影響固井質(zhì)量的因素和預(yù)防措施研究

王增坤

（鉆井一公司技術(shù)服務(wù)分公司質(zhì)量管理室，黑龍江 大慶 163000）

1 固井的難點(diǎn)及影響因素

1.1 地層壓力系統(tǒng)復(fù)雜

老油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中的后期布置的井網(wǎng)都是在主力油藏進(jìn)行，大部分都是水驅(qū)開(kāi)發(fā)中后期時(shí)期，這個(gè)階段地層原來(lái)壓力系統(tǒng)被長(zhǎng)期注采破壞。新井井筒縱向上會(huì)經(jīng)過(guò)多套壓力系統(tǒng)，常常是高低壓層交錯(cuò)并存，因此固井是很難同時(shí)滿足全部壓力系統(tǒng)的要求[1]。

1.2 井眼尺寸不規(guī)范

鉆井井眼根據(jù)施工目的的不同存在多種類型，老區(qū)油田調(diào)整井網(wǎng)布置往往受到多種條件的制約，比如避開(kāi)現(xiàn)有井網(wǎng)中高產(chǎn)井和回注井，避開(kāi)地面管線和建筑，利用原有井場(chǎng)減少征地費(fèi)用等。因此在鉆井施工中需要大斜度井、側(cè)鉆井、水平井等特殊結(jié)構(gòu)的井況，在鉆井過(guò)程中還得注意強(qiáng)注水層系，一旦控制不好井眼軌跡就會(huì)造成井壁垮塌、井徑擴(kuò)大等鉆井事故[2]。

1.3 固井過(guò)程中的污染

目前許多油田都存在著一些長(zhǎng)停井，由于當(dāng)時(shí)生產(chǎn)需求，用水泥在井口進(jìn)行了封堵。隨著安全、環(huán)保、生產(chǎn)形勢(shì)發(fā)展需要，這些封井已達(dá)不到目前封井的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，存在安全、井控方面的隱患，需要進(jìn)行安全封堵；同時(shí)還有一些長(zhǎng)期停產(chǎn)井由于產(chǎn)能需求和開(kāi)發(fā)要求需要老井恢復(fù)，重新開(kāi)發(fā)利用。這些井由于長(zhǎng)期停產(chǎn)關(guān)井，井內(nèi)壓力無(wú)法預(yù)知，采取原來(lái)常規(guī)的鉆塞方式，一旦鉆開(kāi)井口水泥塞面，遇到高壓油氣流，由于液面距離井口近，鉆塞管柱負(fù)荷輕，極易造成井口無(wú)法及時(shí)有效控制，嚴(yán)重的會(huì)造成鉆塞管柱被井內(nèi)壓力頂出，造成大面積污染，如圖1所示。

圖1 鉆塞井口壓力高鉆塞管柱頂出造成大面積污染

1.4 固井質(zhì)量要求高

老區(qū)調(diào)整井主要是為了彌補(bǔ)原有井網(wǎng)的空白位置或動(dòng)用之前未開(kāi)發(fā)的層系提高采收率。這部分非主力儲(chǔ)層往往層薄、分散、變化大，這就需要調(diào)整井層間或?qū)觾?nèi)實(shí)施細(xì)分開(kāi)采，在試油、射孔、防竄等多種作業(yè)環(huán)境都要求固井質(zhì)量過(guò)關(guān)，加大了固井難度[3-4]。

2 多凝水泥漿體系的特點(diǎn)

2.1 水泥漿性能要求特殊

固井是一項(xiàng)綜合的工程，必須從各方面入手，采取有效措施，降低各項(xiàng)因素對(duì)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。固井過(guò)程中對(duì)水泥漿體系的要求最為重要，特別是在容易水竄的地層鉆井時(shí)不同性質(zhì)的地層水對(duì)水泥漿體系的影響很大。地層水竄入水泥漿體系中會(huì)破壞體系原有的性質(zhì)，對(duì)水泥漿硬化時(shí)間、硬化強(qiáng)度等都會(huì)產(chǎn)生影響。目前水泥漿體系中都添加了防水竄成分，但是很難對(duì)多套不同地層的地層水適用。

2.2 多凝水泥漿體系原理

目前在油田一般多采用的是雙凝或三凝水泥漿體系，對(duì)于改善固井質(zhì)量見(jiàn)到明顯的效果。多凝水泥漿體系，顧名思義就是在一個(gè)井眼或井段固井過(guò)程中，采用兩個(gè)或者兩個(gè)以上不同候凝時(shí)間的水泥漿多體系的組合。

