中海油服深水固井介绍
海洋石油深水钻完井技术措施
海洋石油深水钻完井技术措施随着全球能源需求的不断增长，海洋石油的开发已成为人们关注的热点之一。
而深水油田的开发更是海洋石油开发中的一大挑战，因为深水条件下的石油开采和完井技术要求更高，成本更大。
本文将重点介绍海洋石油深水钻井完井技术措施。
一、深水钻井完井技术要求1.水深要求深水钻井一般指水深超过500米的区域，500-1500米为中水深钻井，超过1500米为深水钻井。
由于深水区域的水深较大，风浪和洋流的影响较小，因此深水钻井完井的技术要求较高。
2.环境条件要求深水区域的环境条件十分恶劣，海底水深，海流湍急，海底温度低，而且还存在着飓风、沙尘暴等极端天气，对钻井作业的安全性和可靠性提出了更高的要求。
3.技术难度要求深水区域的地质情况复杂，地下石油资源分布不均，水平分布广泛，开采难度大，深水钻井完井技术的难度也就更大。
二、深水钻井完井技术措施1.钻井平台选择深水区域的钻井平台要求比较苛刻，一般有浮式钻井平台、半潜式钻井平台和固定式钻井平台等，根据实际情况选择合适的钻井平台模式，以满足深水钻井作业的需求。
2.井眼稳定措施深水钻井井眼稳定是深水钻井完井中的一项关键技术，包括对井眼的泥浆配方、井眼的支撑和防护等技术措施，以确保井眼在钻井和完井过程中保持稳定。
3.井眼冲洗技术深水钻井完井中，井眼冲洗技术是必不可少的一项工艺，通过冲洗井眼可以清除井底碎屑、减轻井眼摩阻，提高钻井速度和井眼质量。
4.钻头选择深水钻井中，选择合适的钻头是十分重要的，在深水区域，一般使用可控方向钻头和导向钻头等，以满足深水井眼质量和完井效果的要求。
5.完井工艺技术深水完井技术主要关注几个方面：封隔技术、井筒治理技术、水泥浆配方、井眼净化技术等，这些技术对于深水油田的开发至关重要。
6.安全与环保技术深水油田开发中，要严格把控环境保护和安全生产，尤其是深水油田的开发，更要注重安全和环保，加强对海洋环境的保护。
7.智能化技术在深水钻井完井中，智能化技术是未来的发展方向，包括智能化钻井井下设备、智能化井筒监测系统等，提高深水钻井的效率和安全性。
中海油服深水固井介绍 2012.10
chenliang1@
中海油服深水固井
20 12 COSL 中海油服深水固井介绍
油田化学事业部
汇 报 提 纲
COSL深水固井能力建设 深水固井难点与技术措施
深水固井实践
2
一.深水固井能力建设
3
研发能力
1、深水固井专项室
深水专项室,是由总工程师牵头 深水固井技术研发团队 深水固井体系维护团队 深水固井现场技术支持团队
温度，℃
8 12 16 20 24 28 32
海平面
水深，m
2000 2500 3000 3500 4000 4500
典型海域水温随深度的变化曲线 马来西亚海域ROV实测温度曲线
泥线
难 点
2
压力安全窗口窄
浅层地层疏松，破裂压力
低，窗口窄，易漏失。
破裂压力
常规井表层压力窗口>0.1 深水井表层压力窗口<0.06
海洋石油981上拥有国内最先进的固井设备。 派出10余名固井工程师和操作师跟踪国外深水固井现 场作业，组成了强有力的深水固井现场作业队伍。
二.深水固井难点与技术
11
1.主要技术难点
低温
窄压力窗口
深水表层固井
浅层流
水合物
12
难
点
1
0 0 500 1000 1500 4
水泥浆在低温下水化速率低，候凝期增长
PC-LoCEM 低温防漏防浅层流水泥浆体系 PC-LoLET 低温防漏防窜水泥浆体系 PC-LoS 防套管涨损弹性隔离液
PC-LoF 防水合物高效清洗液
4、深水固井作业标准与规程
针对室内： 《海洋深水固井水泥浆试验》企业标准 针对现场： 《深水固井作业指南》
深水表层套管内管法固井技术与应用
表１ ２０＂ 套管钻水泥塞速度
井号
２０＂ 套管鞋内 水 泥 塞 长 度／
ｍ
Ｌ３－１ Ｌ３－２ Ｌ３－３ Ｌ３－４ Ｌ３－５
３８．５ ５７．０ ６５．０ ４４．０ ４５．０
钻水泥塞 所 用 时 间／
ｈ
７．５ ６．０ ３．０ ２．５ ４．５
钻水泥 的 速 度／ （ｍ·ｈ－１）
