层间封隔技术的最新进展
时间：2018-09-28 16:09
来源：
越来越恶劣的井下条件需要水泥隔离液、封隔器和弹性体改进，以促进故障诊断的应用。更长、更深、温度更高的井正在增加井完整性的风险，推动层位分隔方法的发展。使作业者能够保证完井研究机械、液体活化及化学溶液的开发工作正在开展，以应对日益严峻的井下环境挑战，这些井下环境的影响无处不在， 从弹性体到封隔器，再到水泥。与此同时，在问题变得严重之前，我们使用故障诊断工具来检测问题。在低压条件或自然裂缝比较发育环境下，油井可能出现意料之外的井漏，尤其是在水泥覆盖面积更具挑战性的情况下。GE 贝克休斯能源集团（BHGE）全球固井业务开发经理格雷格·迪安 （GregDean）表示，低压意味着我们在输送比钻井泥浆要重的水泥时会遇到问题，所以在油井中要有良好的水泥覆盖面积。
封隔不良导致需要采取补救措施，如水泥挤压，这会增加钻井时间和操作成本。据估计，大约有三分之一的固井和钻井产品的支出与井漏情况有关。在固井水泥浆和隔离液设计方面，高压高温（HPHT）条件对确保油井施工期间的完整性和油井的使用寿命尤其具有挑战。“我们的大部分研究工作都与固井水泥浆化学有关，但我们也专注于固井之前的泥浆去除。在固井作业之前，如果不进行适当的泥浆去除或井孔净化， 不管水泥浆的质量或性能如何，我们都无法实现良好的井筒封隔。 ”
2018 年 4 月，BHGE 推 出 了SealBond Ultra， 这 是 该 公 司 水泥隔离液系统组合的最新成员，用于解决固井时发生的严重的循环漏失问题，包括自然裂缝性地层的裂缝对于传统漏失循环材料（LCM）技 术 来 说 太 大 的 问 题。 该 系 统 可以封堵裂缝，其封堵能力可以达到4mm，而传统系统的封堵能力仅为1mm。该系统是基于一种疏水改性聚丙烯酰胺，当它们与渗透性地层接触时，可以聚集胶束并填充孔隙。作业后对成功固井作业分析，当量循环密度已经超过估计的破裂梯度，达到 1 lb/gal，显示了新的密封环隔圈系统的有效性。哈 里 伯 顿 Swellpacker隔离系统正在得到改进，为特定的卤水和钻井泥浆系统提供高含盐的能力，从而消除了交换流体膨胀封隔器的需要。这种新的水泥隔离液系统适用于任何遇到 LCM 问题的环境或与固井和层位分隔相关的挑战。哥伦比亚的一家生产者成功地将该技术应用于在固井前会造成井漏的高渗透砂层。该作业者在所有高渗透区都实现了有效隔离，水泥评价测井表明，没有发生安全事故。该技术已在该领域的所有生产尾管固井工作中实施。
整体分析
“哈里伯顿公司对井的完整性采取了全面分析的方法，与钻井工程师合作，在井建设和规划阶段确定出问题区域，然后与完井团队合作。 ” Ben Wellhoefer 解释说： “通过在各方面保持合适，我们可以提供一个完整的隔离方案，确定环境挑战，并遵守不断变化的法规，以确保有效的层位分隔、安全性和法规遵从性。了解封隔器在关键层位的位置及方式，特别是在探井中，这是井完整性的主要挑战。“在钻井过程中，隔离这些层位至关重要，以减少持续的套管压力，隔离水或问题层位。”“通常情况下，在施工过程中会使用裸眼封隔系统来支撑水泥， 这是层位封隔传统的主要方法。 ”
此外，封隔系统必须能够承受优选出的钻井液，无论是在下钻中的钻井液还是在生产中的钻井液。Wellhoefer 表示，哈里伯顿的Swellpacker 封隔系统，具有自修复的弹性体，在套管内和裸眼中与油或水接触时，弹性体就会膨胀，该系统正在得到改进，以在高盐度的盐水和钻井泥浆系统中提供膨胀能力。需要继续研究创新的问题，是弹性体在高温高压环境下变得更柔韧。K2 高压端环有助于消除挤压，防止橡胶流动，并允许封隔器保持更高的压力。哈里伯顿公司还在加强 SwellSim 软件的实时性能力，并增强了其延迟系统即弹性涂层，从而能够精确控制封隔器膨胀率。