探討低滲透油田防竄防漏固井技術

王飛

摘要：低滲透油田在我國目前已探明的石油地質(zhì)儲量中所占有的比重達到2/3以上，具有較大的開發(fā)潛力。但許多低滲透油田底部油藏和上部地層所形成的地質(zhì)年代不同，其壓力系數(shù)差異較大，同時由于地層巖石構(gòu)造的影響，在固井過程中極易發(fā)生固井水泥漏失并誘發(fā)氣竄、水竄等固井質(zhì)量事故。針對低滲透油田固井過程中壓力平衡、水泥漿失重、水泥漿漏失等固井技術和固井質(zhì)量問題，本文提出通過研制具有低溫早強、防竄及防漏等高性能的固井水泥漿，有效解決了低滲透油田固井技術難點，提高了固井質(zhì)量和固井效率。

關鍵詞：低滲透油田;防竄防漏;固井技術;研究應用

1 引言

低滲透油田在我國已探明的石油地質(zhì)儲量中，所占比重達到2/3以上，具有較大的開發(fā)潛力。但由于許多低滲透油田的層系較多、壓力系統(tǒng)復雜，導致固井過程中容易發(fā)生固井水泥漿漏失、油氣水上竄等事故，固井質(zhì)量得不到保證。為此，本文提出通過研制具有低溫早強、預防油氣水竄及防漏失等高性能的固井水泥漿，以提高低滲透油田的固井質(zhì)量和固井效率，促進固井技術的發(fā)展。

2 低滲透油田固井難點分析

2.1 表層固井難度分析

第一，淺層地表水比較活躍，容易發(fā)生水竄、氣竄等問題。

第二，如果在施工溫度較低（20℃以下）的情況下，固井水泥漿的凝結(jié)時間比較長，強度發(fā)展緩慢，對固井質(zhì)量和效率都會產(chǎn)生影響。

第三，如果井底溫度比較低，許多常規(guī)促凝劑配置的固井水泥漿體系滿足不了固井技術的需求，如果固井水泥漿早期強度發(fā)揮遲緩、析水率大、水泥漿滲透率高、水泥漿體積収縮等現(xiàn)象發(fā)生，極易誘發(fā)氣竄[1]。

2.2 油層固井難度分析

第一，目的層埋藏比較淺，水層和油層間隔距離小，水層發(fā)育活躍，是大多數(shù)低滲透油田具有的共同特點。因此，油層固井過程中存在地層流體竄槽的風險，對固井質(zhì)量和后期開采都造成嚴重影響。常規(guī)的固井水泥漿在侯凝階段地層水會不斷侵入，使固井水泥的膠凝結(jié)構(gòu)遭到破壞，固井質(zhì)量受到影響。

第二，油藏埋藏淺，井下溫度低，對固井水泥的早期強度要求特別高，如果淺井段（井深在0-800米）地層溫度低于30℃，固井過程中就會發(fā)生水泥漿凝結(jié)時間長、強度發(fā)展緩慢和早期強度要求高的矛盾，固井質(zhì)量難以保證。

第三，由于地層構(gòu)造因素，許多低滲透油田存在地層容易失穩(wěn)現(xiàn)象，如果采用大排量循環(huán)很容易造成井壁掉塊，而采用小排量循環(huán)則又會影響井眼凈化和固井頂替效率[2]。

第四，由于長時間的開發(fā)生產(chǎn)，地層的原始壓力被徹底改變，形成了多套壓力層系，壓力異常，層間壓差比較大，固井過程中容易發(fā)生漏失現(xiàn)象。

3 低滲透油田防竄防漏固井技術研究

3.1 固井水泥漿設計

對于低滲透油田固井過程中的防竄防漏問題，在水泥漿的設計應綜合考慮以下因素：

第一，防竄性能。為了有效防止發(fā)生油氣水竄問題，要最大限度的縮短水泥漿凝固過程中的靜膠凝強度過渡時間及靜膠凝強度的發(fā)展速度，降低失水量，提高水泥石的致密性能及環(huán)控密封性能。

第二，防漏性能。為了防止漏失，水泥漿的密度必須控制在小于地層破裂壓力梯度的范圍內(nèi)，并具有一定的觸變性能，滲透率低，有利于提高地層的承壓能力，提高固井質(zhì)量。