摘要：深水表层套管固井是深水钻井中的一个关键环节，通常采用井口密封式内 管 法 固 井，但 由 于 对 内 管 法 的 下 入 深度还缺乏理论研究和设计依据，下入深度不够合理，导致作业过程中出现顶替 过 量 或 顶 替 不 够，造 成 套 管 鞋 固 井 质量不合格、套管内留高塞、内管柱被固在套管内等问题。针对深水表层套管固 井 时 出 现 的 系 列 问 题，提 出 了 一 套 适合井口密封式内管法固井的内管柱下入深度的设计理论和方法。利用该设计 方 法，可 计 算 出 了 不 同 尺 寸 的 内 管 柱、不同的顶替效率和不同水深条件下的合理下深，并绘制了相应参考图版。该 设 计 方 法 现 场 实 际 应 用 效 果 良 好， 提高了深水表层套管的固井作业效率。 关 键 词 ：深 水 表 层 套 管 ；内 管 法 固 井 ；顶 替 效 率 中 图 分 类 号 ：ＴＥ２５６ 文 献 标 识 码 ：Ａ
中海油服已具备半潜式钻井平台深海钻井能力
３ ８ 提 高机械 钻速 的作 业实 践 ． （ ） 钻馆 陶组底 部砾 岩 时 ， １在 采用 较 大的楔 形
齿 以取 得 较 高 的机 械 钻 速 ， 践 表 明采 用 Ｉ Ｄ 实 Ａ Ｃ
（） １ 优化 井身 结构 ， 对于 钻进 古生 界及太 古界
的井 ， 层 套 管 下 到古 生界 的 顶 部 ， 强 地 质 录 上 加
压 、 出流 量 、 返 泥浆 池 体 积 的变 化 ， 生 井漏 后 应 发
马上采 取 相应措 施 。
井 ， 确卡层 ， 准 采用 低密 度 Ｐ Ｄ钻井 液钻 进 ， Ｒ 保持 钻井作业 中保 持微 过平衡 状 态 。
约 了钻井 成本 。
（） ６ 在使用套 管 挂时 ， 下完套 管前 在套 管头翼
阀处连 接管 线 至喇 叭管 返 出 口， 降低 循 环 时 套 管
挂处 的憋压 ， 环 时 套 管挂 提 离 座 封 位 置 ０ ３ ｍ 循 ．
以上 。
（ ） 区块 馆 陶 组底 部 砾 岩 仍 然 无 法使 用 一 ３该 只钻 头 钻 穿 ， 响 了作 业 效率 ， 要 继 续研 究 ， 影 需 开
（ ） 选下部 钻 头 ， 合 以前 沙河 街组 地层 的 ２优 结
钻 头使用 情况 ， 同各 钻 头 厂 家 做 钻头 优 选 与 推 会
荐， 采用 最适 合 的钻头 ， 高 了沙河街 组地层 的机 提
械钻速 。
（） ４ 下套 管前应 通井保 证 井眼顺 畅 ， 通井 时循 环 调整好 钻井 液性 能 ， 降低 钻井 液 的黏度 和切 力 。
海工水泥在深水油井固井中的应用技术
海工水泥在深水油井固井中的应用技术深水油田开发是当前国际石油行业的热点之一。
在深水油井开发中，固井技术是保证油井完整性和安全生产的重要环节。
而海工水泥作为一种重要的固井材料，其应用技术在深水油井固井中发挥着至关重要的作用。
深水油井固井是指通过注入特定组分的水泥浆体，将套管与地层固定在一起，形成一个完整的固体环境，保证油井的安全性和稳定性。
而海工水泥是一种具有良好力学性能和耐低温、耐压强的固井材料，特别适用于深水环境下的固井操作。
首先，海工水泥具有较低的密度和较高的流变特性，适用于深水井环境中的固井操作。
由于海底深水油井存在着较大的压力和温度变化，固井材料需要具备较高的耐温和耐压能力，才能确保固井质量。
同时，深水油井固井需要注入大量的水泥浆体，因此水泥材料的密度也需要适应深水环境的特点。
海工水泥具有较低的密度，能够满足深水油井固井的具体要求。
其次，海工水泥具有良好的流变特性，能够在深水油井固井过程中提供良好的泵浆性能。
深水油井固井操作中，需要通过泵浆将水泥浆体注入到井筒中，填充套管与地层之间的夹层空间。
而泵浆性能的好坏将直接影响到固井的效果和固井材料的利用率。
海工水泥具有较高的流变特性，能够在深水环境下保持较低的流动阻力，并且能够迅速凝结和硬化，形成一个坚实的固井环境。
此外，海工水泥还具有良好的抗湿性和耐腐蚀性，适用于海水环境中的固井操作。
深水油井处于海底环境中，必须考虑到海水的侵蚀和腐蚀对固井材料的影响。
海工水泥采用特殊的配方和生产工艺，能够有效地抵抗海水的侵蚀和腐蚀，确保固井环境的完整性和耐久性。
