長封固段固井技術(shù)淺析

李森 涂蓉

【摘要】固井的目的是實現(xiàn)嚴密的層間分隔和對套管的保護，以保證后續(xù)作業(yè)安全順利、分層開采效果長期可靠、儲層增產(chǎn)與改造措施有效。因此固井質(zhì)量不但是關系到油田合理開發(fā)和長期穩(wěn)產(chǎn)承前啟后的關鍵工程環(huán)節(jié)，而且是保護儲層、提高采收率最為重要的保證手段。

【關鍵詞】長封固段；封固質(zhì)量；固井技術(shù)

靖安油田是長慶油田的一大主力油田，是保障長慶油田穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)的主要油田。由于多年的連續(xù)開發(fā)，使得該區(qū)塊的地層壓力發(fā)生了很大的變化，給油田的穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)帶來了困難，因此油田公司對以往的采油方案做了調(diào)整：靖安油田各區(qū)塊完井固井，純水泥由返到油層頂界150米，變更為返到洛河層底界50米以上。并且低密度水泥保持返到洛河層頂界50米以上；完鉆井深小于1500米的井完井固井，純水泥由返到油層頂界150米，變更為全井段用純水泥封固，且上部填充段水泥漿密度不低于1.80g/cm3。由于儲層的地質(zhì)特性、井眼的幾何條件、地層流體性質(zhì)、完井方式與前期作業(yè)的技術(shù)效果、施工工藝技術(shù)措施等都是影響因素，要求加長封固段的封固質(zhì)量，這給固井工作提出了更高的要求。

一、影響長封固段的固井因素

１．該區(qū)塊地層存在大量的高滲透性砂巖，地層破裂壓力低，承壓能力小，從而增加了固井施工的難度。存在封固段長與地層漏失壓力低的矛盾突出，施工過程中由于液柱壓差過大極易發(fā)生井漏；水泥漿流動阻力大，有可能憋漏地層。

２．封固段長對水泥漿性能要求苛刻。滿足對目的層的封固要求和對套管的力學性能要求；由于注替量大、施工時間長，水泥漿的稠化時間和失水控制要求嚴格，防止因濾失量大或稠化時間太短而造成憋泵。

３．封固裸眼段長，井徑變化不規(guī)則，頂替效率難以保證。在加之，個別層位，地層壓力低，滲透非常嚴重，在鉆井過程中，為了確保鉆井時效，配置粘度較大的鉆井液，容易在井壁形成厚的泥餅，影響膠結(jié)質(zhì)量。主要的包括有一下幾點：第一，套管居中度。流變學和水動力學證明在偏心環(huán)空中水泥漿頂替過程極易發(fā)生竄槽，窄邊間隙小，液體流動阻力大，流速小，易滯留鉆井液，反之寬邊間隙大，液體流動阻力小，流速高，水泥漿易發(fā)生竄槽。因此，套管居中問題直接關系到固井質(zhì)量的好壞。由于職工素質(zhì)參差不齊，有些隊伍對于下套管的技術(shù)要求理解不到位，認識不到正確技術(shù)操作的重要意義，扶正器安裝位置不合理，個數(shù)過少，尤其是在調(diào)整更新定向井的造斜段，如不注意扶正器的合理加放，更會導致套管的居中度偏低，為接下來的固井施工留下了隱患。第二，由于地層巖性不穩(wěn)定，在鉆井過程中，受鉆井液沖蝕嚴重，直羅組易坍塌，坍塌后形成大肚子井眼和狗腿井眼，致使頂替效率過低，造成在固井施工中容易形成水死泥漿，從而影響固井質(zhì)量。在固井注灰和頂替過程中，由于排量的變化，如：在注水泥過程中，隨著供灰能力的降低，為了保證達到設計的水泥漿密度，就會降低排量，在頂替的中由于施工水源及供水的原因，排量的變化，從而形成水泥漿液柱壓力在流動過程中，產(chǎn)生的壓力激動接近或達到地層破裂壓力時，容易出現(xiàn)井漏。第三，鉆井液濾餅。如果鉆井液性能不過關，失水過大，就要形成厚的鉆井液濾餅。同時，在濾餅附近還會形成一個具有很稠的、流動性差的鉆井液區(qū)域，使頂替效率下降，而且由于厚濾餅大大減小了套管外的環(huán)形流動面積，在注水泥時也能造成堵塞。水泥膠結(jié)測井表明，鉆井液濾餅較厚的井段水泥膠結(jié)較差。

４．水泥量大、施工時間長、施工壓力高，固井設備要求萬無一失。

二、固井設計與技術(shù)對策

１．井眼準備。了解、分析鉆井情況及井眼軌跡，掌握井下情況，根據(jù)鉆井、電測情況，針對井眼質(zhì)量差的井段（尤其是縮徑、斜井段），要認真、細致的用原鉆具通井、劃眼，記錄好鉆具上提下放懸重及有關數(shù)據(jù)，以有利于分析下套管摩阻，確保下套管順利。

