超低滲暫堵劑在生產(chǎn)中的應用研究

張立國

【摘要】目前，我國東部油田調(diào)整井開發(fā)的目的層已經(jīng)轉(zhuǎn)向薄差層和表外儲層。此類油層的開發(fā)對固井質(zhì)量提出了更高的要求，但是現(xiàn)有的鉆井、固井技術不能很好地滿足采油對固井質(zhì)量的要求，原因是地層的層間壓差大導致固井質(zhì)量差。WS-Ⅰ型超低滲暫堵劑加入鉆井液后，能在井壁圍巖表面形成超強暫堵膜，使鉆井液、固井水泥漿幾乎無濾失，濾餅承壓能力大幅度提高，相當于低壓地層的承壓能力可控，即可按需要“設計”層間壓差的數(shù)值，可以解決調(diào)整井固井質(zhì)量差的問題。

【關鍵詞】調(diào)整井 固井 暫堵劑 砂床 濾餅 承壓能力

目前各油田調(diào)整井固井質(zhì)量優(yōu)質(zhì)率大約為80%，合格率近100%，但有很多井在投產(chǎn)或投產(chǎn)一段時間后就發(fā)生竄槽現(xiàn)象，竄槽使分層開采技術措施無法實施，而目前的封竄工藝技術投入高，成功率低。要徹底解決這一問題，應該從鉆井、固井著手。

1. 油田開發(fā)對調(diào)整井固井質(zhì)量的要求

在油田開發(fā)過程中，不同開發(fā)階段對固井質(zhì)量提出的要求不同?，F(xiàn)階段調(diào)整井開發(fā)對象是表外儲層和薄差油層，油層與隔層的厚度最薄處僅0.2米⑴，不僅要求固井質(zhì)量合格率，還要及固井質(zhì)量優(yōu)質(zhì)率；不僅要求厚油層隔層封固好，還要求全井及每個小層的隔層封固好。

2. 固井質(zhì)量差的原因分析

就目前調(diào)整井固井來說，造成固井質(zhì)量差的原因主要有以下幾個方面：一是井徑不規(guī)則的影響，二是低滲高壓層的影響，三是高滲低壓層的影響。

2.1井徑不規(guī)則的影響

井眼擴大率大的井眼，井眼處會出現(xiàn)局部不循環(huán)滯流區(qū)。在滯流區(qū)存有鉆井液、前置液和水泥漿等形成的混合物及濾餅，將嚴重影響水泥漿的固化過程及固化后的強度，導致在第二界面形成流體滲流通道，最終導致竄槽（如井壁上存在2mm的泥餅，當其收縮5%時會產(chǎn)生0.1mm寬的縫隙，其滲透率高達幾個μm2 ⑵）。

在目的層中，泥頁巖是油層的蓋層或隔層，若薄的隔層處井眼有“大肚子”，固井后第二界面發(fā)生竄槽就幾乎不可避免。這就是為什么在鉆井過程中井眼擴大率大的井，固井質(zhì)量檢測第一界面優(yōu)質(zhì)（合格），射孔后很快就發(fā)現(xiàn)竄槽的原因之一。

在施工過程中，當井液柱壓力與地層壓力之差較大時，壓穩(wěn)與漏失的矛盾就十分突出。為了壓穩(wěn)，需使用密度盡可能高的鉆井液，為了防止漏失，不得不盡可能的降低鉆井液的密度，在這一矛盾無法兼顧時，必將發(fā)生的就是溢流鉆進或漏失鉆進，使井壁不穩(wěn)定，井徑不規(guī)則，井眼擴大，最終導致固井質(zhì)量差。

2.2低滲高壓層的影響

對近年來調(diào)整井固井質(zhì)量分析結(jié)果表明，低滲高壓層固井質(zhì)量問題主要集中發(fā)生在S0～S1 ，約占固井質(zhì)量問題總數(shù)的50%。

低滲高壓層的特點是泄壓緩。鉆井前，在有限的停注放溢時間內(nèi)，即使是注水井井口壓力釋放到規(guī)定值，也只能表明其井點附近有限范圍內(nèi)的泄壓情況，而設計預鉆井位地層壓力大多不能有效降低。

當固井水泥漿柱壓力小于低滲高壓層壓力時，地層流體侵入水泥漿，造成水泥漿固化膠結(jié)不好，水泥石孔隙增大，使地層流體竄流有了通道；當固井水泥漿柱壓力大于低滲高壓層壓力，但大于值小于1.0MPa時⑷，因水泥漿從初凝到終凝的稠化過程中，產(chǎn)生的“失重”現(xiàn)象可使水泥漿柱壓力小于低滲高壓層的壓力，引發(fā)同上一種情況一樣的問題。這就是固井質(zhì)量隨著時間的延長水泥膠結(jié)指數(shù)不斷降低的另一個原因。

