王東明 （中石油華北油田分公司勘探部，河北 任丘062452）

張華 （中國(guó)石油鉆井工程技術(shù)研究院，北京100195）

王貴富 （中石油渤海鉆探工程有限公司第二固井分公司，天津300280）

徐明，張順平，丁志偉，袁雄 （中國(guó)石油鉆井工程技術(shù)研究院，北京100195）

在油田開(kāi)發(fā)中后期，調(diào)整井是提高油田儲(chǔ)量動(dòng)用程度、實(shí)現(xiàn)油田穩(wěn)產(chǎn)的重要措施之一［1］。大港油田調(diào)整井隨著復(fù)雜斷塊油藏的深入開(kāi)發(fā)，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜化（主要是油氣水層多、層間隔小，層間壓力系統(tǒng)差別大、地層壓力動(dòng)態(tài)變化，固井候凝過(guò)程易發(fā)生水侵），鉆井液膨潤(rùn)土含量高，觸變性強(qiáng)，虛泥餅厚等一系列的固井難題日益突出，嚴(yán)重制約著調(diào)整井固井質(zhì)量的提高。

針對(duì)這些固井難題，之前主要采用“重泥漿帽”固井技術(shù)，即在前置液前面注入高密度鉆井液，補(bǔ)償候凝期間水泥漿失重，同時(shí)設(shè)計(jì)兩凝常規(guī)密度水泥漿體系封固水層。但由于高密度鉆井液黏切值高、井壁形成的虛泥餅厚，影響頂替效率和界面膠結(jié)；兩凝水泥漿的稠化時(shí)間差太小，影響漿柱壓力傳遞，增加了地層流體竄流風(fēng)險(xiǎn)，而活躍的水層使得水泥漿失重后易水侵，嚴(yán)重影響固井質(zhì)量。因此確定了“替凈、居中、壓穩(wěn)、密封”是亟需解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，因地制宜通過(guò)優(yōu)化井眼準(zhǔn)備、沖洗隔離液技術(shù)、兩凝防竄韌性水泥漿技術(shù)、平衡壓力固井技術(shù)等配套技術(shù)，形成了適合大港油田調(diào)整井固井的工藝及方法，有效地提高了大港油田調(diào)整井固井質(zhì)量，并為后續(xù)作業(yè)奠定技術(shù)基礎(chǔ)，為實(shí)現(xiàn)油田穩(wěn)產(chǎn)提供了質(zhì)量保障。

1 固井難點(diǎn)

大港油田調(diào)整井存在的主要固井技術(shù)難點(diǎn)：

1）高壓層不確定、壓力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化大；水侵頻出，層間封隔要求高、難度大。

2）鉆井液的觸變性大、虛泥餅厚、頂替效率低，易產(chǎn)生“弱界面”現(xiàn)象；混漿水泥強(qiáng)度發(fā)展慢，導(dǎo)致界面膠結(jié)質(zhì)量差。

3）鉆井液與水泥漿污染嚴(yán)重，影響頂替效率及固井施工安全。

4）地層流體以“溶解遷移”方式破壞水泥環(huán)的結(jié)構(gòu)和膠結(jié)質(zhì)量，造成部分層位無(wú)水泥顯示，比氣侵所造成的危害更為嚴(yán)重，水泥漿防水竄水侵性能要求高。

5）在射孔、體積壓裂的開(kāi)發(fā)中，普通水泥石脆性大，難以保持水泥石的力學(xué)完整性，影響后期作業(yè)。

2 固井技術(shù)措施

針對(duì)大港油田調(diào)整井存在的主要固井技術(shù)難點(diǎn)，通過(guò)采用井眼準(zhǔn)備、沖洗隔離液技術(shù)、兩凝防竄韌性水泥漿技術(shù)、平衡壓力固井技術(shù)等配套技術(shù)，形成了適合大港油田調(diào)整井固井的工藝及方法，為大港油田調(diào)整井固井質(zhì)量的提高提供了技術(shù)保障。

