碳酸鹽巖深井打塞實(shí)踐和認(rèn)識(shí)

任愛軍 于國龍

摘要：塔河油田以碳酸鹽巖縫洞型油藏為主，受其油藏特性影響，地層能量差別極大，多數(shù)井存在漏失情況，因此碳酸鹽巖井水泥打塞塞面不易控制，一次作業(yè)成功率低。本文總結(jié)了近年來水泥打塞井的數(shù)據(jù)規(guī)律，總結(jié)出針對(duì)不同吸水指數(shù)井水泥打塞塞面控制的幾種方法，并在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了驗(yàn)證，提高了一次打塞成功率。

關(guān)鍵詞：碳酸鹽巖;深井;打塞;漏失

1 背景

塔河油田碳酸鹽巖油藏埋深多在5500-6500米，油井能量差異大，壓力保持程度從50～98%均有分布。地層溫度高110℃以上，初始地層壓力系數(shù)1.08，井身結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，有直井、水平井、大斜度井等。完井方式采用裸眼完井，井眼直徑以149.2mm居多，部分為127mm。回接至井口的套管直徑主要有250.8mm、244.5mm、193.7mm、177.8mm等。

2 碳酸鹽巖水泥塞面控制

水泥塞面的控制，首先在于頂替液量的設(shè)計(jì)。若頂替液量設(shè)計(jì)偏高，則會(huì)導(dǎo)致塞面過低，頂替液量過小，則會(huì)導(dǎo)致塞面過高。而頂替液量如何精準(zhǔn)的設(shè)計(jì)，則與井內(nèi)流體的壓縮系數(shù)，地層的吸水情況、初凝時(shí)間等多方面因素有關(guān)。

2.1 塞面控制影響因素分析

①流體的壓縮量

在一般情況下認(rèn)為水為不可壓縮流體，壓縮系數(shù)較小，但在壓力較大，井筒液量較多的情況下，也會(huì)成為一個(gè)不可忽略的因素。通過計(jì)算及實(shí)驗(yàn)，井筒容積從120方到230方情況下，20MPa壓力下，可以產(chǎn)生1m3以上的壓縮量。1方水泥漿量可能導(dǎo)致井筒內(nèi)水泥塞面100米左右的誤差。

根據(jù)塔河油田井筒狀況，根據(jù)不同溫度下體積壓縮系數(shù)[1]，計(jì)算出流體壓縮量近似公式。

② 地層的吸水指數(shù)

統(tǒng)計(jì)前期油井的吸水指數(shù)和設(shè)計(jì)-實(shí)際塞面的差之間關(guān)系，吸水指數(shù)在50L·MPa-1·min-1 情況下，設(shè)計(jì)塞面與實(shí)際塞面符合度較高，塞面差異在100m之內(nèi)，大于該值的情況下，出現(xiàn)較大偏差，甚至?xí)霈F(xiàn)水泥漿漏入地層找不到塞面的情況。因此打塞時(shí)盡量調(diào)整吸水指數(shù)在該指標(biāo)以下。

③ 地層吸水的控制方法

由于該油田為碳酸鹽巖油氣藏，儲(chǔ)集空間主要以裂縫溶洞為主，非均質(zhì)性極強(qiáng)，，地層吸水性有較大的差異性。對(duì)于吸水性較好或易漏失的油井，打塞前根據(jù)油井的情況采取適當(dāng)?shù)拇胧┙档偷貙游赃_(dá)到合理控制塞面的目的。

（1）填砂法。在吸水指數(shù)大于50L·MPa-1min-1情況下，且打塞井段地層不存在放空段，適合采用填砂法降低地層吸水。根據(jù)油井實(shí)際情況及后期生產(chǎn)考慮，選擇合適粒徑和材質(zhì)的石英砂填入井內(nèi)，粒徑一般為100目左右，保護(hù)產(chǎn)層同時(shí)便于后期沖砂施工。填砂作業(yè)期間應(yīng)采取邊活動(dòng)管柱邊填砂的方式，沉砂期間仍需活動(dòng)管柱以防止形成砂橋[2]。待吸水指數(shù)降至50L·MPa-1min-1后，再進(jìn)行打水泥塞作業(yè)。

（2）機(jī)械支撐+填砂復(fù)合法。對(duì)于吸水指數(shù)大于50L·MPa-1min-1，且打塞井段地層存在一定的放空井段，適合采用機(jī)械支撐+填砂復(fù)合法。具體施工是先下入橋塞或投放易鉆水泥柱作為機(jī)械支撐，建立起支撐骨架，然后選擇合適粒徑和材質(zhì)的砂填入井內(nèi)，降低井筒吸水，待吸水指數(shù)降至50L·MPa-1min-1后，再進(jìn)行打水泥塞作業(yè)。

2.2 塞面控制方法

①平衡法

對(duì)于循環(huán)洗井不漏失或吸水較差的井，適合采用平衡法控制塞面。即把所需要的水泥漿量經(jīng)鉆桿或油管送到井內(nèi)，當(dāng)管內(nèi)外水泥漿液面持平時(shí)，上提鉆桿或油管至設(shè)計(jì)塞面以上5-8m，把水泥塞留在原位置。反循環(huán)洗井洗出多余水泥漿，然后緩慢上提管柱侯凝。這種方法操作簡單，安全性好，打塞合格率高。

②注入法

對(duì)存在一定漏失，且吸水指數(shù)在50L·MPa-1min-1以內(nèi)井，可采用注入法控制塞面。具體施工為根據(jù)油井前期測(cè)壓及液面情況，計(jì)算井底壓力P，進(jìn)而根據(jù)注入水泥漿和頂替液后井筒內(nèi)液柱壓力，根據(jù)前后的壓力差，計(jì)算出壓差沉降的水泥塞位移S，從而計(jì)算出水泥漿的注入位置及其頂替量（V）。依靠井內(nèi)液柱與地層壓差沉降，達(dá)到控制塞面的目的。注完水泥漿后可適當(dāng)提高管柱，確保施工安全性。

3 實(shí)施效果

截止2021年8月，累計(jì)實(shí)施12井次，塞面控制均較好，誤差可控制在±30m范圍內(nèi)，具體見表3-1。

4 結(jié)論和認(rèn)識(shí)

（1）流體體具有一定壓縮性，在較大的液量和壓力下，擠堵時(shí)應(yīng)充分考慮液體壓縮量計(jì)算擠入地層水泥漿量;

（2）碳酸鹽巖深井打塞前應(yīng)先測(cè)地層吸水指數(shù)，根據(jù)地層吸水指數(shù)優(yōu)選打塞方式，從而精準(zhǔn)控制塞滿，提高一次打塞成功率;

（3）針對(duì)吸水指數(shù)小于50L·MPa-1min-1井可以采用平衡法或注入法進(jìn)行打塞作業(yè);

（4）吸水指數(shù)大于50L·MPa-1min-1井，可先填砂或機(jī)械支撐控制吸水指數(shù)后再進(jìn)行打塞作業(yè)。

參考文獻(xiàn)

[1]王世文，王朝陽，席娟，等.井筒水壓縮量的計(jì)算[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2013，2（上）：57-86.

[2]趙普春，婁京偉.塔河碳酸鹽巖縫洞油藏深井裸眼段打水泥塞工藝技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù)，2006，34（6）：77-79.