米桑鹽膏層固井水泥漿探究

張國光

摘 要：和其他的項目相比，油田工程中的固井作業(yè)不僅施工難度大，而且還需要投入大量的人力與物力。就以伊拉克米桑油田為例，由于該油田所處的地層中的鹽膏層較厚以及安全壓力窗口過小，且存在高壓鹽水層，固井過程中溢流和漏失風險均較高，而這些問題最有效地解決方法除了施工工藝外，就是調制出最為合適的水泥漿。文中簡要地論述了高壓鹽膏層固井工程中的難點，并通過繁雜的科學實驗制作出最為合適的高壓鹽膏層固井水泥漿，旨在為油田的正常生產提供保障。

關鍵詞：高壓鹽膏層;固井;水泥漿;探究

0 引言

根據對伊拉克米桑油田已完成井的調查的結果顯示，大多數的鹽膏層固井作業(yè)普遍存在著固井質量差的情況，這些情況主要體現在正常的生產作業(yè)過程中會出現凈漏、井口高壓、套管擠毀等問題。而提高鹽膏層固井質量就是解決這些問題最好的辦法，因此需要結合實際情況配制出性價比最合適的水泥漿，這樣既可以解決油田生產問題，同時還可以節(jié)省成本投入。

1 設計中的難點

首先，地層中鹽含量過高會給水泥漿的穩(wěn)定性造成破壞，經過長期的實踐與科學實驗之后得出，鹽能夠破壞水泥漿里的大分子結構，并造成降失水劑的功能變弱;同時在雙層壓縮的環(huán)境下分散劑的效果也因為鹽而大打折，導致水泥漿的流動性變差，給正常的固井作業(yè)造成影響;其次，為了解決地層壓力過高的問題，提高固井施工作業(yè)中的頂替率，就需要配制大量高密度的水泥漿作為固井材料;第三，在符合水泥漿密度值的基礎上，因為加重劑的添加比例過大導致水泥漿的膠結情況大幅度降低。最后，由于壓力窗口小，且存在高壓鹽水層，對水泥漿的防漏失要求更高。

2 實驗部分

2.1 外加劑的選擇

2.1.1 水泥的選擇

目前米桑油田在油井的施工作業(yè)中所使用的水泥具有良好的穩(wěn)定性，而且在與外添加劑進行配伍時所產生的效果也十分明顯，將該水泥和我國的某克級水泥進行比較話，可以發(fā)現該水泥不僅具備較高的強度之外，所需要的水量也比正常使用的水泥要少，此外在采購上所使用的時間和路程也相對較短，因此具有較高的性價比。

2.1.2 加重材料的選擇

為了提升水泥漿的質量并控制好水泥漿的密度，就需要運用添加介質顆粒的方式增加水泥漿的比重。加重劑的粒徑直接影響水泥漿的性能，在加重劑篩選過程中，我們首先選擇了粗顆粒的鐵礦粉，雖然添加了加重介質之后的水泥漿在流變性上有著明顯地提升，但是其缺點也是比較明顯的，那就是穩(wěn)定性能不太理想，抗壓的效果也比較差[1]。而采用顆粒直徑較小的加重介質時，雖然會讓水泥漿的流變性變差，而且配制水泥漿時的難度也變得更大，但制作成功之后的水泥漿有著出色的穩(wěn)定性能，而且抗壓的強度也相當出色。

根據米桑油田固井設計水泥漿流變和強度要求非常高，所以在經過實驗后選擇顆粒的直徑為200目和1200目這兩種赤鐵礦粉互配，并要求200目和1200目鐵粉粒徑相對集中，控制好加重介質與水泥之間的比值，使水泥漿在保持較低流變數據的情況下，實現較高的抗壓強度和穩(wěn)定的漿體性能。

我國唐山產的赤鐵礦礦粉密度和粗細程度，與油田油井施工項目的要求高度吻合，而且對于水量的需求較少，因此具有較高的性價比值。因此按照油井施工項目的需求標準，選擇出這兩種材料作為加重介質。

2.1.3 抗鹽降失水劑的選擇

C-G90抗鹽降失水劑和其他的類型的抗鹽降失水劑有著明顯的不同，C-G90抗鹽降失水劑作為多元共聚物，它能夠在其他共聚物里引入分散性能優(yōu)越的磺酸鹽基團，所以它在實際運用的過程中有著明顯的抗污染與耐鹽性質。此外，C-G90抗鹽降失水劑加入水泥漿中之后，可以讓水泥漿的流變性變得更好更穩(wěn)定性。值得注意的是，在使用的過程中（例如礦化水、海水，以及各飽和鹽水等）的API失水必須控制在60mL的范圍以內[2]。