多凝水泥漿體系的研究與應(yīng)用目的，主要是滿足不同壓力體系，適應(yīng)不同地溫條件和不同稠化時(shí)間的需要，預(yù)防或減小竄槽的發(fā)生，適應(yīng)不同地層巖性。多凝水泥漿體系的特點(diǎn)，漿體比重一般為2～3 個(gè)不同比重的漿體組成，漿體比重階梯式變化，一般為下高上低(特殊要求時(shí)，也有下低上高的情況)，各水泥漿的稠化時(shí)間有較大差別；對(duì)井下不同壓力層系的適應(yīng)性較強(qiáng)，能夠有效遏制水泥漿失重而引起的層間竄槽，漿體的性能差別較大，低失水和低自由水(尾管井一般要求無(wú)自由水)，且具有一定的觸變性。

2.3 多凝水泥漿體系的應(yīng)用范圍和對(duì)象

一般為井下地溫梯度變化大，地層存在異常高壓或異常低壓，或壓力層系復(fù)雜；水泥漿封固段長(zhǎng)（一般大于1000m），地層底部承壓能力較低；主力油層短，但為保護(hù)套管而需要填充上部套管段，油氣顯示良好，地層流體活躍。多凝水泥漿體系的應(yīng)用難點(diǎn)為各體系之間分界點(diǎn)的準(zhǔn)確選擇，各體系之間比重的合理分配，現(xiàn)場(chǎng)混漿過(guò)渡段的方量的控制，各封固段地層溫度的準(zhǔn)確把握。而分界點(diǎn)的確定原則可以參照以下方法：

（1）根據(jù)測(cè)井結(jié)果，分析油、氣、水層等分布情況，分界點(diǎn)定在主力油層以上50～100m，確保主力油層封固質(zhì)量。

（2）漏層較淺的井，封固點(diǎn)選取在漏層以下100m。

（3）井底或主力油層段井漏的井，兩種水泥漿體系分界點(diǎn)的確定是根據(jù)堵漏效果，在滿足常規(guī)速凝水泥漿封固主力油層的前提下，分界點(diǎn)盡量下移，以降低環(huán)空水泥漿當(dāng)量密度。

3 多凝水泥漿體系的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)例

以A1 井固井?dāng)?shù)據(jù)為例進(jìn)行效果驗(yàn)證評(píng)價(jià)。施工日期為2019 年9 月6 日，套管尺寸140mm，井深2378m，設(shè)計(jì)返高600m，實(shí)際返高0m，封固段1778m，擴(kuò)大率4.87%，水泥漿量設(shè)計(jì)44.29m3，實(shí)注48.07m3。

該井油層頂界1795m，油層底界2333m。阻位2366.18～2365.40m。最大井斜14.30°，井深位置2362.18m，方位角149.40°。平均每米環(huán)容24.97L/m。平均井徑226.52mm，井徑擴(kuò)大率4.92%。循環(huán)泵壓6.0MPa，泥漿密度1.21g/cm3，泥漿粘度40s，循環(huán)排量2.10m3/min，循環(huán)充分，泵壓穩(wěn)定，出砂干凈。上井水泥設(shè)計(jì)“G油砂15t+G降30t+中G晶格”30t，實(shí)際為“G油砂14t+G降28t+中G晶格”29t，水源充足設(shè)備提前運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

施工情況:試驗(yàn)溫度70℃，用水為現(xiàn)場(chǎng)水。

（1）試壓15MPa，壓力不降。

（2）注前置液6.0m3，壓力2.0MPa。

（3）共注水泥48m3，其中G 油砂12m3(1.56～1.76g/cm3)，G 降18m3(1.78～1.90g/cm3)，中G 晶格18m3(1.92～2.00g/cm3)，注灰壓力5～2MPa，注灰排量0.9～1.7m3/min。

（4）注壓塞液2.0m3，排量0.5m3/min，壓力0MPa。

（5）共替泥漿25.4m3，先替原井漿1010m3，然后跟入重泥漿繼續(xù)頂替。替漿10m3時(shí)起壓力，壓力5MPa，排量2.0m3/min，替至23m3時(shí)，壓力13MPa，降排量至1.40m3/min，替漿壓力0～13MPa，碰壓22MPa，碰壓明顯，壓力不降，放回水不倒返，替漿期間返出正常。替漿后期配入ρ=1.50g/cm3重漿頂替。

本井采用的即為多凝水泥漿體系，包含三種性能不同的水泥漿，分別為G 油砂、G 降、中G 晶格。各體系的性能參數(shù)如表1所示。

表1 多凝水泥體系參數(shù)

4 結(jié)論

通過(guò)多凝水泥漿體系及配套措施的應(yīng)用，可以明顯提高老區(qū)調(diào)整井的固井質(zhì)量，特別是二界面的質(zhì)量有了明顯好轉(zhuǎn)。通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)的試驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)分析使用多凝水泥體系可以有效提高老區(qū)調(diào)整井的固井質(zhì)量，減少固井費(fèi)用和后期維護(hù)成本，由此而帶來(lái)的直接和間接收益是相當(dāng)可觀的。因此，多凝水泥漿體系擁有良好的推廣應(yīng)用前景。