第三，低溫性能。固井水泥漿在20-30℃的環(huán)境下應具有低溫早強及快凝的性能。

第四，流變性能。為了降低環(huán)控間隙窄所帶來的高循環(huán)摩阻，水泥漿應具有良好的流變性能。

第五，必須嚴格控制水泥漿的失水。

3.2油層固井技術研究

（1）低密度水泥漿體系

根據(jù)低滲透油田的特點，針對不同的早強劑、降水劑、膨脹劑的特點，要進行實驗室多組正交試驗，研制與之配套的并具有失水小、水泥石早期抗壓強度發(fā)展速度快、防氣竄水竄能力強的低密度水泥漿體系，以滿足低身體油田防竄固井的技術要求。

第一，早強劑優(yōu)選。低溫早強劑在溫度較低的環(huán)境下，可以促進水泥漿的水化反應，提高增強材料的水化活性。通過對M59S、G204和CA61S三種早強劑性能實驗室分析，35℃環(huán)境下24h抗壓強度，M59S效果最好（14.9MPa），CA61S次之（14.3 MPa）。

第二，沉降穩(wěn)定性。良好的沉降穩(wěn)定性是保證固井質(zhì)量的前提，低密度水泥漿增大了水灰比，容易造成水泥顆粒沉降，影響固井質(zhì)量。因此要通過實驗室對減輕劑、增強劑的顆粒級配進行研究，配制出穩(wěn)定性優(yōu)良的低密度水泥漿。

第三，低密度水泥漿體系優(yōu)選。通過實驗室對比實驗分析，采用新型系列產(chǎn)品外加劑配置的低密度水泥漿系列具有失水小、游離液較低、強度發(fā)展快、微膨脹、沉降穩(wěn)定性優(yōu)良、稠化時間易調(diào)等特點，完全能夠滿足低滲透油田防竄防漏固井的技術要求。

（2）高密度水泥漿體系

對于淺層含水豐富的低滲透油田，固井水泥漿體系采用常規(guī)1.90g/cm?防氣竄微膨脹體系所研制出的水泥漿體系具有稠化時間短、抗壓強度高的特點。通過實驗室分析，該油層高密度水泥漿體系24h抗壓強度達23.2MPa，失水18ml，稠化時間120min左右，具有明顯的低溫早強特點，完全能夠滿足低滲透油田開發(fā)開采的需求[4]。

（3）油層固井施工工藝研究

第一，沖洗液量設計1.0m3，沖洗液加入GC314或渤星BCD-200S液體桶裝分散劑，提高對井壁的泥餅的沖洗效果。

第二，加重隔離液采用低密度水泥漿體系，密度1.40-1.50g/cm3，設計量注入量為4m3，從而有效的沖刷井壁和套管壁。

第三，采用雙塞固井方式，避免水泥漿在套管內(nèi)運行時與鉆井液發(fā)生污染，利用下膠塞對套管內(nèi)虛泥餅進行有效清除，確保套管鞋處水泥石的質(zhì)量。

第四，雙凝界面的確定：根據(jù)井下油氣活 躍程度和油氣層位置，并兼顧壓穩(wěn)和防漏，一般尾漿返高在氣頂以上50m的位置。

4 結(jié)語

實踐證明，通過對水泥漿有針對性的設計，較好的解決了低滲透油田固井過程中防竄防漏的技術難題，有效提高了固井質(zhì)量和固井效率，固井優(yōu)良率達到100%，對促進低滲透油田防竄防漏固井技術的發(fā)展具有重要意義。

參考文獻：

[1]于濤.低滲透油田防竄防漏固井技術探討[J].西部探礦工程，2019，31（6）：69-70，75.

[2]賈付山.大慶中低滲透油田防竄防漏固井技術研究[D].黑龍江大慶：東北石油大學，2005.

[3]于永金，徐明，齊奉忠 等.深井窄密度窗口防竄防漏固井技術探討[J].

[4]騰兆健，郭文猛，饒辰威 等.低滲透油氣藏水平固井用增韌防竄劑的研發(fā)和應用[J].鉆采工藝，2019，42（3）：101-103，111.

[4]趙成恩，王貴富，徐凱.濱29×1井防竄防漏綜合配套固井技術[J].鉆井液與完井液，2010，27（5）：65-67.