專(zhuān)利名稱(chēng)：一種延緩斷層處套損的井身結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種延緩斷層處套損的井身結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
斷層是地應(yīng)力集中區(qū)域，在油田長(zhǎng)時(shí)間大面積注水開(kāi)發(fā)過(guò)程中，注入水使斷層附近地層憋壓，斷層兩盤(pán)地層壓力失去平衡，加劇了應(yīng)力集中，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)斷層面強(qiáng)度時(shí)，必然出現(xiàn)斷層局部上下盤(pán)的相對(duì)錯(cuò)動(dòng)，釋放能量，導(dǎo)致鉆遇斷層的油水井套管損壞。
數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，套管-水泥體系的強(qiáng)度無(wú)法阻止斷層剪切滑移。由于斷層滑移的剪切面積太大，使用高強(qiáng)度套管并不能防治斷層的滑移，只能是在某種程度上延緩其進(jìn)程。因此，單純提高套管的強(qiáng)度不能從根本上解決斷層處套損問(wèn)題?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，斷層附近封固的井，水泥環(huán)將地層與套管緊密結(jié)合在一起，斷層的滑移受到限制，強(qiáng)大的剪切應(yīng)力直接作用在套管上造成套管損壞；而斷層附近不封固的井，在套管與地層之間有一個(gè)緩沖空間，能夠抵消斷層滑移所造成的位移，使套管免遭破壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種延緩斷層處套損的井身結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下—種延緩斷層處套損的井身結(jié)構(gòu)，在鉆遇斷點(diǎn)上下各30m層段不固井，并采用隨鉆擴(kuò)孔，使套管與地層之間的間隙達(dá)到120mm，給地層沿?cái)鄬舆\(yùn)動(dòng)留出一個(gè)緩沖帶防止套管被剪切破壞。所述的延緩斷層處套損的井身結(jié)構(gòu)，鉆遇斷點(diǎn)上下各擴(kuò)孔30m，擴(kuò)孔段總長(zhǎng)為60m ;完井管柱的管串結(jié)構(gòu)自下至上依次為引鞋(19) +—根套管+浮箍(18) +套管串+第二重力式分級(jí)箍(16) +套管串+泥漿充填膨脹式封隔器(14) +第一重力式分級(jí)箍(13) +套管串。所述的延緩斷層處套損的井身結(jié)構(gòu)，鉆遇斷點(diǎn)上部擴(kuò)孔段長(zhǎng)度為30m，鉆遇斷點(diǎn)下部擴(kuò)孔段長(zhǎng)度< 30m，整個(gè)擴(kuò)孔段總長(zhǎng)< 60m;完井管柱的管串結(jié)構(gòu)自下至上依次為引鞋
(19)+套管串+遇油/遇水自膨式封隔器(17) +套管串+泥漿充填膨脹式封隔器(14) +第一重力式分級(jí)箍(13)+套管串。采用上述方案，本發(fā)明使套管與地層之間的間隙達(dá)到120mm，給地層沿?cái)鄬舆\(yùn)動(dòng)留出一個(gè)緩沖帶防止套管被剪切破壞。


圖I為鉆遇斷點(diǎn)離油層較遠(yuǎn)時(shí)井身結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為鉆遇斷點(diǎn)離油層較近時(shí)井身結(jié)構(gòu)示意圖；10、地層；11、套管；12、水泥漿固井；13、第一重力式分級(jí)箍；14、泥漿充填膨脹式封隔器；15、斷層擴(kuò) 孔段；16、第二重力式分級(jí)箍；17、遇油/遇水自膨脹式封隔器；18、浮植；19、引鞋；20、油層；
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。為了延緩斷層處套管損壞，本發(fā)明提出一種新的斷層處鉆井的井身結(jié)構(gòu)在鉆遇斷點(diǎn)上下30m層段不固井，并采用隨鉆擴(kuò)孔，使套管與地層之間的間隙達(dá)到120mm，給地層沿?cái)鄬舆\(yùn)動(dòng)留出一個(gè)緩沖帶防止套管被剪切破壞。I、擴(kuò)孔作業(yè)綜合考慮擴(kuò)孔的風(fēng)險(xiǎn)和成本，提出利用隨鉆擴(kuò)孔技術(shù)對(duì)鉆遇斷點(diǎn)上下30m層段進(jìn)行擴(kuò)孔作業(yè)。