李偉鋒

（中國(guó)石化集團(tuán)華北石油局井下作業(yè)公司，河南 鄭州450042）

1 引言

大牛地氣田D66井區(qū)位于陜西省和內(nèi)蒙古自治區(qū)交界處。地層為沙漠、鹼灘和草地，地形相對(duì)高差30m左右，海拔一般為1300～1400m，主要含氣目的層為上古生界，埋深在2400～2900m，平均埋深2900m。地層平緩，地層傾角1°左右，年平均氣溫7．2℃。

大牛地氣田自開(kāi)發(fā)以來(lái)，D66井區(qū)的固井質(zhì)量一直較為穩(wěn)定。2011年5、6月間出現(xiàn)了較為明顯的波動(dòng)，經(jīng)甲方驗(yàn)收有5口良好井（D66－182、D66－187、D66－186、D66－197、D66－213）和 2 口 合 格 井（D66－180、D66－189）。從聲幅測(cè)井曲線顯示的結(jié)果來(lái)看，造成固井質(zhì)量下降的直接原因是發(fā)生了氣竄。針對(duì)出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，通過(guò)多次技術(shù)分析，從工程、地質(zhì)和固井幾個(gè)方面進(jìn)行了對(duì)比分析，制定了相應(yīng)的技術(shù)措施，在后續(xù)固井施工中，取得了較好的效果。

2 影響D66井區(qū)固井質(zhì)量原因分析

2．1 開(kāi)采井網(wǎng)與氣層影響

隨著D66井區(qū)開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，造成地下原始?jí)毫w系發(fā)生了改變，縱向剖面上形成多壓力層系，層間壓力各異，層內(nèi)壓力不平衡，水泥漿很難滿足各層壓力需求，極易發(fā)生油氣水竄。而且，隨著井網(wǎng)加密、井距縮小和壓裂規(guī)模的擴(kuò)大，相鄰井開(kāi)采層位壓力傳遞敏感，層間相互干擾嚴(yán)重，使得地層中流體相對(duì)活躍，在水泥漿凝固過(guò)程中很容易侵入井筒，污染水泥漿，破壞水泥環(huán)的正常膠結(jié)進(jìn)程，影響膠結(jié)質(zhì)量。

D66－180、D66－182 井 距 D66－120 井 分 別 為754m、479m；D66－187井距D66－28井626m，該井僅盒1層無(wú)阻流量就達(dá)7．5萬(wàn)方，臨井D66－115僅太2層無(wú)阻流量為45．7萬(wàn)方。

D66－180、D66－182、D66－197、D66－186、D66－187、D66－213位于盒3段和太2段砂體發(fā)育有利區(qū)邊緣，厚度大，且都位于一個(gè)等值曲線上，氣層多而厚且全烴值高（表1）。D66－180、D66－182、D66－197都集中在D66－120井周?chē)揖嚯x很近。查閱資料發(fā)現(xiàn)D66－120井壓裂加砂量94m3，該井山2氣層產(chǎn)量3．8萬(wàn)方／天，太2氣層產(chǎn)量4．8萬(wàn)方／天（全井試采無(wú)阻流量為14．8萬(wàn)方），而以上井發(fā)生氣竄的層位就出現(xiàn)在山2和太2層。分析認(rèn)為：由于井間距小，D66－120井大型壓裂后可能使得地層中流體相對(duì)活躍致使影響固井質(zhì)量。

2．2 井徑不規(guī)則的影響

“提速提效”后，部分鉆井隊(duì)在上部井段（0～2300m）甚至全井采用性能較差的鉆井液和雙泵大排量打鉆措施，加之目的層井段煤層厚且多，鉆井液沖蝕嚴(yán)重，井眼條件差，井徑不規(guī)則，形成大肚子和狗腿井眼，導(dǎo)致井眼擴(kuò)大率較大（如圖1），頂替效率降低而形成竄槽現(xiàn)象，影響了封固質(zhì)量（如圖2）。

表1 D66－180井氣層表

圖2 D66－180固井質(zhì)量測(cè)井截圖

由D66－180井的綜合曲線可以看出，該井目的層段井徑不規(guī)則，目的層段的眼擴(kuò)大率在6．5%，而氣層段的井眼擴(kuò)大率16%，按該井水泥漿性能和氣層段的井徑算得紊流臨界排量為50．6L／s，而現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)際最大替漿排量則為41．0L／s，未能達(dá)到紊流，頂替效率低而導(dǎo)致氣竄。