此外，海工水泥还具有较好的微水化性能和封堵性能，可提高固井质量和井身完整性。
深水油井固井过程中，固井材料需要迅速硬化，确保井筒的密封性。
海工水泥具有较好的微水化性能，能够在水泥浆体迅速硬化的同时形成一定数量的微水化产物，提高固井材料的稳定性和保温性。
此外，海工水泥还具有较好的封堵性能，能够有效地填堵套管与地层之间的裂隙、孔隙，提高固井质量和井身完整性。
深水完井技术
深水完井技术摘要：近年来，全球新增油气储量逐渐转向海洋，深水海域已经成为全球油气资源储量接替的主要领域。
中国石油资源的平均探明率为38.9% 海洋石油仅为12.3%远远低于世界平均探明率73%和美国的探明率75% 因此我国海洋油气勘探开发潜力巨大,可作为油气资源战略接替区。
从海上钻井方式及水深来看,海洋油气的开采逐步趋向深海化,钻井深度已由20世纪70年代的500m发展到3000m。
随着勘探开发技术的不断进步,海洋深水油田在不同的时期有着不同的定义,而不同地区或公司对深水的标准也不同。
目前,水深600~1200m为深水1200~3000m为超深水。
深水完井技术是深水油气资源高效、经济开采的重要保障。
因此,研究智能深水完井所具有的特点,把握其发展趋势,对于促进我国石油工业可持续发展、增加油气产量、保障能源安全具有重要意义。
完井作业是深水油气井投产之前的最后一关，也是最大限度提高深水油气田产量的关键。
1 深水完井特点从本质上说，水的深度对完井技术的影响不大，水下完井与陆上完井在一定程度上来说基本没有区别。
但是，深水油气田也有自身独特、复杂的地质条件，这在另一方面也决定了深水区域的完井方法也需要适当改变。
1.1 费用昂贵与浅水以及陆上油气田相比，深水区域的钻井装置租金昂贵，这就要求施工队伍合理安排工作，尽量减少窝工时间，缩短工期，这对于降低施工成本是非常重要。
同时也意味着完井方式越简单越好，越利于后期修井作业越好。
1.2 受水合物影响在海洋中，气体水合物的形成需要一定的温度压力条件，深水区能够满足这一条件，并能够使其稳定存在。
因此，我们在完井期间，安装采油树的时候必须采取措施，避免气体水合物对完井作业的影响。
目前国际上普遍所采取的措施为坐放水下采油树之前在井口头内先注入甲醇和乙二醇以防止水合物的生成。
1.3 完井步骤深海油气田的完井工作包括 5 个步骤，如下所示：（1）上部完井；（2）中部完井；（3）下部完井；（4）智能完井；（5）合理选取水下采油树。
固井工程基础
二、常规套管、尾管柱
14
一、井身结构（1）
井身结构 是指一口井中下入 套管的层数； 各层套管的尺寸及 下入深度； 管外水泥浆的返回 高度； 以及与各层套管尺 寸相配合的钻头直 径。
转盘面 @
0.00
m
30" & 13-3/8" 水泥返高：海底泥线 200% 裸眼附加量 15.8ppg 水泥浆 2400psi/24hr 30" X52, 1" 壁厚, Drilquip 13-3/8"首浆返高 海底泥线 100% 裸眼附加量 首浆:12.7ppg 13-3/8"尾浆返高 @ 695.00 m 尾浆: 15.6 ppg,2865psi/24hr
图3-1 固井设备总体示意图 6
图2-1 固井水泥浆充填示意图
一、固井工程基础（2）
特点 是一口油气井建井过程中的关键环节； 多工种联合施工的作业； 是一项应用科学； 是一次性工程； 是隐蔽性工程，主要流程在井下； 直接影响后续工程的进行； 施工时间短，工序内容多，作业量大、技术 性强的工程。
17
海上常用的井身结构
钻头 套管 理论 钻头 套管 英寸 英寸 间隙值 英寸 名称 in in mm in 36"-42" 36"-42"( 水 隔水导管 ( 水力式 50.8-101. 30" 力式牙轮扩 （导管） 牙轮扩 6 孔器 ) 孔器 ) 28"-30"( 水 表层套管 26" 20" 63.5 力式牙轮扩 孔器 ) 技术套管 17 1/2" 13 3/8" 39.68 ( 保护套管) 12 1/4" 9 5/8" 20.64 生产套管 8 1/2" 6" 7" 5" 10.72 5.55 17 1/2" 12 1/4" 8 1/2" 6"