隨鉆擴(kuò)孔施工工序工具入井前，確保隨鉆擴(kuò)孔鉆頭能收張自如一下隨鉆擴(kuò)孔工具至預(yù)定井深一將擴(kuò)孔鉆頭伸出工具體外一開(kāi)始擴(kuò)孔鉆進(jìn)一隨鉆擴(kuò)至設(shè)計(jì)井深后充分循環(huán)，直至井底干凈一使伸出工具體外的擴(kuò)孔鉆頭充分收到工具體內(nèi)，起鉆。2、斷層處井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化施工方法(I)鉆遇斷點(diǎn)離油層較遠(yuǎn)時(shí)(大于60m)井身結(jié)構(gòu)施工方法當(dāng)鉆遇斷點(diǎn)離油層距離大于60m時(shí)，油層頂部至少有30m的水泥環(huán)，能夠保證油氣水層互不竄通，達(dá)到有效封隔。這種情況下，鉆遇斷點(diǎn)上下各擴(kuò)孔30m，擴(kuò)孔段總長(zhǎng)為60m。參考圖I，實(shí)現(xiàn)該工藝的完井管柱的管串結(jié)構(gòu)自下至上依次為引鞋19+ —根套管+浮箍18+套管串+第二重力式分級(jí)箍16+套管串+泥漿充填膨脹式封隔器14+第一重力式分級(jí)箍13+套管串。(注引鞋19、浮箍18、重力式分級(jí)箍、泥漿充填膨脹式封隔器14等之間沒(méi)有具體的距離關(guān)系，因?yàn)槊靠诰木畈灰粯?，距離也就不同，之間通過(guò)套管串來(lái)連接。泥漿充填膨脹式封隔器14、重力式分級(jí)箍應(yīng)安放在斷層擴(kuò)孔段15上下地層比較穩(wěn)定、井徑較規(guī)則的井段，不一定緊貼著斷層擴(kuò)孔段15的分界面，只要是在臨近找一個(gè)合適的位置就行。另外，注水泥時(shí)先注斷層擴(kuò)孔段15以下部分，再注斷層擴(kuò)孔段15以上部分)。此種情況下，鉆遇斷點(diǎn)離油層比較遠(yuǎn)，斷層擴(kuò)孔段15以下層段采用套管外注水泥固井的方法能夠有效封隔油氣水層。但是，由于斷層擴(kuò)孔段15以下層段利用常規(guī)套管外注水泥方法固井時(shí)，由于井眼不規(guī)則等原因，設(shè)計(jì)注水泥量不一定正好，水泥漿有可能竄入到斷層擴(kuò)孔段15，所以設(shè)計(jì)在斷層擴(kuò)孔段15下部安放一個(gè)第二重力式分級(jí)箍16，在斷層擴(kuò)孔段15以下層段套管外注水泥固井后，打開(kāi)第二重力式分級(jí)箍16，將竄入到斷層擴(kuò)孔段15環(huán)空中的水泥漿循環(huán)出井口，保證斷層擴(kuò)孔段15不被水泥漿封固；在斷層擴(kuò)孔段15上部安放一個(gè)第一重力式分級(jí)箍13和泥漿充填膨脹式封隔器14，脹開(kāi)的泥漿充填膨脹式封隔器14封隔住擴(kuò)孔段后，打開(kāi)第一重力式分級(jí)箍13能夠完成斷層擴(kuò)孔段15以上套管外注水泥固井作業(yè)。完井施工工序?yàn)閷⒎飧羝?、分?jí)箍按設(shè)計(jì)位置連接于套管串中一按作業(yè)規(guī)程將套管串下入井內(nèi)一開(kāi)泵循環(huán)鉆井液一注入前置液一注一級(jí)水泥漿一釋放一級(jí)碰壓塞(撓性塞)一替泥漿一投一級(jí)重力打開(kāi)塞一繼續(xù)循環(huán)鉆井液一一級(jí)碰壓塞碰壓一一級(jí)重力打開(kāi)塞碰壓一憋壓打開(kāi)第二重力式分級(jí)箍16 —循環(huán)鉆井液將多余的水泥漿循環(huán)出井口一釋放二級(jí)碰壓塞(關(guān)閉塞)一繼續(xù)循環(huán)鉆井液一二級(jí)碰壓塞碰壓，關(guān)閉下部第二重力式分級(jí)箍一釋放二級(jí)重力打開(kāi)塞一憋壓脹開(kāi)泥漿充填膨脹式封隔器14 —繼續(xù)憋壓打開(kāi)第一重力式分級(jí)箍13 —注入前置液一注入二級(jí)水泥漿一釋放三級(jí)碰壓塞(關(guān)閉塞)一替泥漿一三級(jí)碰壓塞碰壓，關(guān)閉第一重力式分級(jí)箍13 —放壓，檢查第一重力式分級(jí)箍13關(guān)閉情況一候凝。(2)鉆遇斷層離油層較近時(shí)(小于60m)井身結(jié)構(gòu)施工方法參考圖2，當(dāng)鉆遇斷層離油層的距離小于60m時(shí)，油層頂部注水泥段小于30m，不能保證有效封隔油氣水層。因此，設(shè)計(jì)在油層頂部適當(dāng)位置安放遇油/遇水自膨式封隔器17，有兩方面的作用，一是遇油/遇水自膨式封隔器17直徑膨脹率可達(dá)100%或更高，如外徑139. 7mm自膨式管外封隔器外徑190mm，膨脹后外徑超過(guò)400mm，所以能有效封隔油層，避免發(fā)生油氣水竄；二是遇油/遇水自膨式封隔器17由橡膠制成，變形能力大，能允許斷層處一定程度的地層滑移變形。