2．3 套管居中度的影響

流變學(xué)和水動(dòng)力學(xué)證明在偏心環(huán)空中水泥漿頂替過(guò)程極易發(fā)生竄槽，窄邊間隙小，液體流動(dòng)阻力大，流速小，易滯留鉆井液，反之寬邊間隙大，液體流動(dòng)阻力小，流速高，水泥漿易發(fā)生竄槽。因此，套管居中問(wèn)題直接關(guān)系到固井質(zhì)量的好壞。由于有些鉆井隊(duì)為了趕進(jìn)度、搶時(shí)間，簡(jiǎn)化下套管的技術(shù)要求，扶正器少安裝且安裝不規(guī)范、位置不合理或不安裝，特別是在大肚子井眼、狗腿井眼和定向井的造斜段，如不注意扶正器的合理加放，會(huì)導(dǎo)致套管的居中度偏低，為固井質(zhì)量留下隱患。

2．4 頂替效率的影響

2011年3～4月份，在D66井區(qū)出現(xiàn)多口井固井漏失問(wèn)題后，為了防漏，我們對(duì)頂替工藝進(jìn)行了微調(diào)：降低了替漿排量和井口大泵替漿壓力，這樣井漏減少了，但致使紊流接觸時(shí)間很短或根本達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的紊流頂替，造成頂替效率降低而形成竄槽現(xiàn)象，影響了封固質(zhì)量。

2．5 鉆井液性能的影響

實(shí)施降本增效后，各鉆井隊(duì)鉆井液性能差異較大，個(gè)別井鉆井液失水過(guò)大，泥餅厚。同時(shí)，在泥餅附近還會(huì)形成一個(gè)具有很稠的、流動(dòng)性差的鉆井液區(qū)域，使頂替效率下降，而且由于厚泥餅大大減小了套管外的環(huán)形流動(dòng)面積，在注水泥時(shí)也能造成堵塞。測(cè)井結(jié)果表明，鉆井液濾餅較厚的井段水泥膠結(jié)均較差。

通井及固井前循環(huán)鉆井液時(shí)間過(guò)短，固井前鉆井液性能調(diào)整不到位，為了降低鉆井液粘度直接加水降粘，導(dǎo)致不能消除鉆井液在窄間隙、井壁上的滯留范圍，有效降低泥餅厚度，從而大大降低了頂替效率，影響固井質(zhì)量。

D66－180、D66－182、D66－213井固井前鉆井液性能見(jiàn)表2。

表2 固井前鉆井液性能對(duì)比表

3 采用的技術(shù)措施

為了有效地遏制住D66井區(qū)固井質(zhì)量下滑，根據(jù)以上分析，針對(duì)存在的問(wèn)題，主要從漿體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)優(yōu)化和現(xiàn)場(chǎng)施工工藝控制等方面入手解決影響D66井區(qū)固井質(zhì)量下滑問(wèn)題。

3．1 水泥漿的調(diào)整

在繼續(xù)應(yīng)用本工區(qū)成熟配方的基礎(chǔ)上，進(jìn)行下列微調(diào)：

（1）漿體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：漿體結(jié)構(gòu)依次按照低密度、過(guò)渡漿、尾漿逐漸增稠的方式進(jìn)行調(diào)整。每罐低密度水泥必須做六速試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)控制低密度水泥漿的密度和稠度，按照由低到高的順序注入。

（2）調(diào)整低密度水泥漿可泵時(shí)間在240min以上，控制低密度與尾漿稠化時(shí)間差在170～190min左右，初始稠度不大于18Bc。

（3）盡可能縮短尾漿初終凝過(guò)渡時(shí)間，實(shí)現(xiàn)地層流體侵入界面前水泥漿快速膠結(jié)，且具有強(qiáng)觸變性。尾漿可泵時(shí)間控制在55～65min，稠化時(shí)間控制在65～75min，同時(shí)提高尾漿稠度，初始稠度控制在20～30Bc之間（表3），同時(shí)嚴(yán)格控制密度為1．75g／cm3過(guò)渡漿的稠化時(shí)間。

（4）每次大樣試驗(yàn)后，化驗(yàn)室必須計(jì)算水泥漿的流性指數(shù)及稠度系數(shù)（井徑按5%擴(kuò)大率算），為設(shè)計(jì)漿體結(jié)構(gòu)提供依據(jù)。

（5）加強(qiáng)對(duì)混灰站的監(jiān)控力度，化驗(yàn)室必須派人與混灰人員一起監(jiān)督混灰，杜絕不按要求進(jìn)行混配添加材料和藥品的行為。

