[发明专利]一种高压气体冲击振动固井系统及振动方法

说明书

本发明公开了属于油气井工程领域的一种高压气体冲击振动固井系统及振动固井方法。该振动固井系统是井壁中央预设套管，套管与井壁之间形成环形空间；在套管内的适当位置投放胶塞，胶塞上端通过密封圈与套管内壁密封；在井外配制的均匀添加有高温易熔充气颗粒的水泥浆；套管下入到油气井内预设位置，向套管中注入水泥浆；向套管中注入胶塞及密封圈后注入钻井液；向胶塞施压力，使水泥浆达到环形空间预设位置和预设温度，使水泥浆移动并使高温易熔充气颗粒熔化，颗上内部气体迸出产生振动，使水泥浆在候凝阶段产生强烈且振点均匀的振动，提高振动效果，从而改善水泥浆凝固效果，本发明设计简单、加工成本较低。进而提高固井质量。

技术领域

本发明属于油气井工程领域，特别涉及一种高压气体冲击振动固井系统及振动固井方法。

背景技术

固井是石油开采工程中最为关键的部分之一，优秀的固井技术和工艺，可以提高固井质量，延长油气井寿命。振动可以改善流体的性质,提高顶替效率,提高水泥面胶结强度,缩短水泥胶凝时间,减少甚至消除水泥浆静切力，故可以通过振动固井，有效提高固井质量。然而，现有的振动固井技术仍存在着振动强度弱以及振动分布不均匀的问题。如当下应用比较广泛的水力脉冲式振动固井工具，其振动只存在于注水泥和顶替水泥浆过程中，无法在侯凝期产生振动，且由于水力脉冲装置通常安装在靠近井底的套管上，其产生的振动在沿套管上传时逐渐减弱，使得套管中远距离的振动强度偏弱，从而影响了固井质量。因此，现有技术迫切需要一种能够实现均匀分布振动，并不会出现明显振动衰减的固井技术，以克服现有技术中的种种缺陷。

本发明提出的一种高压气体冲击振动固井技术：能够在不改变常规固井工艺的情况下，使水泥浆在候凝阶段产生振动，且避免振动衰减，同时使振动分布均匀，提高振动效果，从而改善水泥浆凝固效果，进而提高固井质量。

发明内容

本发明的目的是提出高压气体冲击振动固井系统及振动固井方法，其特征在于，所述井下振动固井系统是：井壁1中央预设套管3，套管3与井壁1之间形成环空间8，在套管3内的适当位置投放胶塞6，胶塞6上端通过密封圈7与套管3内壁密封；在套管3内密封圈7以上是注入的钻井液2，在套管3内胶塞6及以下内腔和外壁的环空间8中注入水泥浆4，水泥浆4内含有高温易熔充气颗粒5。

一种高压气体冲击振动固井系统的振动固井方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，套管下入到油气井内预设位置，套管与油气井的井壁之间形成环形空间；

步骤2，向配制水泥浆中预先添加高温易熔充气颗粒；

步骤3，向套管中注入步骤2的预先添加高温易熔充气颗粒的水泥浆；

步骤4，向套管中注入胶塞及密封圈；

步骤5，向套管中注入钻井液；

步骤6，向所述胶塞施压使水泥浆移动；

步骤7，步骤6向胶塞所施压力，使水泥浆经过套管内腔下端口达到环形空间预设位置和预设温度T，并使高温易熔充气颗粒熔化；

步骤8，在高温易熔充气颗粒熔化时，高压气体迸出，产生振动。

所述高温易熔充气颗粒与水泥浆均匀配制，配制比例1000粒/m³-5000粒/m³，具体配制时，高温易熔充气颗粒含量依据固井需求和水泥浆的材料而定。

所述步骤6向胶塞所施压力即内部憋压依据固井需求而定，所施压力范围1MPa-50MPa；实际过程中，胶塞在前半段移动需要的压力较小，在后半段和碰压前需要的压力较大，压力与液体密度差、井深及水泥浆上返的距离有关。

所述步骤7的预设温度T依据油气井深度与地热关系确定。

所述高温易熔充气颗粒内部充入高压惰性气体为氩气、氮气，或二氧化碳气体。