２．根據(jù)油層情況，采用適宜的水泥漿體系，為防止水泥漿在候凝過程中“失重”引起井底壓力不平衡，采用兩段兩凝水泥漿固井；即常規(guī)段為速凝水泥漿，洛河段為緩凝水泥漿。

３．確定合理的水泥漿密度及施工參數(shù)，確保固井施工順利；根據(jù)電測井徑及井徑擴大率，計算水泥漿量，確保水泥返高達到設計要求。

４．在確保井下正常情況下，嚴格按有關規(guī)定及控制程序進行下套管作業(yè)。嚴格測量套管；嚴格控制下套管速度，及時灌鉆井液，每下30～50根套管循環(huán)鉆井液一次，防止沉沙推入井底，使套管下不到底；下套管前，認真檢查套管附件（浮箍、浮鞋、扶正器），精心組織下套管工序，減少下套管時間。套管下入井底后應循環(huán)鉆井液1～2周，保證泥餅薄而致密，有效減小鉆井液的觸變性，消除鉆井液在窄間隙、井壁上的滯流范圍，提高頂替效率。待泵壓平穩(wěn)，達到預計數(shù)值后方可固井。

5．優(yōu)化安放扶正器。合理安放扶正器，目的層每根套管加1只，非目的層段2～3根套管加1只，表層套管內(nèi)加2只。使套管居中，是消除偏心環(huán)空窄間隙處滯留鉆井液，提高鉆井液頂替效率的重要措施，扶正器安放位置按套管偏心度進行優(yōu)化設計。

６．下套管完成后，充分調(diào)整鉆井液性能，低密、低粘、低切、低動塑比，充分循環(huán)，保證泥餅薄而致密，有效減小鉆井液的觸變性，消除鉆井液在窄間隙、井壁上的滯流范圍，提高頂替效率。待泵壓平穩(wěn)，達到預計數(shù)值后方可固井。進一步清除井壁和套管壁的虛泥餅,提高對井壁的清洗和沖刷能力，防止因虛泥餅造成二界面固井質(zhì)量不理想；根據(jù)井下情況，選擇合理的排量進行循環(huán)稀釋調(diào)整鉆井液性能。

７．按照固井設計要求，進行注水泥作業(yè)，確保施工正常、連續(xù)、井下安全。

８．降低環(huán)空水泥漿流動阻力及激動壓力，合理運用頂替技術(shù)提高頂替效率。有效驅(qū)替鉆井液，提高注水泥的頂替效率是清除鉆井液竄槽、保證水泥膠結(jié)質(zhì)量和水泥環(huán)密封效果的基本前提。

三、低溫早強鎖水水泥漿體系的選用

鎖水劑在水泥水化過程中，形成膠體狀產(chǎn)物，具體表現(xiàn)為水泥漿膠凝強度非常高，特別是鎖水劑所形成的膠體膜，在水泥漿外層形成致密的保護層，阻止地層流體所形成的油、水、氣侵；另一方面，鎖水劑會產(chǎn)生促進水泥水化速度的產(chǎn)物，使得水泥漿在低溫下水化速度加快，水泥石早期強度增加很快，特別是水泥漿過渡期大幅度縮短，所以鎖水劑在老井區(qū)對解決油田長封固段、防地層污染、油氣水侵竄、提高固井質(zhì)量起到了十分關鍵的作用。

水泥漿主要指標：水泥漿密度1.85～1.93g/cm3，水泥石抗壓強度22.6MPa（40℃、24h），稠化時間90～108min，當水泥漿體系穩(wěn)定時，游離水0.5%。GQD-1加量為3%、水灰比為0.65、密度為1.55g/cm3的粉煤灰密度水泥漿，其稠化時間滿足二凝水泥漿體系對低密度水泥漿的要求，30℃、24h的抗壓強度都在5.0MPa以上，大于GB10238-1998油井水泥標準規(guī)定的3.5MPa；30℃下的游離水是2.6mL，小于國家標準3.5mL，滿足粉煤灰低密度體系穩(wěn)定性要求。GQD-1粉煤灰低密度水泥漿體系指標：水泥與粉煤灰的比例為1:1，水灰比0.65，GQD-1加量2%，水泥漿密度1.55g/cm3，稠化時間170min（40℃、25MPa），游離水2.6mL，經(jīng)過實驗，可滿足長粉固要求。

四、結(jié)論與認識

（1）合理有效的注水泥工藝技術(shù)及頂替技術(shù)，可提高長裸眼井段封固質(zhì)量。（2）根據(jù)平衡壓力固井原則，水泥漿環(huán)空靜液壓力要大于地層壓力。（3）施工參數(shù)優(yōu)選技術(shù)，盡量做到最佳匹配。（4）按照固井設計要求，確保合理施工方案，精細現(xiàn)場施工措施，確保施工連續(xù)、正常、順利。

參 考 文 獻

[1]郭小陽，楊遠光等．提高復雜井固井質(zhì)量的關鍵因素探討[J]．鉆井液與完井液．2005（22）：53

[2]王文斌等．長慶油田老井側(cè)鉆井固井技術(shù)研究與應用[J]．石油鉆采工藝．2005（1）：24～25