另外，由于鉆遇斷層離油層比較近，因此提出油層部位20裸眼完井。這種情況下，鉆遇斷點(diǎn)上部擴(kuò)孔段長(zhǎng)度為30m，鉆遇斷點(diǎn)下部擴(kuò)孔段長(zhǎng)度< 30m(視鉆遇斷點(diǎn)離油層距離和遇油/遇水自膨式封隔器安放位置而定)，整個(gè)擴(kuò)孔段總長(zhǎng)< 60m。該工藝施工相對(duì)比較簡(jiǎn)單，其管串結(jié)構(gòu)自下至上依次為引鞋19+套管串+遇油/遇水自膨式封隔器17+套管串+泥漿充填膨脹式封隔器14+第一重力式分級(jí)箍13+套管串。此種情況下，由于鉆遇斷點(diǎn)離油層比較近(小于60m)，用正常的套管外注水泥固井方法無(wú)法有效封隔油氣水層，所以在斷層擴(kuò)孔段15下部安放一個(gè)遇油/遇水自膨式封隔器17，實(shí)現(xiàn)油氣水層的有效封隔。并且，遇油/遇水自膨式封隔器17由橡膠制成，變形能力大，能允許一定程度的斷層滑移變形；在斷層擴(kuò)孔段15上部安放一個(gè)第一重力式分級(jí)箍13和泥漿充填膨脹式封隔器14，脹開(kāi)泥漿充填膨脹式封隔器14封隔住擴(kuò)孔段后，打開(kāi)第一重力式分級(jí)箍13能夠完成斷層擴(kuò)孔段15以上層段套管外注水泥固井作業(yè)。該工藝的施工程序?yàn)閷⒎飧羝?、分?jí)箍按設(shè)計(jì)位置連接于套管串中一按下套管規(guī)程下入套管串一開(kāi)泵循環(huán)鉆井液一釋放一級(jí)碰壓塞(撓性塞)一循環(huán)鉆井液一一級(jí)碰壓塞碰壓一繼續(xù)憋壓脹開(kāi)泥漿充填膨脹式封隔器14 —投重力打開(kāi)塞一憋壓打開(kāi)第一重力式 分級(jí)箍13 —注入前置液一注入水泥漿一釋放二級(jí)碰壓塞(關(guān)閉塞)—替泥漿一二級(jí)碰壓塞碰壓，關(guān)閉第一重力式分級(jí)箍13 —放壓，檢查分級(jí)箍關(guān)閉情況一候凝。應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種延緩斷層處套損的井身結(jié)構(gòu)，其特征在于，在鉆遇斷點(diǎn)上下各30m層段不固井，并采用隨鉆擴(kuò)孔，使套管與地層之間的間隙達(dá)到120mm，給地層沿?cái)鄬舆\(yùn)動(dòng)留出一個(gè)緩沖帶防止套管被剪切破壞。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的延緩斷層處套損的井身結(jié)構(gòu)，其特征在于，鉆遇斷點(diǎn)上下各擴(kuò)孔30m，擴(kuò)孔段總長(zhǎng)為60m;完井管柱的管串結(jié)構(gòu)自下至上依次為引鞋(19) +—根套管+浮箍(18) +套管串+第二重力式分級(jí)箍(16) +套管串+泥漿充填膨脹式封隔器(14) +第一重力式分級(jí)箍(13)+套管串。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的延緩斷層處套損的井身結(jié)構(gòu)，其特征在于，鉆遇斷點(diǎn)上部擴(kuò)孔段長(zhǎng)度為30m，鉆遇斷點(diǎn)下部擴(kuò)孔段長(zhǎng)度< 30m，整個(gè)擴(kuò)孔段總長(zhǎng)< 60m ;完井管柱的管串結(jié)構(gòu)自下至上依次為引鞋(19) +套管串+遇油/遇水自膨式封隔器(17) +套管串+泥漿充填膨脹式封隔器(14) +第一重力式分級(jí)箍(13) +套管串。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種延緩斷層處套損的井身結(jié)構(gòu)，在鉆遇斷點(diǎn)上下各30m層段不固井，并采用隨鉆擴(kuò)孔，使套管與地層之間的間隙達(dá)到120mm，給地層沿?cái)鄬舆\(yùn)動(dòng)留出一個(gè)緩沖帶防止套管被剪切破壞。采用上述方案，本發(fā)明使套管與地層之間的間隙達(dá)到120mm，給地層沿?cái)鄬舆\(yùn)動(dòng)留出一個(gè)緩沖帶防止套管被剪切破壞。
文檔編號(hào)E21B43/00GK102635335SQ201210100248
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月9日
發(fā)明者劉新華, 張衛(wèi)東, 張艷增, 楊勇, 王建龍, 路智勇 申請(qǐng)人:中國(guó)石化集團(tuán)勝利石油管理局, 中國(guó)石油化工股份有限公司勝利油田分公司, 中國(guó)石油大學(xué)(華東)