濱3區(qū)塊固井技術(shù)研究與現(xiàn)場應(yīng)用

范超

摘 要：本文研究分析了濱3區(qū)塊的區(qū)域性地層特征，以及固井面臨的技術(shù)難題。開發(fā)研究了相應(yīng)的固井技術(shù)方案。在濱3區(qū)塊共施工7口井，只有兩口井質(zhì)量合格，其余5口井質(zhì)量均為優(yōu)質(zhì)。在改用遇水膨脹水泥漿體系、使用管外封隔器、環(huán)空蹩壓、等技術(shù)措施后固井質(zhì)量得到明顯提高，尤其第二界面更明顯。

關(guān)鍵詞：遇水膨脹水泥漿 固井質(zhì)量

濱3區(qū)塊地質(zhì)情況特殊，油水關(guān)系復(fù)雜，在多個油層中間有高壓水層，同時該區(qū)塊的井主要是以定向井為主，套管居中困難，且由于施工井是老井區(qū)地面環(huán)境受限，受各方面影響固井質(zhì)量問題十分突出。在總結(jié)過去施工經(jīng)驗，分析地層構(gòu)造特點，進(jìn)行科學(xué)論證的基礎(chǔ)上，制定出一套適合該區(qū)塊的固井技術(shù)措施，有效地解決該區(qū)固井質(zhì)量難以保障的問題。

一、區(qū)塊地層特點

1、區(qū)主要目的層位于沙二下2500—2600米，該層為三角洲前緣滑塌形成的濁積巖沉積。儲層巖性以細(xì)砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)細(xì)砂巖為主。根據(jù)臨井施工情況我們知道該區(qū)塊在館陶組及以上地層成巖性差，易坍塌、易卡鉆，鉆遇不整合面、斷層面附近及疏松砂巖層，易井漏，沙三中地層虧空較大，鉆井過程中易發(fā)生漏失。

2、油水層關(guān)系復(fù)雜，層間干擾嚴(yán)重，在2600m左右有異常高壓水層，位于主力油層之間，嚴(yán)重影響固井質(zhì)量

3、一般采用444.5mm直徑鉆頭鉆至井深300m左右，下入直徑339.7mm套管，水泥漿封固全部井段。二開采用215.9mm直徑鉆頭鉆至井深3000m左右，下入139.7mm套管，采用常規(guī)固井工藝，水泥漿返高1000m

二、主要固井技術(shù)難點

1、井較深上部井眼井徑不規(guī)則，套管不易居中，鉆井液與水泥漿易發(fā)生竄槽，從而影響水泥環(huán)的膠結(jié)質(zhì)量。

2、水泥封固段長，水泥量大，作業(yè)時間長，施工風(fēng)險大，施工過程易發(fā)生漏失。

3、水泥段長，水泥漿失重效應(yīng)加劇，地層壓穩(wěn)難度大，影響水泥石膠結(jié)質(zhì)量。

4、地層流體活躍嚴(yán)重干擾固井質(zhì)量。

三、實驗室室內(nèi)研究

1、前置液的研究

設(shè)計前置液采用沖洗液+隔離液的體系，對裸眼段長、套管居中度差、井壁巖屑清除困難的特點，采取了加大沖洗液、隔離液的用量，提高沖洗液、隔離液濃度等措施。前置液的數(shù)量，按照紊流接觸時間7min～10min計算，沖洗液和隔離液的比例為1：1，控制環(huán)空高度計算約為200m～300m。

2、水泥漿體系的研究

水泥漿體系的優(yōu)選直接影響到固井的成敗，水泥漿體系選擇時必須根據(jù)現(xiàn)場實際情況合理制定。濱3-9領(lǐng)漿采用低密增強(qiáng)水泥漿體系，尾槳采用塑性膨脹水泥漿體系；濱3-18井領(lǐng)漿選用低密增強(qiáng)體系，尾槳采用晶格增強(qiáng)水泥漿體系。這兩種配套的水泥漿體系使用效果不是很理想。根據(jù)現(xiàn)場情況結(jié)合固井質(zhì)量評價圖，準(zhǔn)備在有高壓水層干擾的油層段加入抗竄能力更強(qiáng)的遇水膨脹劑。