3．2 設(shè)計(jì)優(yōu)化

（1）由于目前采用的前置液為清水，為避免低密度水泥漿遇水后分層嚴(yán)重，將前置液從7．0m3降到6．0m3。

（2）低密度水泥漿控制在1．30～1．35g／cm3之間，并根據(jù)稠度確定密度，防止低密度提前稠化影響壓力傳遞。

（3）尾漿的附加量從8%降到5%，其余全部設(shè)計(jì)成過(guò)渡漿，在規(guī)范允許的條件下通過(guò)適當(dāng)減少尾漿封固段長(zhǎng)來(lái)提高壓穩(wěn)系數(shù)。

（4）采用“紊流－塞流”復(fù)合頂替模式：井口壓力在11MPa以內(nèi)采用40～55L／s的紊流排量替漿，尾漿出套管后采用塞流方式頂替；控制注替時(shí)間，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)“即時(shí)稠化”，即尾漿到位后在最短時(shí)間內(nèi)稠化形成較強(qiáng)的膠凝結(jié)構(gòu)，使自由水和水泥沉降減少到最低程度，減少和防止氣竄發(fā)生。

優(yōu)化后的固井施工設(shè)計(jì)較以前更合理：適當(dāng)減少了低密度水泥漿遇水分層的影響，壓穩(wěn)系數(shù)也提高較多，且基本實(shí)現(xiàn)了“即時(shí)稠化”，增強(qiáng)了抗竄阻力。

3．3 現(xiàn)場(chǎng)控制

（1）駐井期間，技術(shù)員要詳細(xì)了解井況（漏失、氣侵、坍塌掉塊和其它井內(nèi)事故等）、設(shè)備情況（泥漿泵、循環(huán)系統(tǒng)）以及油氣顯示情況，特別是影響井徑的因素；要坐崗觀察前500m套管下放，以及浮鞋、浮箍、扶正器連接、安放，督促現(xiàn)場(chǎng)灌漿，出現(xiàn)異常情況必須在場(chǎng)并做好相關(guān)記錄。

（2）套管到位后，以不低于30～35 L／s的排量進(jìn)行循環(huán)，且要打開(kāi)振動(dòng)篩，確保井眼清潔。

（3）注低密度水泥漿排量根據(jù)設(shè)備性能提高到1．3～1．5m3／min，確保前置液經(jīng)過(guò)目的層時(shí)能有效沖刷井壁。

（4）在替漿壓力不超過(guò)11MPa的前提下，控制紊流排量在40～55L／s，時(shí)間在8min以上，不必降低排量，以保證有效沖刷井壁（表4）。

（5）必須確保配漿水、替漿水干凈、足量，替漿罐相對(duì)獨(dú)立，便于計(jì)量。

4 取得的效果

漿體結(jié)構(gòu)優(yōu)化、設(shè)計(jì)優(yōu)化和現(xiàn)場(chǎng)施工工藝控制等技術(shù)措施實(shí)施后，D66井區(qū)固井施工中漏失井明顯減少，固井質(zhì)量全部?jī)?yōu)質(zhì)（表5），且非目的層的封固質(zhì)量也明顯提高（圖3、圖4）。其他井區(qū)如D12井區(qū)也根據(jù)實(shí)際情況對(duì)固井措施進(jìn)行類似調(diào)整，調(diào)整后的固井質(zhì)量也全部?jī)?yōu)質(zhì)。

表3 水泥漿微調(diào)前性能后對(duì)比表

表4 調(diào)整前后替漿排量及井口壓力控制對(duì)比表

表5 調(diào)整后部分井固井資料統(tǒng)計(jì)

圖3 D66－224井非目的層部分（最上部井口部分）固井質(zhì)量測(cè)井截圖

圖4 是D66－220井非目的層部分固井質(zhì)量測(cè)井截圖

5 結(jié)論與建議

（1）合理設(shè)計(jì)水泥漿柱結(jié)構(gòu)，使水泥漿液柱壓力增大、壓穩(wěn)系數(shù)提高，能防止固井后發(fā)生氣竄。

（2）良好的水泥漿性能是保證固井質(zhì)量的關(guān)鍵，微調(diào)后的水泥漿體系適合于D66井區(qū)固井作業(yè)。

（3）采取綜合措施提高頂替效率能大幅度提高封固質(zhì)量。

（4）及時(shí)發(fā)現(xiàn)研究問(wèn)題，迅速采取應(yīng)變措施，確保了D66井區(qū)固井質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì)率100%。

（略）