任文亮 馬小龍 王興武 何 春 劉 凱 楊昌勇

（1.中原石油勘探局固井工程處，河南濮陽(yáng) 457331；2.中原石油勘探局鉆井工程技術(shù)研究院，河南濮陽(yáng) 457001）

中原油田文濮結(jié)合部在戶部寨鄉(xiāng)境內(nèi)，區(qū)域構(gòu)造位于東濮凹陷中央隆起帶文留構(gòu)造與濮城構(gòu)造的結(jié)合部，東鄰前梨園洼陷，南接文16斷塊區(qū)，西靠文101斷塊區(qū)，北連衛(wèi)79斷塊區(qū)。目前該區(qū)沙三段已開發(fā)區(qū)塊主要包括文90、濮85、文213、濮92、濮65等斷塊，井深3 400～3 900 m，主要目的層為沙三中4～7油組，北部沙三上6～8氣藏。文濮結(jié)合部整體構(gòu)造東西約6.3 km，南北約8.0 km。斷裂系統(tǒng)由文西、文東、濮南等斷層組成，主要特征是上部地層出水嚴(yán)重，中部地層漏失嚴(yán)重，下部地層油氣活躍，漏涌矛盾突出，是目前中原油田固井難度最大的區(qū)塊之一。

1 固井難點(diǎn)分析

（1）地層出水嚴(yán)重，水泥漿候凝過(guò)程中易受高壓水層的侵蝕造成水竄。受注水井以及自身地質(zhì)條件影響，文濮結(jié)合部的新井在鉆進(jìn)過(guò)程中大多有不同程度的出水，如濮98-16井，出水量最多一次達(dá)400 m3，文 90-60 井累計(jì)出水 1 508 m3。

（2）由于結(jié)合部構(gòu)造斷裂系統(tǒng)由文西、文東、濮南斷層組成，地層承壓能力低，鉆進(jìn)過(guò)程中漏失嚴(yán)重，易造成水泥漿低返。

（3）濮98、文 213、濮 85、文 90等區(qū)塊氣層活躍，壓穩(wěn)困難，水泥漿失重易造成油氣水層竄槽。

（4）井斜大、井徑不規(guī)則，產(chǎn)層段“糖葫蘆”井眼較多，造成頂替效率低。區(qū)塊最大井斜在45°左右，套管不易居中；由于嚴(yán)重出水，水淹層段井徑異常大，在?215.9 mm井眼中下入?139.7 mm套管，最大環(huán)容達(dá)64.68 L/m，最小環(huán)容僅22.24 L/m，殘留在“大肚子”井段鉆井液不易全部驅(qū)替干凈，造成固井質(zhì)量差［1-3］。

（5）地層壓力窗口窄。井眼中多套壓力系統(tǒng)并存，壓穩(wěn)和漏失都需要兼顧考慮，堵漏工作困難，堵漏后極限壓差小，固井施工安全窗口窄。

2 提高固井質(zhì)量措施

2.1 固井防漏措施

文濮結(jié)合部漏失情況可分為滲透性漏失、裂縫性漏失、斷層漏失以及開采注水造成壓力異常引起的漏失。

2.1.1 下套管前預(yù)堵漏，提高地層承壓能力 對(duì)于滲透性漏失的井，完鉆后在鉆井液中加入隨鉆堵漏劑，提高地層承壓能力，并采用大于鉆井時(shí)排量充分循環(huán)洗井考驗(yàn)井壁，不漏方可下套管。濮98、文90、文213等3個(gè)區(qū)塊同屬于滲透性漏失，鉆進(jìn)過(guò)程中由于出水或后效嚴(yán)重，經(jīng)常在鉆井液加重過(guò)程中發(fā)生漏失，但漏失量較小。通過(guò)加入隨鉆堵漏劑提高地層承壓能力，同時(shí)水泥漿具有一定堵漏效果， 3個(gè)區(qū)塊固井水泥漿返高均能滿足設(shè)計(jì)要求。

2.1.2 進(jìn)行地層靜態(tài)或動(dòng)態(tài)承壓試驗(yàn) 濮85區(qū)塊屬于斷層性漏失，漏失速度快，堵漏困難。對(duì)于該區(qū)塊井，下套管前須進(jìn)行狄塞爾或復(fù)合堵漏，并做好地層承壓試驗(yàn)，滿足固井要求方可下套管。

（1）靜態(tài)承壓試驗(yàn)。根據(jù)固井設(shè)計(jì)和固井時(shí)的循環(huán)壓力，確定固井施工時(shí)環(huán)空增加的壓力，然后附加1～2 MPa作為關(guān)防噴器后的憋壓值。為了避免井口加壓造成上層套管鞋發(fā)生漏失，可在井底注入一定量的高密度鉆井液，降低井口加壓值。