遇水膨脹水泥漿體系的機(jī)理：水泥漿體的結(jié)構(gòu)隨時間而演變，從流體最終變?yōu)楣腆w。對油井水泥來說，理想的膨脹材料應(yīng)該具備膨脹材料的水化速度應(yīng)該和水泥漿體結(jié)構(gòu)的形成速度同步，即在水泥漿體結(jié)構(gòu)開始形成時膨脹材料的水化反應(yīng)啟動，當(dāng)水泥漿體具有較低膠凝強(qiáng)度時（即受限時），膨脹反應(yīng)速率達(dá)最大，隨后反應(yīng)速率逐漸減小，只有這樣才既能產(chǎn)生足夠的塑性膨脹又有一定的后期膨脹。

2.2、遇水膨脹水泥漿體系設(shè)計原則

1）水泥漿應(yīng)具有良好的流變性，較低的失水，可調(diào)的稠化時間；

2）水泥漿應(yīng)具有膠凝強(qiáng)度發(fā)展迅速的特點；

3）水泥漿初凝后體積體積產(chǎn)生微膨脹；

2.3、遇水膨脹水泥漿體系實驗數(shù)據(jù)

根據(jù)遇水膨脹水泥漿體系設(shè)計方案要求，經(jīng)過室內(nèi)調(diào)配、優(yōu)選、水泥漿性能調(diào)整、流體竄模擬等一系列實驗，優(yōu)選出的遇水膨脹水泥漿體系具有膠凝強(qiáng)度發(fā)展迅速、無自由水運移、微膨脹、低失水的特點。最終領(lǐng)漿采用：降失水體系尾槳采用：早強(qiáng)劑體系+遇水膨脹劑

四、現(xiàn)場工藝技術(shù)措施的應(yīng)用

1、保證井眼暢通，井壁穩(wěn)定的條件下根據(jù)每口井的實際情況，優(yōu)選井段，下入足夠量的雙弓彈性扶正器，井徑較大的井段按要求下入一定數(shù)量的旋流發(fā)生器。充分洗井循環(huán)在注水泥施工前保證井下安全穩(wěn)定 。

2、優(yōu)化篩選前置液，并適當(dāng)增加前置液用量，增加紊流接觸時間，有效驅(qū)替套管外壁及環(huán)空與井壁的殘留鉆井液，提高水泥漿頂替效率；

3、研制新型水泥漿體系以適應(yīng)該區(qū)塊固井要求，主要是在封固油層段的水泥漿中加入膨脹劑和抗竄材料，提高水泥石本身的抗竄能力；

4、使用壓差式管外封隔器以封堵井下高壓干擾層，輔助水泥漿壓穩(wěn)地層；

5、固井施工過程中采用性能較好的雙水泥泵車，按設(shè)計要求同時注入水泥漿，避免施工簡短或設(shè)計水泥漿比重不均勻現(xiàn)象發(fā)生；

6、采用環(huán)空蹩壓的方式候凝，遏制水泥漿候凝期地層高壓流體干擾水泥漿膠凝。

在濱3區(qū)塊共施工7口井，兩口井一界面格，其余5口井一界面為優(yōu)質(zhì)。在改用遇水水泥漿體系、使用管外封隔器、環(huán)空蹩壓、等技術(shù)措施后固井質(zhì)量得到明顯提高，雙界面合格率達(dá)到了85.71%（未用該體系雙界面合格率為39.6%），遇水膨脹劑在油井固井中的應(yīng)用，能有效地解決現(xiàn)場的固井技術(shù)難題，對油井固井技術(shù)的發(fā)展有很好的促進(jìn)作用。

五、結(jié)論

1、通過濱3區(qū)塊7口井的現(xiàn)場應(yīng)用，遇水膨脹水泥漿體系性能穩(wěn)定，各項性能指標(biāo)均優(yōu)于前期使用的水泥漿體系。

2、遇水膨脹劑在濱3區(qū)塊中的應(yīng)用，能有效地解決給區(qū)塊防竄的固井技術(shù)難題，對油井固井技術(shù)的發(fā)展有很好的促進(jìn)作用。

3、管外封隔器的使用和環(huán)空蹩壓候凝 兩項技術(shù)措施是壓穩(wěn)地層解決高壓流體上竄有效措施

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