聚合物驅(qū)影響水泥環(huán)膠結(jié)質(zhì)量的因素分析

趙東亮

（大慶油田鉆探工程公司剩余油項(xiàng)目經(jīng)理部 黑龍江大慶 163000）

聚合物驅(qū)是高含水后期提高采收率的一種強(qiáng)化采油方法，聚合物注入井有一部分是老井，由于老井的固井質(zhì)量較差且高壓注聚，從而造成聚合物驅(qū)區(qū)塊層間竄與套損較為嚴(yán)重，出現(xiàn)了許多新的問題，對(duì)今后的固井質(zhì)量提出了更高的要求。

1 聚合物驅(qū)后影響固井質(zhì)量的因素分析

由于聚合物溶液在地下的滯留，改變了地層的物性及地層孔隙流體的性質(zhì)，對(duì)鉆井固井的影響主要表現(xiàn)在地層物性的改變和地層孔隙流體的影響二個(gè)方面，其中地層流體的影響主要表現(xiàn)在地層壓力和聚合物侵入量二個(gè)方面。

1.1 對(duì)鉆關(guān)的影響

由于聚合物在地層孔隙中的滯留，堵塞了地層的孔隙，減小了地層孔隙直徑，增大了地層流體的流動(dòng)阻力；同時(shí)地層孔隙流體的粘度增大，地層流體上返需要的動(dòng)力增大，從而造成注入井停注放溢困難，主要表現(xiàn)在溢流量較少甚至沒有，地層壓力下降緩慢，放溢時(shí)間較長(zhǎng)。因此，對(duì)于聚合物驅(qū)區(qū)塊鉆井的鉆關(guān)控制應(yīng)重新考慮，合理設(shè)計(jì)鉆關(guān)范圍及放溢時(shí)間。固井時(shí)的鉆關(guān)控制時(shí)間及范圍也應(yīng)重新考慮。

1.2 地層壓力的影響

由于高壓注入和泄壓困難，聚合物驅(qū)區(qū)塊地層壓力較高，低滲層和高壓層的固井矛盾更加突出。

1.3 聚合物滯留量對(duì)泥漿和水泥漿的影響

聚丙烯酰胺可以作為泥漿和水泥漿的提粘劑或降失水劑。鉆遇聚合物注入層段，聚合物侵入井筒中，造成泵壓急據(jù)升高，循環(huán)鉆井液困難；鉆井液應(yīng)提前進(jìn)行處理，降低鉆速，從而保證安全順利鉆進(jìn)。在聚合物區(qū)塊鉆井完井電測(cè)易遇阻，完井時(shí)應(yīng)大排量充分洗井。固井泵壓升高較大，替壓較高，水泥漿返速較低；應(yīng)采用高密度鉆井液進(jìn)行壓井，盡量縮短下套管與固井施工之間的時(shí)間差，水泥車高壓大排量施工。水泥候凝時(shí)，從聲幅的微幅度可以推測(cè)出在聚合物注入井段有聚合物侵入發(fā)生。

1.4 地層物性的影響

地層的孔隙度、滲透率下降，地層對(duì)流體的阻滲能力增大，結(jié)果造成地層流體侵入環(huán)空的能力變強(qiáng)，低滲層地層流體的滲流對(duì)水泥環(huán)膠結(jié)質(zhì)量的影響加劇。由于高滲層滲透率下降，鉆井液和水泥漿對(duì)中低滲透層的侵入加劇，而中低滲透層又是聚驅(qū)后調(diào)整的主要層位，故應(yīng)加強(qiáng)中低滲透層油氣層保護(hù)技術(shù)的研究。

1.5 聚合物井的竄槽、套損的影響

注聚井竄槽、套損使聚合物注入其他層位或沿?cái)鄬拥葮?gòu)造面進(jìn)入其他層位，造成地層流體壓力的升高，地層滲透率下降，形成泄壓困難的局部高壓區(qū)。同時(shí)，由于聚合物溶液進(jìn)入地層孔隙中，改變了地層孔隙流體壓力在平面上和縱向上的分布規(guī)律，形成局部高壓區(qū)，為了保證安全鉆井固井，聚合物驅(qū)區(qū)塊的地層壓力預(yù)測(cè)技術(shù)需要進(jìn)一步的研究，搞好單井地層壓力預(yù)測(cè)是至關(guān)重要的。

2 國(guó)內(nèi)外可借鑒的固井技術(shù)

2.1 油井水泥

近年來，國(guó)內(nèi)外基礎(chǔ)水泥已有了很大的發(fā)展，主要有13種基本水泥品種。13種基本水泥為波特蘭水泥（API基本水泥五類：A、B、C、D、E）、高鋁水泥、市售低密度水泥、市售膨脹水泥、微細(xì)水泥、微細(xì)波特蘭水泥和微細(xì)高爐礦渣混合物、高細(xì)度水泥、高爐礦渣BFS、微細(xì)高爐礦渣、波特蘭水泥和高爐礦渣的混合物、可存貯式液態(tài)水泥、酸溶性水泥、合成樹指水泥。鑒于聚合物驅(qū)后油層的特點(diǎn)，應(yīng)側(cè)重應(yīng)用膨脹水泥、高爐礦渣、合成樹脂水泥等。

膨脹水泥是在普通硅酸鹽水泥中加入無水磺化鋁酸鈣、硫酸鈣和石灰即可，其膨脹性的來源被認(rèn)為是由于形成了鈣礬石晶體。鈣礬石晶體是在硫酸鹽和硅酸鹽水泥中的鋁酸三鈣反應(yīng)時(shí)形成的，這個(gè)鈣礬石晶體比鋁酸三鈣大得多，它代替了水泥的晶格結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生了一個(gè)內(nèi)部應(yīng)力而使水泥大量膨脹，體積膨脹可達(dá)0.05%至0.2%。

