喇嘛甸油田南中東區(qū)塊鉆井提高固井質(zhì)量探討

李衛(wèi)民，柴鳳忠，左獻(xiàn)軍

1.中國石油大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠工程技術(shù)大隊 （黑龍江 大慶 163114）

2.中國石油大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠第三油礦 （黑龍江 大慶 163114）

固井作業(yè)即下套管完畢后，向套管周圍注入水泥漿，使套管串與井壁牢固地連成一體，封隔疏松、易漏、易塌等復(fù)雜地層和油、氣、水層，防止油氣的互竄。固井工程是鉆井完井工程中的重要環(huán)節(jié)，固井質(zhì)量的好壞關(guān)系到油氣井壽命和采油氣作業(yè)效果。

大慶油田有限責(zé)任公司以下簡稱大慶油田是一個多層系非均質(zhì)陸相油氣田，在縱向上各油層的滲透性和孔隙度存在較大差別，經(jīng)過多年注水開發(fā),形成了多壓力體系，不同儲層間形成較大層間壓差。層間壓差對固井質(zhì)量的影響主要表現(xiàn)是高滲低壓層固井質(zhì)量差的問題，而喇嘛甸油田表現(xiàn)較為突出。根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，喇嘛甸油田調(diào)整井固井質(zhì)量很差，2007年鉆井285口，優(yōu)質(zhì)率30.8%，低于同期北三西區(qū)塊的62.52%，北一斷東的92.31%，五廠的74.59%，也低于2000年到2007年大慶油田老區(qū)固井的平均水平59%。喇嘛甸油田經(jīng)過多年的注水開發(fā)，造成地層水淹嚴(yán)重，極大地影響了固井質(zhì)量和油氣層的開采，為進(jìn)一步提高產(chǎn)能區(qū)塊新鉆井的固井質(zhì)量，在喇嘛甸油田南中東一區(qū)首鉆井，開展了提高固井質(zhì)量現(xiàn)場試驗[1-2]。

1 影響固井質(zhì)量原因分析

1.1 影響固井質(zhì)量的主要因素

地質(zhì)因素：井漏、井垮、鹽層、高滲低壓、長期注水，地層含水較高；

油藏因素：溫度、壓力、滲透率、油氣水分布等；

工程因素：井身結(jié)構(gòu)、鉆井固井設(shè)備、鉆井液性能、井徑、水泥漿性能與地層配伍性。

1.2 喇嘛甸油田固井質(zhì)量低的主要原因

喇嘛甸油田經(jīng)歷了多年的高壓注水開采，加之水驅(qū)油過程中油水界面運移不平衡，使地層壓力系統(tǒng)變得相當(dāng)?shù)膹?fù)雜，地層結(jié)構(gòu)遭到破壞。平面上,同一層面地層內(nèi)出現(xiàn)壓力差，油水處于活動狀態(tài)；縱向剖面上,同一口井內(nèi)地層存在多套壓力系統(tǒng)，甚至層與層之間相互竄通。尤其喇嘛甸油田斷層發(fā)育，壓力系統(tǒng)更為復(fù)雜，加上油層的連通性差或非均質(zhì),使本來存在的層間、層內(nèi)及平面矛盾更加顯著,在井眼剖面上,高壓層、低壓層、常壓層相間交錯存在。一口井中多套壓力系統(tǒng)并存,給提高頂替效率、候凝過程中水泥漿失重時壓穩(wěn)問題及安全施工帶來了很大的困難。

盡管在鉆井或進(jìn)入目的層前，進(jìn)行停注、泄壓、放溢流等措施，但地層流體壓力的動態(tài)變化、注采不平衡及層間竄流等，特別是注水所形成憋壓層及注水竄流等等，給固井作業(yè)帶來很大難度，嚴(yán)重影響了固井質(zhì)量。

