40％30%50％膨胀率02％02％水泥浆密度，g/cm31.52.61.22.2开发了3种水泥石增韧材料（DRT-100L、DRT-100S、DRE-100S），形成了2套（中温、高温）韧性水泥浆体系，最高使用温度可达200℃，水泥石弹性模量较常规水泥石降低20%-40%。韧性水泥技术总体水平国内领先，替代了进口，在华北、大港、长庆储气库及页岩气等成功应用30多口井国内外韧性水泥性能对比DR系列增韧材料DRE韧性膨胀水泥浆体系取得重要进展二、中石油固井近年来主要技术进展－15－PVA（聚乙烯醇类）类降失水剂已经成熟，用量大幅上升AMPS类降失水剂克服了鼓包、包芯及高温稳定问题胶乳水泥浆抗温及抗盐能力得到提高抗温达190℃、抗盐达15％、密度范围为2.0～2.6g/cm3开发了防CO2腐蚀材料，形成了防腐蚀水泥浆体系磷酸盐水泥室内研究获得突破自修复固井材料开始研究，有初步进展2、外加剂及水泥浆体系二、中石油固井近年来主要技术进展－16－尾管悬挂器、分级箍等常规固井工具及附件已经形成系列，替代进口自膨胀材料及自膨胀封隔器取得突破（防窜自膨胀封隔器、代替固井自膨胀封隔器）3、固井工具及附件二、中石油固井近年来主要技术进展－17－尾管悬挂器开发获得新进展随位自动脱挂旋转尾管悬挂器旋转尾管悬挂器可控尾管悬挂器可膨胀尾管悬挂器获得规模商业应用常规固井工具基本满足现场需求，旋转尾管悬挂器、膨胀尾管悬挂器获得新进展3、固井工具及附件二、中石油固井近年来主要技术进展－18－各油田固井装备水平（水泥车、干混及批混装置）得到进一步提高，水泥车进行了的更新换代4、固井装备密度自动控制、批次混配系统得到普遍应用固井质量智能化控制系统取得初步进展二、中石油固井近年来主要技术进展－19－油井管自给率已经从2002～2007年一直徘徊在85％左右提高到2010年的97%。产品在全面覆盖API5DP和5CT的基础上，也开发了系列的非API钢级和特殊螺纹接头油井管塔里木油田设计开发了一套新型尺寸系列井身结构（塔标Ⅱ），采用51/2套管完井，确保4-1/2套管完井，满足了勘探开发需要国外国内主要特点V&M公司的VM-140、VM-150、VM-155；住友的SM-140G、SM-150G、SM-155G；JFE的NK-140、NKV-150；天钢的TP140V、TP155V；宝钢的BG-140、BG-150；西姆莱斯的WSP-140、WSP-150主要用于深井和超深井，在具有高强度的同时，仍保持较高的冲击韧性深井超深井用油套管5、油套管二、中石油固井近年来主要技术进展－20－环空带压理论模型建立及技术应用紧密堆积水泥浆体系研究水泥环不收缩及弹塑性改造固井技术的信息化、智能化、集成化6、固井基础研究二、中石油固井近年来主要技术进展持续研究－21－报告提纲一、中石油固井近年来主要技术进展二、中石油固井技术面临的挑战三、下步研究方向及思路四、开展研究工作的建议－22－4大工程大庆油田4000万吨稳产长庆油田5000万吨上产，建成“西部大庆”建成“新疆大庆”（3300+1540+400）川渝地区300亿方上产3大接替领域页岩气，煤层气，海洋2个“半壁江山”天然气占总量50%海外产量占总量50%1个“牛鼻子”提高单井产量十二五CNPC上游业务的“4321”目标二、中石油固井技术面临的挑战－23－中国石油2000-2008年完成井数与进尺情况对比图近几年，为满足储量高峰期工程和保持油气产量箭头朝上的需要，钻井工作量持续快速增长，屡创历史新高，2011年钻井进尺较2005年增加87.7％，深井超深井及复杂天然气井越来越多中国石油近年来完成井数与进尺情况对比中国石油国内原油产量变化情况2021218786176901922913800120451045412807213544012.573670.53439.835452477.720392137.41710.44254.258000100001200014000160001800020000220002004200520062007200820092010201120121500200025003000350040004500钻井井数(口)进尺（万米）二、中石油固井技术面临的挑战－24－煤层气深水深层石油天然气勘探开发钻井领域不断扩展致密气致密油页岩气重油、油砂极地页岩油可燃冰计划二、中石油固井技术面临的挑战－25－高温高压分布广泛我国的几大油气区如新疆的塔里木盆地、准噶尔盆地、川渝地区、松辽深层，以及中亚的乌兹别克斯坦、土库曼斯坦，均存在着高温高压问题，一般井深在4500-7000m，井温在150-240℃，压力在100-150MPa以上松辽深层地区地温梯度4℃/100m，4500m井深地温超过180℃乌兹别克斯坦的费尔甘纳盆地地层压力达到了140MPa以上1、复杂深井超深井固井技术地区大型油气田平均埋深(m)新疆塔中油气田6000迪那2气田5500塔河油田5400川东北龙岗西气田6000九龙山气田5000二、中石油固井技术面临的挑战－26－复杂地层分布广泛如塔里木盆地的窄密度窗口、易漏层，塔里木油田、乌兹别克斯坦、土库曼斯坦的巨厚盐膏层等盐膏层：A区盐膏层厚度450米左右，B区盐膏层厚度900米左右。上下盐层为纯盐层，局部含有高压盐水层。阿姆河右岸气田盐层分布塔里木油田大北气田古近系对比图1、复杂深井超深井固井技术二、中石油固井技术面临的挑战－27－井漏和窄密度窗口的漏喷对固井的挑战低压漏失井、窄安全密度窗口井堵漏存在较大难度，提高地层承压能力困难；国内防漏外加剂、防漏水泥浆体系及配套施工工艺一方面不能保障施工安全，另一方面封固质量不能满足要求迪那地区目的层裂缝发育川渝地区多层压力体系，高低压力相间，喷漏共存1、复杂深井超深井固井技术二、中石油固井技术面临的挑战－28－2、复杂天然气井固井技术在阿姆河右岸气田前期统计的193口井中，带压井39口，占总井数的20.2%；固井时发生气窜有14口，占总井数的7.3%环空带压对天然气井长期安全生产的挑战国内目前深层气井环空气窜和带压问题突出，严重影响了天然气井生产和安全，如川渝地区、塔里木油田、松辽深层天然气、土库曼斯坦，部分页岩气、储气库井等二、中石油固井技术面临的挑战－29－酸性气体分布广泛松辽盆地深层高含CO2，川渝地区、土库曼斯坦高含H2S区块井号相对密度CH4C2H6C3H8IC4H10N2CO2徐家围子徐深10.60592.262.230.380.12.032.16徐深60.586095.232.270.400.110.401.23徐深80.810972.1421.8380.4870.0621.25023.798升平升深2010.600093.7461.4820.1360.0151.3923.104升深2020.600592.6461.4650.1190.0123.28