高爐水粹礦渣（簡(jiǎn)稱BFS），是冶金工業(yè)的主要廢料，在高爐中與鐵一起熔煉時(shí)產(chǎn)生，生成物主要是硅酸鈣（鎂）與硅鋁酸鈣的液渣，一般在1400℃～1600℃以熔融狀從高爐中排出，經(jīng)水淬快速冷卻而轉(zhuǎn)化為顆粒狀玻璃態(tài)物質(zhì)，再將其研磨到需要的細(xì)度用于固井材料。

合成樹脂水泥是一種有機(jī)固井材料，主要是環(huán)氧樹脂，其與聚合物體系較為接近，具有良好的相容性，其流動(dòng)性能較好，有利于井眼的充分頂替，其注入環(huán)空后通過加熱或放射性使其固化，該水泥環(huán)具有很好的彈性，其抗破壞沖擊性較高，有利于強(qiáng)化采油措施的開展，有望提高聚驅(qū)的全面固井質(zhì)量，且能對(duì)層間竄井進(jìn)行修井密封，聚合物體系的塞流比紊流更有利于頂替，是一種非常有前途的聚驅(qū)后的固井材料。

2.2 外加劑

水泥外加劑近幾年發(fā)展較快，現(xiàn)按其功能分為15類（實(shí)際為13類），現(xiàn)在發(fā)展趨勢(shì)是多種材料綜合考慮，水泥外加劑的研究投入在減小。

15種分類為基本水泥（包括13種水泥）、促凝劑和鹽、充填劑和減輕劑、游離液和固體懸浮劑和沉降穩(wěn)定劑、分散劑、膠結(jié)增強(qiáng)和膨脹劑和表面活性劑、降失水劑、減少和阻止強(qiáng)度衰退抑制材料、緩凝劑、防氣竄劑、抑泡劑和消泡劑、增密劑和加重劑、減少漏失的外摻料和填充劑、隔離液和化學(xué)沖洗液和前置液、特種水泥混合物等。

由于聚驅(qū)后泄壓緩慢，固井侯凝期間聚合物易侵入井筒，影響二界面的膠結(jié)，從而導(dǎo)致層間竄的發(fā)生。聚驅(qū)后加密調(diào)整的是表外儲(chǔ)層和中低滲透層，阻滲層的滲透率下限為1×10-3um2。故應(yīng)發(fā)展促凝劑、膨脹劑、沖洗隔離液等的研究。

促凝劑主要有CaCl2、KCl、NaCl、Na2CO3、甲酰胺、甲酸鈣、硅酸鈉等，有助于縮短凝結(jié)時(shí)間和過渡時(shí)間，從而減少地層流體侵入環(huán)空的液量，保證環(huán)空封密的實(shí)現(xiàn)。膨脹劑主要是鋁鹽和硫酸鹽，可以使A級(jí)水泥具有微膨脹性，達(dá)到膨脹水泥的性能。

隔離液和沖洗液有利于提高頂替效率，且可以改善一、二界面的膠結(jié)性能，提高兩個(gè)界面的膠結(jié)質(zhì)量。沖洗隔離液的材料可以是丙酮、丁二烯、醇類、醚類和苛性堿等的水溶液，有助于提高界面膠結(jié)強(qiáng)度。應(yīng)研制對(duì)聚合物沖洗效率高的沖洗液。

2.3 套管設(shè)計(jì)

套管設(shè)計(jì)包括聚驅(qū)影響套管損壞系數(shù)的測(cè)定和適合于聚驅(qū)的套管級(jí)別，這涉及到安全性、經(jīng)濟(jì)性及油水井的壽命等。套管設(shè)計(jì)的影響因素為a)聚驅(qū)后鉆井和采油期間的載荷條件；b)套管在地層物性條件下的強(qiáng)度特征；c)生產(chǎn)過程中油水井的使用壽命。根據(jù)聚驅(qū)存在的套損和腐蝕問題，有必要進(jìn)行套管鋼級(jí)的優(yōu)選并進(jìn)行評(píng)價(jià)，以保證聚驅(qū)的固井質(zhì)量滿足后繼強(qiáng)化采油的要求。

3 結(jié)論和認(rèn)識(shí)

（1）三采注聚合物后固井質(zhì)量問題與加密調(diào)整井固井質(zhì)量問題基本相似，但壓力層系變化更大，高壓層固井和低滲透層固井將更加突出，對(duì)固井質(zhì)量要求更高。

（2）聚合物驅(qū)后區(qū)塊鉆井，地層流體對(duì)鉆井液和水泥漿的影響主要表現(xiàn)聚合物侵入影響其流變性上，應(yīng)研究新型抗聚合物污染的鉆井液和水泥漿體系。

（3）研究適用于聚合物驅(qū)后固井的沖洗液和隔離液，提高頂替效率，以保證固井質(zhì)量。

（4）繼續(xù)完善調(diào)整井的“壓穩(wěn)、居中、替凈、密封”四大工藝技術(shù)，采用高密度鉆井液和固井液，從而保證聚合物驅(qū)后加密調(diào)整井固井質(zhì)量。

（5）聚合物驅(qū)后鉆井液和水泥漿濾液對(duì)中低滲透油氣層損害將更加嚴(yán)重，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)油氣層保護(hù)技術(shù)的研究。