2 提高固井質(zhì)量主要措施

為提高固井質(zhì)量必須從各方面入手,采取有效措施，降低各項因素對固井質(zhì)量的影響，達(dá)到替凈、壓穩(wěn)及防止油水竄的目的。目前提高調(diào)整井固井質(zhì)量的主要技術(shù)有以下幾種：

2.1 控制地層因素減少動態(tài)干擾

采取大面積停注、停采、泄壓的靜態(tài)固井或一定范圍內(nèi)的停注、停采、泄壓的靜動結(jié)合，為水泥漿侯凝提供一個相對靜態(tài)的環(huán)境。

2.2 機械方法

主要可采取管外封隔器高效密封套管與井筒空間或注水泥后在環(huán)空加一定回壓，以增加過平衡壓力的環(huán)空憋壓，以及降低封固段高度等方法。

3 試驗及效果評價

根據(jù)影響固井質(zhì)量原因分析，為了提高喇嘛甸油田南中東一區(qū)新鉆井固井質(zhì)量，在該區(qū)塊東部42口井開展了提高固井質(zhì)量試驗。

3.1 試驗區(qū)概況

南中東一區(qū)區(qū)域內(nèi)發(fā)育大小斷層10條，主要分布于區(qū)域的西側(cè)和東南方向，均為正斷層。該區(qū)域于1973年投入開發(fā)，先后部署基礎(chǔ)井網(wǎng)、層系調(diào)整井、二次加密調(diào)整井、聚合物驅(qū)井等四套井網(wǎng)，劃分了薩爾圖油層、葡Ⅰ1-2油層、葡Ⅰ4及以下油層以及薩葡高差油層等7套層系。

2003年3月下旬，該區(qū)塊發(fā)生嫩二段成片套管的損壞。套損區(qū)域內(nèi)有176口油水井套管均發(fā)生不同程度損壞。在南中東一區(qū)范圍內(nèi)，套損區(qū)面積約2.5km2，有套損油水井約62口，其中油井44口，水井18口，已全部更新。另外區(qū)域內(nèi)及附近有丟魚井15口。

3.2 鉆關(guān)試驗及效果

3.2.1 鉆關(guān)試驗方案

本著鉆井對注入量和產(chǎn)量影響最小原則，集中鉆井，整體推進(jìn)；適當(dāng)縮短開鉆前關(guān)井時間，按鉆開油層時井口壓力降到3.0MPa確定關(guān)井時間[3-4]。

為了確保鉆開油層前井口壓力降到3.0MPa以下，超過3.0MPa的井則需要放溢流降壓；對薩葡油層井開鉆前井口壓力偏低，要進(jìn)行補水，補水時井口壓力控制在5.0MPa；鉆控后注水井采取分步恢復(fù)注水的做法，逐漸恢復(fù)地層壓力。采油井距新鉆井50m以內(nèi)以及距離新鉆井50～120m、液量大于50m3/d的采油井，在鉆井打開油層時到固井后48h之內(nèi)關(guān)井。

3.2.2 鉆關(guān)試驗效果

試驗區(qū)有3口井進(jìn)行了地層壓力測井，高滲透層共選點25個，實測壓力與2010年相比有所提高（圖 1）。

圖1 2012年與2010年高壓滲透層實測壓力系數(shù)對比

由于試驗區(qū)實施了新的鉆關(guān)方案，采油井鉆關(guān)距離由過去的50～80m增加到50～120m，同時，高滲層注水井關(guān)井時間改為開鉆當(dāng)天關(guān)井，鉆關(guān)期間對壓力較低的P1組注水井進(jìn)行了補水處理，使高滲透層的壓力有所提升。圖1中可以看出，S2、S3壓力系數(shù)增加幅度較大，新的鉆關(guān)方案在提升壓力方面起到了一定的作用。

