[发明专利]一种水平井油层套管固井方法

摘要

本发明公开了一种水平井油层套管固井方法，属于石油天然气固井技术领域。本发明根据地层压力确定下套时钻井液密度，在水平段、斜井段和直井段加放扶正器并分段循环钻井液，根据不同流体类型计算水泥浆流变参数和临界排量，在保证替浆过程中实际井口压力不超过上限值的前提下依此注入隔离液和水泥浆，替浆结束后关井候凝。上述水平井套管固井方法能够解决特殊井型(如三维水平井和阶梯状水平井等)油层套管固井质量低的问题，且操作简便，易于现场施工，可大幅降低固井成本，能够为后续储层改造、采油工程施工等提供有力保障。

主权项

1.一种水平井油层套管固井方法，其特征在于：包括以下步骤：钻井后下套管串，计算水泥浆的临界排量，依次注入隔离液和水泥浆，替浆结束后关井候凝，即可；所述水泥浆的临界排量的计算方法为：1)确定水平井的井底温度和井底压力；2)根据流变仪读数计算水泥浆的剪切速率和剪切应力：首先，确定水泥浆剪切速率的取值范围，计算该取值范围所对应的转速的取值范围；其次，在上述转速的取值范围内选定流变仪的转速档位，测定水泥浆在步骤1)的井底温度和井底压力下、不同转速档位所对应的读数；再次，根据流变仪的仪器常数计算水泥浆的剪切速率和剪切应力；3)确定水泥浆的流体类型，计算水泥浆的流变参数；4)根据流变参数，计算得到水泥浆的临界排量；当水泥浆的流体类型为赫巴流体，且选取三组剪切速率及其对应的剪切应力计算水泥浆的临界排量时，计算步骤如下：(1)计算水泥浆的流变参数，公式如下：公式3：公式4：公式5：式3～5中：τ₀为动切力，Pa；γ₁、γ₂和γ₃为剪切速率，s^‑1；τ₁、τ₂和τ₃为与剪切速率相对应的剪切应力，Pa；n为流性指数，无量纲；K为稠度系数，Pa·sⁿ；(2)计算水泥浆的临界流速，公式如下：公式6：av²‑bvⁿ‑c＝0，公式7：a＝12^1‑nρ(D_o‑D_i)ⁿ，公式8：公式9：式6～9中：a、b和c是过渡参数；v是临界流速，m/s；ρ为水泥浆密度，kg/m³；D_o为井眼外径，m；D_i为套管外径，m；(3)计算得到水泥浆的临界排量，公式为：公式10：式10中：Q为临界排量，m³/s；π为圆周率；当水泥浆的流体类型为卡森流体，且选取两组剪切速率及其对应的剪切应力计算水泥浆的临界排量时，计算步骤如下：(1)计算水泥浆的流变参数，公式如下：公式11：公式12：式11～12中：τ_c为卡森屈服值，Pa；γ₁、γ₂为剪切速率，s^‑1；τ₁、τ₂为与剪切速率相对应的剪切应力，Pa；η_∞为极限高剪切黏度，Pa；(2)计算得到水泥浆的临界排量，公式为：公式13：D_hy＝D_o‑D_i，公式14：公式15：式13～15中，ρ为水泥浆密度，kg/m³；v是临界流速，m/s；Dhy为井眼与套管间隙，m；D_o为井眼外径，m；D_i为套管外径，m；Q为临界排量，m³/s；π为圆周率。