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水泥固井已經OUT 來看看環形封隔的新方法

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隨著鉆井技術的不斷進步,井眼深度和復雜程度也隨之增大,因此也對完井技術提出了更高的要求。在涌現出的一大批新技術中,柔性單層完井系統是其中的佼佼者,并在未來可能取代水泥固井方式,成為完井技術史上一個里程碑。

隨著在整個油氣田開發中設計的井眼深度和復雜程度的不斷增大,完井方式也隨之面臨挑戰,同時也涌現了一批安全性好、經濟效益高以及優化效果好的完井新技術。

Welltec公司的Flex-Well完井方案是一種能夠實現完井設計目的的柔性單層(單孔)系統,該系統可以為最小或最復雜的油藏優化泄油面積,且無需使用水泥和可膨脹封隔器。

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可靠有效的環形封隔對于井的安全管理和性能管理一如既往地重要。注水泥(水泥灌漿)是油氣工業實現環形封隔的常規方法,已經應用了大約100年(美國石油與天然氣歷史協會,2015年)。然而,油氣工業不能一直用100年前的鉆完井技術和方法。

鉆井技術的進步,尤其是與水平井相關的鉆井技術的進步,已經導致鉆井設計和完井環境經常超出水泥能夠提供的符合井的生產周期并且可靠性好的環狀封隔能力。如果通過改善水泥的方式來克服當今許多井的上述問題,可能會導致鉆完井施工作業變的更加復雜、昂貴以及更加耗時。

這種可膨脹封隔器的使用為上述問題提供了一個可選的解決方案,主要是因為它能夠節約時間。然而,可膨脹封隔器的可降解聚合物含量在復雜惡劣的井底環境下存在功能失效的重大風險。在已安裝可膨脹封隔器的井中,大約有50%在5年后會出現滲漏現象。

由于全球一半以上的鉆機鉆的是大斜度井或水平井,并且含有枯竭井區域的成熟油田數目逐漸增多,上述大斜度井或水平井面臨的最大挑戰是需要一種封隔器,不僅要求滿足經濟效益,而且還要求在井的整個生產周期內都保持有效性。

可膨脹環空封隔

柔性單層完井系統的關鍵部件是Welltec的環形封隔器(如圖2所示),一個擁有大膨脹比的全金屬可膨脹封隔器在井身結構設計中有著各種廣泛的應用,包括全井段封隔和層段封隔。在施工期間開鉆前,為具體的井進行設計,能夠使封隔器提供可靠的環形封隔能力,并能夠更好的控制整個井筒的壓力變化情況,且在井的整個生產周期內不受井內因素的限制。

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上圖中Welltec環形封隔器(黑色環狀部分)和井筒流動閥(螺旋溝槽部分)是深井段完井系統的關鍵組件

全金屬封隔器在設計上解決了在短、長期時間范圍和極端環境下包括可膨脹封隔器在內的常規完井方法的諸多弊端。安裝該裝置只需花費相當少的時間,并且因為它不存在可膨脹彈性體安裝的等待時間,所以可以用于早期生產中。

全金屬封隔器經ISO 14310 V3標準檢驗合格,某些尺寸型號在V0標準檢驗下也能夠合格。該封隔器已經發展成熟并且其主要目的是用來保持良好的完整性,以取代水泥環和防止常規固井方法隔離失效時在地表產生的環空壓力。

全金屬封隔器從外表面開始膨脹,它考慮了儲層控制和水平延伸距離超過30000英尺的多油層的再次增產的情況。它是一個獨特的單層完井襯管,當需要保持貫眼內徑時,可以將其安裝在一個中心管的外徑處。

全金屬封隔器在膠結和未膠結的井眼都能夠實現長期的、牢固的、可靠的層段封隔,且可用于連接套管和襯管。由于封隔器的內徑不會減小,因此封隔器不會破壞或影響內部流體的流動狀態,因此修井作業也可以簡單快速的進行。

使用全金屬封隔技術的無水泥完井方式有諸多優點,如下所示:

建井的材料、后勤和時間成本更低

降低了封隔環產生滲漏和竄層的風險

降低了優質儲層的表皮傷害程度

井被堵塞和廢棄期間,持續的封隔壓力保護可省去壓力的估算工作,消除滲漏的風險。

在未凝固水泥中的應用

根據相關制度的規定:全金屬封隔器也可安裝在未凝固的水泥中為其提供固結保障。它們可以以襯管或套管組件的形式安裝在水泥凝固困難的井段。將襯管(套管)進行懸掛,固井作業可按照原方式進行。

在未凝固的水泥中安裝全金屬封隔器時,會與水泥塞進行沖擊,因此會對井產生額外的壓力,使井中的環形封隔器發生膨脹。水泥漿中的液壓可確保封隔器與裸眼井之間密封良好,降低了水泥固井竄槽破壞封隔效果的風險。

全金屬封隔器可以消除套管和水泥環之間產生微小縫隙(微裂縫)的風險??煽氐呐蛎浛蓪⑺鄶D開,使封隔器與地層或套管進行直接接觸。與鋼材相比,地層具有相對較高的塑性,因此在膨脹壓力釋放后,可使鋼材與地層進行較好的貼合。

在頂替鉆井泥漿時,封隔器與地層之間殘留的水泥漿無法承受釋放的壓力,因此能夠消除固結套管和襯管之后的、影響油或氣流動的潛在微小環空。

深層完井方案

全金屬封隔器足夠堅固,能夠滿足旋轉的要求,這對大位移井的安裝過程是非常重要的。且連續襯管在完井過程中可根據需要,利用浮力來減小其與井眼之間的摩擦。

此外,通徑的連續襯管也可以根據需要,保障井的安全報廢,主要是通過預先安裝在所需恰當位置的全井段封隔器來實現上述功能。

儲層分隔

柔性單層完井系統的又一個優點是:利用全金屬封隔器和井筒流量控制閥組建一系列可操控的“分隔區間”。根據實現增注或者增產的目的需要,來設計每一個分隔區間安裝的流量控制閥。

通常,儲層性質在橫向長度上發生變化,既是一種天然現象也是井眼填充的一個后果。柔性單層完井系統通過在整個層段再劃分出無數個小層段,從而降低了上述風險。且這些小層段可以進行開啟或關閉,來優化產量和儲層的泄油面積。

柔性單層完井系統能夠獨立控制分隔區間,可以實現盡快投產,并且能夠提高油氣最終采收率。無需使用鉆井設備或進行修井作業,井內產出流體、產水以及氣竄等就可以進行很好的控制。運營者可利用上述設計實現對儲層的控制,并降低運營成本。

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