專利名稱：一種延緩斷層處套損的井身結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種延緩斷層處套損的井身結構。
背景技術：
斷層是地應力集中區域，在油田長時間大面積注水開發過程中，注入水使斷層附近地層憋壓，斷層兩盤地層壓力失去平衡，加劇了應力集中，當應力超過斷層面強度時，必然出現斷層局部上下盤的相對錯動，釋放能量，導致鉆遇斷層的油水井套管損壞。
數值模擬和現場試驗表明，套管-水泥體系的強度無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程。因此，單純提高套管的強度不能從根本上解決斷層處套損問題。現場應用表明，斷層附近封固的井，水泥環將地層與套管緊密結合在一起，斷層的滑移受到限制，強大的剪切應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。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足提供一種延緩斷層處套損的井身結構。本發明的技術方案如下—種延緩斷層處套損的井身結構，在鉆遇斷點上下各30m層段不固井，并采用隨鉆擴孔，使套管與地層之間的間隙達到120mm，給地層沿斷層運動留出一個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構，鉆遇斷點上下各擴孔30m，擴孔段總長為60m ;完井管柱的管串結構自下至上依次為引鞋(19) +—根套管+浮箍(18) +套管串+第二重力式分級箍(16) +套管串+泥漿充填膨脹式封隔器(14) +第一重力式分級箍(13) +套管串。所述的延緩斷層處套損的井身結構，鉆遇斷點上部擴孔段長度為30m，鉆遇斷點下部擴孔段長度< 30m，整個擴孔段總長< 60m;完井管柱的管串結構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) +第一重力式分級箍(13)+套管串。采用上述方案，本發明使套管與地層之間的間隙達到120mm，給地層沿斷層運動留出一個緩沖帶防止套管被剪切破壞。
圖I為鉆遇斷點離油層較遠時井身結構示意圖；圖2為鉆遇斷點離油層較近時井身結構示意圖；10、地層；11、套管；12、水泥漿固井；13、第一重力式分級箍；14、泥漿充填膨脹式封隔器；15、斷層擴 孔段；16、第二重力式分級箍；17、遇油/遇水自膨脹式封隔器；18、浮植；19、引鞋；20、油層；
具體實施例方式以下結合具體實例，對本發明進行詳細說明。為了延緩斷層處套管損壞，本發明提出一種新的斷層處鉆井的井身結構在鉆遇斷點上下30m層段不固井，并采用隨鉆擴孔，使套管與地層之間的間隙達到120mm，給地層沿斷層運動留出一個緩沖帶防止套管被剪切破壞。I、擴孔作業綜合考慮擴孔的風險和成本，提出利用隨鉆擴孔技術對鉆遇斷點上下30m層段進行擴孔作業。隨鉆擴孔施工工序工具入井前，確保隨鉆擴孔鉆頭能收張自如一下隨鉆擴孔工具至預定井深一將擴孔鉆頭伸出工具體外一開始擴孔鉆進一隨鉆擴至設計井深后充分循環，直至井底干凈一使伸出工具體外的擴孔鉆頭充分收到工具體內，起鉆。2、斷層處井身結構優化施工方法(I)鉆遇斷點離油層較遠時(大于60m)井身結構施工方法當鉆遇斷點離油層距離大于60m時，油層頂部至少有30m的水泥環，能夠保證油氣水層互不竄通，達到有效封隔。這種情況下，鉆遇斷點上下各擴孔30m，擴孔段總長為60m。參考圖I，實現該工藝的完井管柱的管串結構自下至上依次為引鞋19+ —根套管+浮箍18+套管串+第二重力式分級箍16+套管串+泥漿充填膨脹式封隔器14+第一重力式分級箍13+套管串。(注引鞋19、浮箍18、重力式分級箍、泥漿充填膨脹式封隔器14等之間沒有具體的距離關系，因為每口井的井深不一樣，距離也就不同，之間通過套管串來連接。泥漿充填膨脹式封隔器14、重力式分級箍應安放在斷層擴孔段15上下地層比較穩定、井徑較規則的井段，不一定緊貼著斷層擴孔段15的分界面，只要是在臨近找一個合適的位置就行。另外，注水泥時先注斷層擴孔段15以下部分，再注斷層擴孔段15以上部分)。此種情況下，鉆遇斷點離油層比較遠，斷層擴孔段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，由于斷層擴孔段15以下層段利用常規套管外注水泥方法固井時，由于井眼不規則等原因，設計注水泥量不一定正好，水泥漿有可能竄入到斷層擴孔段15，所以設計在斷層擴孔段15下部安放一個第二重力式分級箍16，在斷層擴孔段15以下層段套管外注水泥固井后，打開第二重力式分級箍16，將竄入到斷層擴孔段15環空中的水泥漿循環出井口，保證斷層擴孔段15不被水泥漿封固；在斷層擴孔段15上部安放一個第一重力式分級箍13和泥漿充填膨脹式封隔器14，脹開的泥漿充填膨脹式封隔器14封隔住擴孔段后，打開第一重力式分級箍13能夠完成斷層擴孔段15以上套管外注水泥固井作業。