深水钻井简介
中海石油(中国)有限公司
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2. 深水钻井的特点和挑战
天然气水合物 Gas Hydrates
到地面体积可 膨胀70-100 倍
天然气水合物:
冰状的气、水结合物
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2. 深水钻井的特点和挑战
天然气水合物 Gas Hydrate
自然界中气水合物的稳定性取决于温度、压力及气—水组 分之间的相互关系，这些因素制约着气水合物仅分布于岩石圈的 浅部，地表以下不超过～2000m的范围内，存在于永久冻结带上 的地层以及大陆斜坡上的海底中。它可存在于零下，又可存在于 零上温度环境。从所取得的岩心样品来看，气水合物可以以多种 方式存在：①占据大的岩石粒间孔隙；②以球粒状散布于细粒岩 石中；③以固体形式填充在裂缝中；④大块固态水合物伴随少量 沉积物。
只要越过大陆架，典型的 深水问题就会出现。
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1. 深水的定义
In the early 1990’s shell offshore defined deepwater as anything greater than 1,500 ft (450m)
In 1997 Sedco defined deepwater as 2,000 ft (600m) for all areas except extreme environments (west of Shetlands) in which case it is 1,500 ft (450m)
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2. 深水钻井的特点和挑战
深水的影响 Influences of Deep Water
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关键技术1
高可靠性：混浆泵注双 保险系统； 安全：制作、使用认证 齐全； 环保：除尘、降噪、隔 热、防震。
固井设备
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关键技术2
低温环境实验室
—温度范围：－10℃～室温
实验设备
—主要用途：常压低温强度养护、低温失水等常规性能测试实验。
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关键技术3
PC-LoCEM/LoLET水泥浆体系
PC-LoCEM 低温防漏防浅层流水泥浆体系 PC-LoLET 低温防漏防窜水泥浆体系 PC-LoS 防套管涨损弹性隔离液
PC-LoF 防水合物高效清洗液
4、深水固井作业标准与规程
针对室内： 《海洋深水固井水泥浆试验》企业标准 针对现场： 《深水固井作业指南》
5、现场固井作业（设备、现场作业队伍）
温度，℃
8 12 16 20 24 28 32
海平面
水深，m
2000 2500 3000 3500 4000 4500
典型海域水温随深度的变化曲线 马来西亚海域ROV实测温度曲线
泥线
难 点
2
压力安全窗口窄
浅层地层疏松，破裂压力
低，窗口窄，易漏失。
破裂压力
常规井表层压力窗口>0.1 深水井表层压力窗口<0.06
油服专利稠 化仪！
研发能力
3、“十一五”科研
序号 1 2 3 4 课题题目 深水表层固井技术研究 深水油气田开发固井工程技术研究 深水防浅层流固井技术研究 LW21-1-1井深水固井研究（水深2461m） 级别 国家 国家 公司 全程跟踪学习
依托大型的科研项目，我们潜心研究，开发出了：
水泥浆防浅层流 & 防气窜评价技术
汇报人：陈良
chenliang1@
中海油服深水固井
20 12 COSL 中海油服深水固井介绍