2.1.4 抗鹽分散劑的選擇

分散劑通俗地說就是一種特殊結構的凝膠體，把分散劑加入水泥漿中之后攪拌均勻，就能夠把水泥漿內的水泥顆粒變得更加分散，這樣就能夠有效地降低水泥漿本身的剪切應力，讓水泥漿能夠保持長時間的流動狀態(tài)。因為水泥漿里含有很多的雜質，而這些雜質里的鹽分會給分散劑的使用效果造成較為嚴重影響。在破壞水泥漿結構的同時也大大減少了水泥漿的流動性能，導致油田固井施工作業(yè)無法順利地進行。在經過長期的實踐與多次的實驗之后，終于優(yōu)選了一種聚羧酸類分散劑C-F44。該種抗鹽分散劑在進入水泥漿之后可以在較短的時間內破壞鹽的內部結構，在提高水泥漿流動性能的同時和其他的外加劑有著良好的相容性。

2.2 配方設計

按照以上關于高壓鹽層固井水泥漿性能的分析與介紹之后，選用了高效的抗鹽外加劑，再選擇半飽和鹽水進行配置水泥漿，并控制好配重介質的量，具體的內容如下：首先是“G”級水泥漿+100%的赤鐵礦粉（1：1）+2%分散劑+5%失水劑+0.4%消泡劑+0.1%緩凝劑+20%工業(yè)鹽[3]。如表1所示。

從這些得到的數據是可以了解到高密度水泥有著出色的性能，完全滿足高壓鹽層固井水泥漿所需要的標準。通過多種配比的方式把水泥漿的比例值調整為2.40g/cm3，2.35g/cm3，2.30g/cm3。然后再和實驗數據的內容以及穩(wěn)定性能進行比較，可以得出水泥漿的密度比例在2.35g/cm3的時候，調配好的水泥漿的性能是最為合理的，而且自由水高度接近0，水泥漿密度差為<0.03g/cm3。滿足水泥漿性能要求的前提下，能有利于降低井底當量。

3 現場運用

3.1 基礎數據

AGCN-61H是四開定向井，該井所使用的鉆頭為244mm，

實際鉆井深度為2900m。在該井的三開定位置處的泥漿密度值為2.28g/cm3，在鉆井時并未出現復雜或者異常情況，固井方式所使用的是雙級固井模式[4]，分級箍位置為上層套管鞋以上200m，二級固井為重疊段。

3.2 一級固井配方與性能

①領漿：領漿：OMAN“G”級水泥150g+赤鐵粉150g+

分散劑2.5g+消泡劑0.5g+緩凝劑5g+鹽8g;②尾漿：尾漿：OMAN“G”級水泥150g+赤鐵粉150g+分散劑2.5g+消泡劑0.5g+緩凝劑2.5g+鹽8g;③配方性能：失水量為65mL，泥漿體的稠化時間長度可以進行即時調整，因此不會發(fā)生稠化時間不足或者其他的情況;過渡所需要的時間不多，通常會以直角的方式進行稠化。泥漿體的整體質量符合項目使用的標準，能夠適用于高壓鹽膏層井的施工作業(yè)需要。

3.3 施工結果

在完成施工過程之后需要等待48～72個小時的時間，隨后再對固井工程的質量進行全方位地測試，得出的結果是電測質量為優(yōu)。

4 結語

綜上所述，要想保障米桑油田鹽膏層固井工程的質量和可靠性，除了要做好基礎的施工措施之外，還需結深入到現場了解情況，再運用科學的方式來提高水泥漿的性能，實現水泥漿在高鹽、高壓、低返速情況下的和地層及套管的膠結，這樣才能夠提高鹽膏層固井的質量，避免在開發(fā)過程中出現套管擠毀、井口帶壓的情況，為油田的穩(wěn)產高產開發(fā)提供保障。

參考文獻：

[1]賀健，張長保，蔣立宏，etal.榆東區(qū)域鹽膏巖層固井技術研究[J].遼寧化工，2019，048（005）：448-450.

[2]蔣建樂，范靈瓊.土庫曼斯坦W構造首口定向探井W-21井鹽膏層高密度鉆井液固井實踐[J].中國石油和化工標準與質量，2018，38（18）：182-184.

[3]楊祖富，岳哲，牛路超.提高吐哈油田鹽膏層加底水固井質量的技術[J].化學工程與裝備，2020，No.276（01）：72+ 100-101.

[4]邢忠璽.異常高壓鹽膏層側鉆實踐與研究[J].中國石油和化工標準與質量，2019，039（001）：134-135.