套管外封隔器自增壓式雙卡高壓層固井技術(shù)及應(yīng)用效果

劉玉民　孫國徽　代慧妍　林發(fā)枝　孫成坤

文章編號：1006-6535(2009)02-0094-04

摘要：為有效地抑制大慶油田三次加密調(diào)整井高壓層流體的溢出，提高固井質(zhì)量，研發(fā)了套管外封隔器自增壓式雙卡高壓層固井技術(shù)。該技術(shù)可實現(xiàn)井筒環(huán)空介質(zhì)壓力和體積增值，顯著降低油井采出液含水率。該技術(shù)進行了104口井的試驗，對其動態(tài)數(shù)據(jù)采集分析表明：采出液的油水比由1.00∶8.10變?yōu)?.00∶4.18，含水率降低了7.74個百分點。

關(guān)鍵詞：套管外封隔器；壓穩(wěn)；自增壓；雙卡；高壓層；固井；油水比；含水率

中圖分類號：TE26

文獻標(biāo)識碼：A

前 言

表外儲層和薄差油層是大慶油田三次加密調(diào)整井開發(fā)對象，其顯著特點是各油層間的隔層薄、油層物性差、滲透率低、層間差異大。因此，對三次加密井固井質(zhì)量提出了更高的要求，即所有小層必須封固良好，射孔井段隔層水泥膠結(jié)指數(shù)不低于0.8。目前聲變檢測固井質(zhì)量(尤其延時聲變檢測固井質(zhì)量)不能完全滿足油田開發(fā)需要，這說明有很多井段因固井質(zhì)量達不到開發(fā)方案的要求而做舍層處理，直接影響油田三次井網(wǎng)的加密調(diào)整開發(fā)。其中，杏十二區(qū)隨著井網(wǎng)的進一步加密，各層系間壓力差別的矛盾日益突出，新投三次加密井的固井質(zhì)量尚不理想。杏十二區(qū)三次加密井的平均最高地層壓力系數(shù)達到1.83，最低壓力系數(shù)為0.90，薩爾冬和葡萄花油層層間壓差達到9.72 MPa。經(jīng)過延時聲波變密度檢測，固井優(yōu)質(zhì)率僅為36.7%。大慶油田調(diào)整井固井已逐步形成以“壓穩(wěn)、居中、替凈、密封”為原則的一整套技術(shù)，在固井基礎(chǔ)理論研究、地質(zhì)預(yù)測控制技術(shù)、固井水泥外加劑研究與應(yīng)用、固井工具研制與應(yīng)用、固井施工配套技術(shù)等方面有較大地發(fā)展^[1～5]。套管外封隔器常規(guī)式雙卡高壓層固井技術(shù)是最常用的技術(shù)之一，即高壓層上下各卡放一只套管外封隔器，先坐封下部封隔器，再坐封上部封隔器。但該技術(shù)只能防止高壓層與低壓層之間的層間混竄，不能從根本上抑制高壓層流體從地層溢出^[6]。因此，為實現(xiàn)環(huán)空壓力增值和體積增值，提高固井的壓穩(wěn)效果，進行了套管外封隔器自增壓式雙卡高壓層固井技術(shù)的研究。

1 工作原理及工藝流程

工作原理：套管外封隔器自增壓式雙卡高壓層固井技術(shù)，是利用液體壓縮原理，在需加壓的油層部位形成密閉的環(huán)形空間后壓入一定量的液體(上部封隔器先坐封起到圈閉的作用，下部封隔器后坐封，也就是后充液)，使地層壓力升至理想壓力，從而起到平衡地層壓力作用。該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)在低密度洗井液固井前提下，有效補償水泥漿靜液柱壓力損失，達到提高水泥環(huán)一、二界面膠結(jié)強度及抑制高壓層流體溢出，有效地提高了低壓油層的固井質(zhì)量，能完全滿足現(xiàn)場應(yīng)用及生產(chǎn)的要求。

工藝流程^[7]：①將套管外封隔器與套管連接，下入井內(nèi)預(yù)定位置；②注水泥施工和替鉆井液至碰壓；③碰壓后，泄壓回零，坐好井口；④2～3 min后，緩慢平穩(wěn)地升高壓力，將上面打開壓力小(一般為15.5～16.0 MPa)的套管外封隔器打開坐封，在2個封隔器打開壓力之間(一般為16.5～17.0 MPa)，穩(wěn)壓2～3 min，慢慢升至20.0 MPa，將下面打開壓力大(一般為17.5～18.0 MPa)的套管外封隔器打開坐封，穩(wěn)壓2～3 min，泄壓回零；⑤常規(guī)試套壓；⑥施工完畢。