2.1 井眼準(zhǔn)備

針對(duì)井壁不規(guī)則、鉆井液膨潤(rùn)土含量高易產(chǎn)生厚虛泥餅等易造成水泥漿竄槽、二界面膠結(jié)質(zhì)量差的問(wèn)題，主要從鉆井液性能優(yōu)化、通井、環(huán)空返速等方面出發(fā)，確保井眼干凈，確保頂替效率，為固井質(zhì)量的提高創(chuàng)造條件。具體技術(shù)措施如下：

1）優(yōu)化鉆井液性能，減小觸變性和虛泥餅厚度。

2）采用“雙扶”通井，提高井徑規(guī)則度，減少虛泥餅厚度，保證套管順利下入。

3）固井前鉆井液性能實(shí)現(xiàn)低黏切達(dá)到以下性能要求：當(dāng)鉆井液密度＜1.30g／cm3時(shí)，屈服值＜5Pa，塑性黏度10～30mPa·s；當(dāng)鉆井液密度為1.30～1.80g／cm3時(shí)，屈服值＜8Pa，塑性黏度22～30mPa·s；當(dāng)鉆井液密度＞1.80g／cm3時(shí)，屈服值＜15Pa，塑性黏度40～75mPa·s［2］。

4）軟件模擬，合理設(shè)計(jì)扶正器類型、數(shù)量與安放位置，保證套管居中度不低于67%；建議扶正器安放如下：井斜≤30°，每3根套管加放1只彈性扶正器；30°＜井斜＜50°，每2根套管加放1只剛性扶正器；井斜≥50°，每1根套管加放1只剛性扶正器。

5）裸眼環(huán)空返速大于1m／s，紊流頂替，提高沖洗及頂替效率。

2.2 沖洗隔離液技術(shù)

針對(duì)井壁不規(guī)則，聚合物型鉆井液觸變性強(qiáng)、虛泥餅厚、含有5%～8%柴油等油性物質(zhì)，鉆井液與水泥漿污染嚴(yán)重影響沖洗頂替效率及施工安全（表1），采用沖洗隔離液技術(shù)（表2）實(shí)現(xiàn)沖洗、隔離一體化，利用“相似相容”原理“溶解”油性物質(zhì)，借助棱形顆粒加重材料的強(qiáng)沖刷作用力提高沖洗作用，使沖洗效率較清水提高1倍（表3）；且與鉆井液、水泥漿相容性好（表4～6），確保了沖洗頂替效率與施工安全。

表1 鉆井液與水泥漿相容性

表2 沖洗隔離液體系組成

表3 沖洗效果評(píng)價(jià)

表4 沖洗隔離液與鉆井液相容性

表5 沖洗隔離液與水泥漿相容性

表6 水泥漿、沖洗隔離液和鉆井液的三相相容性

2.3 兩凝防竄韌性水泥漿技術(shù)

針對(duì)高壓水層易竄流、普通水泥石脆性大，壓裂等后續(xù)作業(yè)難以保持力學(xué)完整性等難題，在水泥漿體系中摻入早強(qiáng)劑、膠乳優(yōu)化水泥漿體系（表7），尾漿摻入早強(qiáng)劑，促進(jìn)水泥水化，實(shí)現(xiàn)速凝早強(qiáng)，有效縮短水泥漿稠化過(guò)渡時(shí)間，提高水泥漿的防竄能力；摻入膠乳有效降低了水泥石的彈性模量（普通純水泥石的彈性模量約10GPa）（表8），低彈性模量水泥石降低了射孔、壓裂等沖擊作用力的傳遞系數(shù)，從而降低了沖擊作用力對(duì)水泥石本體的破壞力，提高了水泥石的力學(xué)完整性［3～5］。

表7 水泥漿體系組成

表8 水泥漿性能

2.4 平衡壓力固井技術(shù)

以平衡壓力固井“三壓穩(wěn)”為工藝技術(shù)核心，從稠化試驗(yàn)溫度、漿柱結(jié)構(gòu)、環(huán)空加壓、尾漿失重后的當(dāng)量密度等角度優(yōu)化工藝技術(shù)，形成具有大港油田調(diào)整井特色的平衡固井技術(shù)，有效保證固井施工安全，提高固井質(zhì)量，其技術(shù)措施如下：