在拉丁美洲海洋开发钻探活动中，作业者运行带有膨胀式尾管的5-in. 隔离系统，可增加油藏接触，在需要减小井眼尺寸的高度减压区减少完井时间和风险。该隔离系统深入 1,214ft（370m）的井中，没有任何阻力或限制。该作业者节省了 10 天的完井时间和 300 万美元。ZoneGuard 是哈里伯顿裸眼封隔器系统的最新版本。该公司正在更新一套新的锚固系统，以提供完整的层位分隔方案。该系列包括三种设计， 包括 ZoneGuard FP （fracpacker），一种面向美国大陆市场的经济性封隔器。FP 装置最近被部署 在 中 大 陆 盆 地（MidContinentBasin），在单一的井筒里有超过40 个独立的封隔器。对于井筒隔层，当使用流入控制装置或筛时，海上应用和作为固井封隔器的底部封隔器，通常使用区域保护标准范围或区域保护高膨胀封隔器。
减少用水量
创新还提高了非常规油气藏机械隔离方法的可靠性和效率。为了解 决 传 统 plug-and-perf 作 业 的局限性，GEODynamics 公司推出了一种复合塞系统，旨在确保整个plug-and-perf 作业的层位封隔。“ 该 系 统 减 少 了 时 间 和 用 水量，同时消除了与以前提高效率的策 略 相 关 的 风 险。” 完 井 工 具 副总 裁 Raymond Shaffer 说：“ 最大 的 挑 战 是 多 层 位 plug-and-perforation 作业和球座 - 下射孔枪最大、坐球塞、射孔枪点火、从射孔中发出，接着启动压裂作业，如果射孔枪不能点火，利用连续油管装置则需要传送射孔枪。
该公司的 EVOLV 与 FracTrap技术为作业者提供了将球送入恰当位置的能力，消除了对坐球塞之后从表面泵如球的能力。将球送入恰当的位置的另一个好处是能够坐球塞时尽快测试层位的能力，确保压裂作业开始之前球塞维持压差。该系统于 2018 年 4 月推出，使用更少的水入球座，从而在每个阶段都节省了大量的水，并减少了泵送的时间。“在典型的二叠纪盆地井，40~60 段，每段可以节省 15分钟的时间，任何地方都可以节省5~8 万美元的成本，包括减少水的成本， 只要不把球往下泵送就可以。当射孔枪不能点火时，调整成套工具内的打捞工具允许作业者流回接住球，从井孔中出来，然后泵入另一根射孔管柱继续操作。这种球塞由模制复合材料组建成，额定为 10,000 psi，能够快速磨铣并产生小颗粒的碎片。自从在二叠纪盆地（PermianBasin）和鹰福特（Eagle Ford）进行了 18 个月的现场试验以来，该系统已经经历了 8,000 多次美国运行，包括 DJ 盆地和落基山脉地区。有机会流回接 60 多个球，消除利用连续油管干预的必要性。
在 做 这 些 努 力 的 同 时， 企 业也越来越认识到使用诊断系统来检测那些会给油井造成故障的问题的价 值。TGT 油 田 服 务 公 司（TGTOilfield Services） 首 席 营 销 官肯· 费 瑟（Ken Feather） 表 示，因为大多数井的完整性问题发生在油井的外围、管道和水泥等后面，检测和定位泄漏或沿环空流动路径的过程至关重要。”他指出，管道、水泥、弹性体、封隔器和阀门等必须处于良好状态，必须具有良好的密封性能。屏障看起来是完好的，但不是密封的。例如，水泥的机械性能可能是坚固的， 可以覆盖环空，但它不能完好密封，因为看不见的微环或裂缝会导致不必要的流动路径。此外，随着时间的推移，水泥、管柱和其它层状隔离组件会退化。声谱水泥通道检测系统可以记录并分析井筒内的声谱，以检测无法检测到的微裂缝或环空水泥通道内的流体流动，这些流体流动可能在井投产后沿环空泄漏。
微信公众号
微信视频号
京公网安备11010502053156号