3.3 新型鉆井工藝試驗

3.3.1 低滲透鉆井液試驗

低滲透鉆井液是應(yīng)用半剛性耐酸耐堿的超細(xì)短纖維材料，直徑為2～10um，配合柔性合成纖維和超細(xì)軟顆粒，在地層里可以構(gòu)成一個三級的架橋網(wǎng)絡(luò)，在高滲層表面快速形成鉆井液泥餅。當(dāng)水泥漿濾液侵入鉆井液泥餅時，雖然鉆井液泥餅中一部分顆粒被運移，但大部分鉆井液泥餅的網(wǎng)絡(luò)沒有被破壞，有利于水泥漿降失水時濾餅的再次建立，從而起到了降低水泥漿失水的目的，保證水泥環(huán)的膠結(jié)質(zhì)量[5]。

應(yīng)用低滲透鉆井液方案試驗了42口井，48h聲檢優(yōu)質(zhì)井21口，合格井21口，優(yōu)質(zhì)率50%。15d聲檢優(yōu)質(zhì)井21口，合格井21口，優(yōu)質(zhì)率50%，合格率100%。喇 8-斜 PS2831 井 48h、7d、11d、15d 固井質(zhì)量沒有變化。15d聲變檢測21口井非優(yōu)質(zhì)井段高滲低壓層膠結(jié)質(zhì)量與其他巖性井段膠結(jié)質(zhì)量相比沒有明顯的差異，15d與48h質(zhì)量對比有變好的趨勢。

3.3.2 低密度高強防腐水泥試驗

該水泥是在G級水泥基礎(chǔ)上，將高強度輕質(zhì)材料合成于水泥生產(chǎn)過程，形成新型低密度固井水泥材料，具有密度低（1.75g/cm3）、防腐蝕、強度高，并且后期強度（15d）不降等優(yōu)點?？山档退酀{凝結(jié)前液柱壓力,減小水泥漿濾液侵入高滲低壓層程度。

應(yīng)用低密度高強防腐水泥漿+低滲透鉆井液方案試驗了22口井，48h聲檢優(yōu)質(zhì)井17口井，合格井5口，優(yōu)質(zhì)率77.3%，合格率100%。15d聲檢優(yōu)質(zhì)井16口井，合格井6口，優(yōu)質(zhì)率72.7%，合格率100%。喇 10-PS2833 井 48h、7d、11d、15d 固井質(zhì)量沒有變化。15d聲變檢測3口井非優(yōu)質(zhì)井段高滲低壓層膠結(jié)質(zhì)量與其他巖性井段膠結(jié)質(zhì)量相比沒有明顯的差異，15d與48h質(zhì)量對比，3口井（喇9-PS2833受套管接箍膠結(jié)質(zhì)量變差影響）有變好的趨勢。

4 結(jié)論

1）喇嘛甸油田由于長期注水開采、注采不平衡及層間竄流，存在高滲低壓層，水泥漿中的自由水會向地層中滲透，導(dǎo)致水泥漿在凝固過程中形成結(jié)構(gòu)疏松、多孔隙的水泥石，嚴(yán)重影響了新井固井質(zhì)量。

2）鉆前關(guān)井措施的應(yīng)用為水泥漿提供一個安靜的候凝環(huán)境，減少動態(tài)干擾，對提高老油田新鉆井固井質(zhì)量十分必要。

3）現(xiàn)場試驗表明，低密度高強防腐水泥漿+低滲透鉆井液可以有效防止動態(tài)水進(jìn)入地層，在一定程度上提高調(diào)整井固井質(zhì)量，優(yōu)質(zhì)率達(dá)72.7%。

[1]趙靜,劉義坤.影響調(diào)整井固井質(zhì)量的主要因素及計算方法[J].鉆井液與完井液.2007,24（2）：45-47.

[2]李在勝,崔軍,薄和秋.提高固井質(zhì)量技術(shù)[J].西部探礦工程.2001（3）：57-59.

[3]劉大為.現(xiàn)代固井技術(shù)[M].沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,1994.

[4]黃漢仁.泥漿工藝原理[M].北京：石油工業(yè)出版社,2008.

[5]李穎川.采油工程[M].北京：石油工業(yè)出版社.2001.