（2）動(dòng)態(tài)承壓試驗(yàn)。根據(jù)固井施工設(shè)計(jì)計(jì)算出施工時(shí)井底最大壓力，將鉆井液密度加重并要求高于最大當(dāng)量密度0.01～0.02 g/cm3，以固井時(shí)的排量循環(huán)，不漏方可進(jìn)行下套管作業(yè)。

2.1.3 平衡壓力固井 要求固井過(guò)程中環(huán)空液柱壓力小于地層破裂壓力，使之不發(fā)生井漏；同時(shí)環(huán)空液柱壓力大于地層壓力，達(dá)到控制地層氣竄的目的。根據(jù)這一要求，在正常的施工程序下，為了抵消水泥漿柱在環(huán)空增加的部分液柱壓力，在固井施工前注20～30 m3密度低于鉆井液并具有一定黏度的平衡液，有效降低環(huán)空液柱壓力。該項(xiàng)措施在濮65、濮67斷塊進(jìn)行應(yīng)用，固井施工一次成功，水泥漿返高均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2.2 壓穩(wěn)技術(shù)措施

2.2.1 分段壓穩(wěn)設(shè)計(jì) 采用分段防氣竄設(shè)計(jì)方法優(yōu)化水泥漿柱結(jié)構(gòu)。對(duì)水泥漿進(jìn)行分段分析，根據(jù)不同段的水泥漿的水化狀態(tài)來(lái)計(jì)算靜膠凝強(qiáng)度發(fā)展的臨界值，然后計(jì)算各段的靜液柱壓力損失，累積后計(jì)算水泥漿柱對(duì)氣層的壓穩(wěn)系數(shù)，這樣可有效保證氣層壓穩(wěn)的可靠性。對(duì)長(zhǎng)封固段、油、氣、水分布分散的井，采用雙凝或多凝水泥漿，逐級(jí)對(duì)失重進(jìn)行壓力補(bǔ)償，避免因失重過(guò)大不能補(bǔ)償壓力造成油氣上竄。

2.2.2 裸眼封隔器封堵高壓層 采用裸眼封隔器對(duì)油、氣、水特別活躍層段進(jìn)行封隔，防止高壓油、氣、水的竄流造成其他井段封固質(zhì)量差。如濮7-56井在3個(gè)高壓層頂部各加1只裸眼封隔器，有效地保證了各層分隔。

2.2.3 靜態(tài)下固井措施 注水是老油田開發(fā)的必要手段，但會(huì)導(dǎo)致地層產(chǎn)生憋壓區(qū)或地下竄流，造成油水竄。因此，當(dāng)鉆進(jìn)至注水層位前，及時(shí)對(duì)其影響范圍內(nèi)的注水井進(jìn)行停注并泄壓。

2.2.4 縮短水泥漿稠化時(shí)間和過(guò)渡時(shí)間 對(duì)于油、氣、水層分散、封固段長(zhǎng)的井，要求設(shè)計(jì)的催凝段稠化時(shí)間較短，因此下部水泥漿可設(shè)計(jì)成無(wú)候凝水泥漿，一般稠化時(shí)間為施工時(shí)間附加10～20 min即可，同油氣水入侵搶時(shí)間，確保在發(fā)生侵蝕前水泥漿有一定膠凝強(qiáng)度，達(dá)到防油氣水侵目的。

2.2.5 環(huán)空加回壓 環(huán)空加回壓可有效平衡地層壓力，對(duì)短段水泥漿候凝過(guò)程中產(chǎn)生的失重進(jìn)行有效壓穩(wěn)。為了確保壓穩(wěn)，應(yīng)在碰壓后第一時(shí)間內(nèi)進(jìn)行環(huán)空加回壓，但是由于技套下深一般都在2 000～2 400 m左右，加回壓又很容易引起下部地層漏失，為了既能壓穩(wěn)又不會(huì)引起井漏，現(xiàn)場(chǎng)在理論計(jì)算失重的基礎(chǔ)上每次加壓不超過(guò)1 MPa，10 min后壓力如不降再繼續(xù)往上加，直至達(dá)到設(shè)計(jì)值。對(duì)于加回壓困難的井，每隔10～15 min加一次，如所加回壓不能有效壓穩(wěn)地層，則加回壓時(shí)間應(yīng)大于4 h，直至壓力不降為止，并且要求24 h后放壓。