2.3高滲低壓層（漏失層）的影響

高滲低壓層有大的濾失通道，層內(nèi)有較大的容納濾液空間，當固井水泥漿柱壓力與層內(nèi)壓力的壓差較大（大于5MPa⑸）時，固井水泥漿因失水過多，在井壁上形成厚厚的水泥餅，造成橋堵和竄槽。解決固井質(zhì)量差的問題難以上三個方面不是單獨影響，而是共同影響，研究表明其實質(zhì)是縱向上地層的層間壓差大（壓差大于9.5MPa⑷）造成大的。若要徹底解決調(diào)整井固井質(zhì)量差的問題，就必須解決地層層間壓差大的問題。

若有一種產(chǎn)品，能提高高滲低壓層的承壓能力，使DSF<1（DSF為壓穩(wěn)系數(shù)，可由井況基本數(shù)據(jù)及水泥膠凝強度發(fā)展的實驗資料計算，既當DSF≥1時，在現(xiàn)有的固井技術條件下，固井質(zhì)量可達到優(yōu)質(zhì)；當DSF<1時，固井后幾乎肯定將發(fā)生竄槽問題）的井都變?yōu)镈SF≥1，即在鉆、固井過程中，確保高滲低壓層（漏失層）不濾（漏）失，就可以解決問題。WS-Ⅰ型超低滲暫堵劑可以在實現(xiàn)有效封堵的情況下大幅提高地層承壓能力，從而可以達到大幅提高固井質(zhì)量目的。

3.WS-Ⅰ型超低滲暫堵劑

WS-Ⅰ型超低滲暫堵劑通過增強濾餅強度，大幅度提高巖心的承壓能力，使低壓地層的承壓能力可控，可按需要“設計”層間壓差，即可以保證鉆井安全，又確保固井質(zhì)量優(yōu)質(zhì)。

3.1不同條件下砂床實驗結(jié)果

基漿配方：5%膨潤土+ 0. 5% FA367 + 0. 8% NPAN +0. 3%XY27 + 1%FT-1 + 0. 3%CSW-1。不同加量、壓力、不同砂床目數(shù)條件下，不同砂床目數(shù)下均能實現(xiàn)零濾失。隨砂床目數(shù)增加，侵入深度減??；隨壓力增加，侵入深度增加。可通過用產(chǎn)品加量方式調(diào)節(jié)侵入砂床（地層）深度。

表：不同溫度下砂床侵入深度（cm）試驗

項 目 室溫（25℃） 50℃ 80℃ 120℃

基漿 +1.5%WS-Ⅰ 7.16 8.32 9.55 11.52

井漿+1.5%WS-Ⅰ 5.41 6.03 6.94 7.63

注：上表井漿取自勝利油田中18-平613井

從表中看出，溫度對侵入砂床深度影響不大。

3.2提高巖心承壓能力室內(nèi)實驗

在基漿中加入WS-Ⅰ型超低滲暫堵劑，在50℃條件下進行巖心承壓實驗。

基漿配方：5%膨潤土+ 0. 5% FA367 + 0. 8% NPAN +0. 3%XY27 + 1%FT-1 + 0. 3%CSW-1。通過實驗表明，隨產(chǎn)品加量的增加，巖心的承壓能力大幅度提高。其意義為：可根據(jù)待鉆井區(qū)地層的層間壓差的具體情況確定低壓層需要提高的承壓數(shù)值，用該區(qū)該層位的巖心做承壓能力實驗。

4.經(jīng)濟效益分析

對于DSF<1的井來說，使用WS-Ⅰ型超低滲暫堵劑型可以確保DSF≥1，使固井質(zhì)量優(yōu)質(zhì)，層間不竄槽，否則將發(fā)生竄槽。鉆井時使用WS-Ⅰ型超低滲暫堵劑，單井投入增加約4萬元，單井封竄費用按20萬計算，則采用WS-Ⅰ型超低滲暫堵劑，單井可少投入16萬元。同時，鉆井時使用WS-Ⅰ型超低滲暫堵劑，還可以起到很好的保護油層的作用，又產(chǎn)生較大的經(jīng)濟效益。

5.認識及結(jié)論

5.1調(diào)整井固井質(zhì)量差是地層層間壓差大造成的。由于壓差大產(chǎn)生“大肚子”井眼，使固井過程中的水泥漿柱壓不穩(wěn)地層，導致固井質(zhì)量差。

5.2調(diào)整井固井質(zhì)量差的井與地層層間壓差大的井的對應關系如何，還需要細致、深入地統(tǒng)計研究，究竟多大的層間壓差算大需要有一個定量的數(shù)據(jù)。

5.3WS-Ⅰ型超低滲暫堵劑室內(nèi)實驗說明它可以解決油田調(diào)整井鉆、固井過程中難以解決的地層層間壓差大的問題。