2 理論計算

根據(jù)文獻[8]相關(guān)公式計算得出在不同井徑、工具不同下深和使用不同型號工具情況下，套管外封隔器自增壓式雙卡高壓層固井技術(shù)產(chǎn)生的環(huán)空壓力增值(表1)和體積增值(表2)。

3 現(xiàn)場試驗

3.1 地質(zhì)情況

對杏九區(qū)—杏十二區(qū)382口井統(tǒng)計表明：高壓層s₂^(1～15)共15個小層，主要集中在s₂⁴和s₂⁵。最高壓力系數(shù)1.42～1.97，平均1.698。高壓層845～1 075 m，平均井深982 m。對杏九—十二區(qū)217口井統(tǒng)計表明：低壓層p₁^(1～5)共5個小層，主要集中在p₁³。最低壓力系數(shù)為0.78～1.20，平均0.954。低壓層井深為987～1 180 m，平均井深1 097 m。

3.2 固井質(zhì)量效果

在杏十二區(qū)使用該技術(shù)固井104口井。其中雙卡s₂頂、底 74口井，雙卡s₂頂、s₃底30口井。按照水泥石膠結(jié)指數(shù)統(tǒng)計表明(表3)：應(yīng)用該技術(shù)，優(yōu)質(zhì)井段(BI>0.8)累計長度占總長度86.7%，比未使用該技術(shù)的井(優(yōu)質(zhì)井段累計長度占總長度的36%)高出50.7個百分點。

3.3 開采效果

2007年底，利用采集的動態(tài)開采數(shù)據(jù)，對2004年杏十二區(qū)使用該技術(shù)及未使用該技術(shù)井的開采情況進行了統(tǒng)計(表4)。結(jié)果表明，使用該技術(shù)的井油水比和含水率同未用該技術(shù)的同區(qū)塊鄰井相比分別提高了93.78%和降低了7.74個百分點，效果明顯。

3.4 應(yīng)用與未應(yīng)用套管外封隔器自增壓式雙卡高壓層固井技術(shù)單井情況分析

(1) 單井平均采液量對比。應(yīng)用該技術(shù)，平均單井采液量降低了59.19%，實現(xiàn)了很好的層間封隔，較好地實現(xiàn)了分層開采，沒有額外開采射孔層段的液體。

(2) 單井平均采水量對比。使用該技術(shù)后平均單井采水量降低了59.82%，實現(xiàn)了很好的層間封隔，較好地實現(xiàn)了分層開采，沒有額外開采射孔層段的液體。在未應(yīng)用該技術(shù)的井中，開采射孔層段以外抽出的液體絕大部分是壓力較高的水，也有少量的油。使用該技術(shù)的井采水量明顯減少。

(3) 單井平均采油量對比。使用該技術(shù)單井平均采油量降低了27.34%，實現(xiàn)了很好的層間封隔，較好地實現(xiàn)了分層開采，沒有額外開采射孔層段的液體。在沒有封隔器的井中，在采射孔層段以外抽出的液體中有很少的油，絕大部分是壓力較高的水。使用該技術(shù)的井采油量減少不十分明顯。

4 結(jié)論和建議

(1) 套管外封隔器自增壓式雙卡高壓層固井技術(shù)，有效地提高了高壓和低壓同井的固井質(zhì)量，降低了采出液的含水率，提高了開發(fā)效果。

(2) 建議開展套管外封隔器自增壓式多卡高壓層固井技術(shù)試驗，即在1口井中分別在s₁s₂夾層、s₂s₃夾層和s₃p₁夾層按照自增壓式技術(shù)的要求卡放套管外封隔器，進一步觀察分析其效果。

參考文獻：

[1] 蘇川運.提高調(diào)整井固井質(zhì)量的重要途徑──套管外封隔器固井[J].石油鉆采工藝，1994，17(4)：23～28.

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[5] 周英操，楊智光，等.大慶油田調(diào)整井固井技術(shù)及應(yīng)用[J].大慶石油學(xué)院學(xué)報，2004，28(6)：11～16.

[6] 劉玉民，趙立新，等.套管外封隔器用于薄層封竄技術(shù)分析[J].鉆采工藝，2000，23(2)：44～48.

[7] 劉玉民，許國林，等.套管外封隔器自增壓式雙卡高壓層固井工藝[P].中國專利，200510127684，2006-06-28.

[8] 陳家瑯.水力學(xué)[M].北京：石油工業(yè)出版社，1980：4.

編輯 王 昱