完井施工工序為將封隔器、分級箍按設計位置連接于套管串中一按作業規程將套管串下入井內一開泵循環鉆井液一注入前置液一注一級水泥漿一釋放一級碰壓塞(撓性塞)一替泥漿一投一級重力打開塞一繼續循環鉆井液一一級碰壓塞碰壓一一級重力打開塞碰壓一憋壓打開第二重力式分級箍16 —循環鉆井液將多余的水泥漿循環出井口一釋放二級碰壓塞(關閉塞)一繼續循環鉆井液一二級碰壓塞碰壓，關閉下部第二重力式分級箍一釋放二級重力打開塞一憋壓脹開泥漿充填膨脹式封隔器14 —繼續憋壓打開第一重力式分級箍13 —注入前置液一注入二級水泥漿一釋放三級碰壓塞(關閉塞)一替泥漿一三級碰壓塞碰壓，關閉第一重力式分級箍13 —放壓，檢查第一重力式分級箍13關閉情況一候凝。(2)鉆遇斷層離油層較近時(小于60m)井身結構施工方法參考圖2，當鉆遇斷層離油層的距離小于60m時，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，設計在油層頂部適當位置安放遇油/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400mm，所以能有效封隔油層，避免發生油氣水竄；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，鉆遇斷點上部擴孔段長度為30m，鉆遇斷點下部擴孔段長度< 30m(視鉆遇斷點離油層距離和遇油/遇水自膨式封隔器安放位置而定)，整個擴孔段總長< 60m。該工藝施工相對比較簡單，其管串結構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+第一重力式分級箍13+套管串。此種情況下，由于鉆遇斷點離油層比較近(小于60m)，用正常的套管外注水泥固井方法無法有效封隔油氣水層，所以在斷層擴孔段15下部安放一個遇油/遇水自膨式封隔器17，實現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；在斷層擴孔段15上部安放一個第一重力式分級箍13和泥漿充填膨脹式封隔器14，脹開泥漿充填膨脹式封隔器14封隔住擴孔段后，打開第一重力式分級箍13能夠完成斷層擴孔段15以上層段套管外注水泥固井作業。該工藝的施工程序為將封隔器、分級箍按設計位置連接于套管串中一按下套管規程下入套管串一開泵循環鉆井液一釋放一級碰壓塞(撓性塞)一循環鉆井液一一級碰壓塞碰壓一繼續憋壓脹開泥漿充填膨脹式封隔器14 —投重力打開塞一憋壓打開第一重力式 分級箍13 —注入前置液一注入水泥漿一釋放二級碰壓塞(關閉塞)—替泥漿一二級碰壓塞碰壓，關閉第一重力式分級箍13 —放壓，檢查分級箍關閉情況一候凝。應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬于本發明所附權利要求的保護范圍。
權利要求
1.一種延緩斷層處套損的井身結構，其特征在于，在鉆遇斷點上下各30m層段不固井，并采用隨鉆擴孔，使套管與地層之間的間隙達到120mm，給地層沿斷層運動留出一個緩沖帶防止套管被剪切破壞。
2.根據權利要求I所述的延緩斷層處套損的井身結構，其特征在于，鉆遇斷點上下各擴孔30m，擴孔段總長為60m;完井管柱的管串結構自下至上依次為引鞋(19) +—根套管+浮箍(18) +套管串+第二重力式分級箍(16) +套管串+泥漿充填膨脹式封隔器(14) +第一重力式分級箍(13)+套管串。
3.根據權利要求I所述的延緩斷層處套損的井身結構，其特征在于，鉆遇斷點上部擴孔段長度為30m，鉆遇斷點下部擴孔段長度< 30m，整個擴孔段總長< 60m ;完井管柱的管串結構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) +第一重力式分級箍(13) +套管串。
全文摘要
本發明公開了一種延緩斷層處套損的井身結構，在鉆遇斷點上下各30m層段不固井，并采用隨鉆擴孔，使套管與地層之間的間隙達到120mm，給地層沿斷層運動留出一個緩沖帶防止套管被剪切破壞。采用上述方案，本發明使套管與地層之間的間隙達到120mm，給地層沿斷層運動留出一個緩沖帶防止套管被剪切破壞。
文檔編號E21B43/00GK102635335SQ201210100248
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月9日 優先權日2012年4月9日
發明者劉新華, 張衛東, 張艷增, 楊勇, 王建龍, 路智勇 申請人:中國石化集團勝利石油管理局, 中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司, 中國石油大學(華東)