2.3 提高頂替效率措施

2.3.1 提高套管居中度 針對(duì)文濮結(jié)合部實(shí)際，對(duì)于井斜小于40°的井，采用?215.9 mm×?139.7 mm彈性扶正器，阻流環(huán)位置至油頂以上100 m，一根套管加一只；對(duì)于井斜大于40°的井，阻流環(huán)位置以上每根套管加1只?139.7 mm剛性螺旋扶正器。

2.3.2 采用紊流、塞流及復(fù)合頂替技術(shù) 堵漏成功并建立正常循環(huán)后，地層的承壓能力仍然不高，如果全部采用紊流注替水泥漿和鉆井液就有可能造成井漏。因此，替漿排量應(yīng)小于循環(huán)排量，在替漿最后2～5 m3采用水泥車用500 L/min的排量實(shí)現(xiàn)塞流頂替，并結(jié)合水泥漿稠化時(shí)間，盡量做到替到位后留5～10 min時(shí)間稠化，這樣不僅解決了防漏問(wèn)題，而且可以防止水泥漿候凝時(shí)間長(zhǎng)、加不上回壓造成油氣水竄槽問(wèn)題。

2.4 水泥漿體系優(yōu)選

2.4.1 超高密度水泥漿體系 配方：嘉華D級(jí)水泥+30%加重劑+0.5%分散劑+1.0%微硅+0.8%降失水劑+1.0%早強(qiáng)劑+緩凝劑+0.05%消泡劑。該體系采用密度5.05 g/cm3的赤鐵礦粉作為加重材料。根據(jù)緊密堆積理論，在水泥漿中加入納米材料微硅粉，微硅粉的比表面積為15～25 m2/g，而水泥的比表面積為0.3 m2/g，由于微硅含有大量的無(wú)定型二氧化硅和大的表面積，具有很高的反應(yīng)活性，同時(shí)能夠填入水泥顆粒之間，形成一種性能改善的微觀結(jié)構(gòu)，因此能有效提高水泥漿體系的穩(wěn)定性和抗壓強(qiáng)度。利用CET超聲波強(qiáng)度測(cè)定儀檢測(cè)該水泥漿強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)發(fā)展（見(jiàn)圖1），實(shí)驗(yàn)條件100 ℃、21 MPa、48 h。

圖1 CET超聲波強(qiáng)度測(cè)定儀檢測(cè)結(jié)果

由圖1可看出，該水泥漿養(yǎng)護(hù)至11 h時(shí)開始起強(qiáng)度，早期強(qiáng)度發(fā)展速度快，48 h達(dá)到21.8 MPa，早期強(qiáng)度高，后期發(fā)展穩(wěn)定。室內(nèi)綜合評(píng)價(jià)該體系失水小于50 mL，游離液為0，可滿足中原油田超高壓井的固井需求。

2.4.2 非滲透水泥漿體系 配方：嘉華D級(jí)水泥+5.0%液體降失水劑+1.0%穩(wěn)定劑+0.3%分散劑+0.3%膨脹劑+1.5%早強(qiáng)劑+0.05%消泡劑+促凝劑。其中液體降失水劑是由主劑和穩(wěn)定劑組成，主劑為化學(xué)改性PVA及天然高分子材料，穩(wěn)定劑由稀釋劑及交聯(lián)劑組成，該體系性能見(jiàn)表1。

表1 非滲透水泥漿體系性能評(píng)價(jià)

由表1可看出，該體系性能優(yōu)良，滿足文濮結(jié)合部產(chǎn)層段固井的需求。

3 固井實(shí)施情況及效果

以上技術(shù)措施在文濮結(jié)合部濮98-16、文213-25、濮85-31、文90-60等7口井中進(jìn)行了推廣應(yīng)用，取得了良好的效果，固井質(zhì)量合格率達(dá)到了100%，優(yōu)良率達(dá)71%，較好地解決了文濮結(jié)合部固井質(zhì)量差的難題。

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

（1）文濮結(jié)合部不同區(qū)塊具有高壓、易漏、出水等多種固井難點(diǎn)，應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)研究，根據(jù)各區(qū)塊的地層特點(diǎn)以及固井實(shí)踐采取相應(yīng)的技術(shù)對(duì)策。

（2）固井前預(yù)堵漏、地層承壓試驗(yàn)以及平衡壓力固井技術(shù)是防止在固井過(guò)程中發(fā)生井漏的重要手段。

（3）利用緊密堆積理論，顆粒細(xì)小的微硅粉可改善水泥漿體系的微觀結(jié)構(gòu)，有效提高水泥漿體系的穩(wěn)定性和抗壓強(qiáng)度。

（4）分段壓穩(wěn)，配合裸眼封隔器以及環(huán)空加回壓技術(shù)可有效解決由于水泥漿在候凝過(guò)程失重造成油氣水層竄槽問(wèn)題。

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