油田化学事业部
汇 报 提 纲
COSL深水固井能力建设 深水固井难点与技术措施
深水固井实践
2
一.深水固井能力建设
3
研发能力
1、深水固井专项室
深水专项室,是由总工程师牵头 深水固井技术研发团队 深水固井体系维护团队 深水固井现场技术支持团队
深水专项室研发力量：总公司 专家1人；资深工程师3人；高 级工程师4人，工程师10余人
深水固井专项室
三 大 职 能
科技研发 技术支持 体系维护
研发能力
2、深水实验装备
低温环境实验室
——温度范围：－10℃～室温 ——主要用途：常压低温强度养护、低温失水等常规性能测试实验。
研发能力
低温超声波强度仪、低温便携养护釜
独立进行深水固井服务
各层固井均顺利成功！
25
深水固井技术的应用
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——温度范围：3℃～204℃ ——主要用途：低温高压水泥石强度测试与静胶凝强度测试
研发能力
低温便携稠化仪
——温度范围：0℃～150℃ ——低温条件下水泥浆稠化时间的测试。
气体水合物测试装置——DSC
——温度范围：- 45～120℃ ——压力范围：0～400bar ——用于气体水合物生成条件测试
21
关键技术4
PC-LoS防套管涨损隔离液
TVD
转盘面@
0 m
海底泥面 @ 3000 m 36"导管 @ 3070 水泥浆顶部@ 3300 m 20"浮鞋@ 3400 m 水泥浆顶部@ 3900
m
13-3/8"浮鞋@ 4000 m
封闭前置液
9-5/8"浮箍@ 4975 m 9-5/8"浮鞋@ 5000 m
低浅层流
中浅层流
高浅层流
严重浅层流 15
难
点
4
水合物、气化冰
水和天然气在高压低温下形成。 在水深500米以下的表层泥岩的 裂缝里（5-20mm） 水泥凝固过程会放热，尤其 在水泥强度达到50psi以后， 热分解裂缝中的水合物，造 成气窜，另外避免候凝过程 中，在BOP处的清洗液变成水 合物堵塞通道？
海洋石油981上拥有国内最先进的固井设备。 派出10余名固井工程师和操作师跟踪国外深水固井现 场作业，组成了强有力的深水固井现场作业队伍。
二.深水固井难点与技术
11
1.主要技术难点
低温
窄压力窗口
深水表层固井
浅层流
水合物
12
难
点
1
0 0 500 1000 1500 4
水泥浆在低温下水化速率低，候凝期增长
低温材料的研发
a) 减轻剂：人造微珠
b) 外加剂：
降失水剂：PC-G83L、PC-DG72S 促凝剂：PC-DA92S、 PC-DA93L 防气窜剂：PC-GS12L 防漏材料：PC-B60 增强剂：PC-BT1 缓凝剂：PC-DH41L 消泡剂：PC-X60L
20
PC-LoCEM 防漏防浅层流水泥浆体系 PC-LoLET 低温防漏防窜水泥浆体系
难
点
3
浅层流
轻微流：水、砂和泥屑在砂体中不流动或轻微流动，只能向砂体 的下方渗透。 低速流：在砂体中轻微流动，能够向砂体上方和一侧渗透。 中速流：流速中等，能够冲出砂体基点。 高速流：可以冲出砂体上方10ft。
剧烈流：可以冲出砂体上方100ft，造成巨大灾害
钻柱
导向基座 导管
少量或无 浅层流
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关键技术5 PC-LoF防水合物清洗液
←降温，无水合物生成特征峰
→升温，无水合物分解特征峰
配方:20%PC-LoF+100%w/F
压力：15MPa
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三.深水固井实践
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深水固井实践
编号 1 2 3 4 5 6 井名 LH29-2-1 LW6-1-1 BY13-2-1 LH26-1-1 LH16-1-1 LH21-3-1 作业水深 770m 1500m 687.7m 497m 372m 431m 作业模式 HY981作业，合作深水固井 服务