1）稠化試驗(yàn)溫度系數(shù)由之前的0.80～0.85降低至0.70～0.72。

2）尾漿稠化附加時(shí)間由原來(lái)的60～90min縮短至小于30min，領(lǐng)尾漿稠化時(shí)間差由原來(lái)的90min以上延長(zhǎng)至240min以上，使尾漿終凝時(shí)，領(lǐng)漿初凝，保證靜液柱壓力有效傳遞。

3）在不存在井漏的前提下，確保尾漿失重后井底當(dāng)量密度高于完鉆鉆井液密度至少0.20g／cm3，有效壓穩(wěn)地層流體。①提高水泥漿密度：由原來(lái)的1.80～1.85g／cm3提高至1.92～1.98g／cm3；②提高隔離液密度及增加用量：隔離液密度大于鉆井液密度至少0.30g／cm3，隔離液用量由原來(lái)的占裸眼環(huán)空高度100～200m增加至800～1000m；③優(yōu)化環(huán)空憋壓技術(shù)措施：由原來(lái)的憋壓候凝24h優(yōu)化為憋壓候凝至尾漿終凝（優(yōu)化后的憋壓候凝時(shí)間為5～8h）。

3 應(yīng)用實(shí)例

以上配套固井技術(shù)措施，已應(yīng)用于大港油田調(diào)整井葉2－5井、女 K61－40井、段38－34井、小16－19井、小16－23井、小5－23－1L井等10余口井，其中小集和段六撥是大港油田調(diào)整井中地層復(fù)雜程度最大、單井油層含量最多的區(qū)塊，故以大斜度井小5－23－1L井?139.7mm油層套管固井為例，有針對(duì)性地優(yōu)化固井工作液體系及工藝技術(shù)，為提高固井質(zhì)量提供了技術(shù)保障。

1）基本情況 三開(kāi)完鉆鉆頭?215.9mm，三開(kāi)完鉆井深4363m（垂深3745m），?139.7mm套管下深4359m；井底靜止溫度128℃，井底循環(huán)溫度92℃；聚磺鉆井液密度1.42g／cm3。

2）固井難點(diǎn) 該井共有36個(gè)油氣層段，且每2～3個(gè)油氣層中夾雜水層，壓力系統(tǒng)紊亂；水層易出現(xiàn)流體竄流；井斜71°；裸眼段平均井徑擴(kuò)大率10%，井徑不規(guī)則度大（最大井徑376.3mm），頂替效率低；油氣上竄速度27m／h，易發(fā)生氣侵。

3）固井技術(shù)措施 ①采用雙扶通井，固井前鉆井液性能低黏切，領(lǐng)漿稠化時(shí)間375min（領(lǐng)漿施工時(shí)間85min），尾漿稠化時(shí)間78min（尾漿施工時(shí)間54min）。②1.80g／cm3沖洗隔離液用量32m3，鉆井泵注排量1.8～2.1m3／min；1.92g／cm3領(lǐng)漿42m3，1.92g／cm3尾漿25m3，水泥車注水泥漿排量1.2～1.5m3／min；水泥車頂替壓膠塞液（清水＋緩凝劑）3m3，排量0.5～0.8m3／min；鉆井泵頂替1.42g／cm3鉆井液44.3m3，排量1.8～2.1m3／min；水泥車頂替清水3m3，排量0.3～0.6m3／min；固井施工順利，且尾漿失重后，井底當(dāng)量密度高于完鉆鉆井液密度0.23g／cm3，環(huán)空憋壓5MPa／8h。③大排量頂替保證了沖洗頂替效率；優(yōu)化漿柱結(jié)構(gòu)，環(huán)空憋壓，提高壓穩(wěn)系數(shù)；候凝48h測(cè)井，固井質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì)。

4 總結(jié)與認(rèn)識(shí)

1）針對(duì)大港油田調(diào)整井固井難點(diǎn)，提出了存在的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題及解決問(wèn)題的固井理念，有效推動(dòng)了固井質(zhì)量的提升。

2）從沖洗與頂替效率角度出發(fā)，提出了沖洗隔離液的紊流沖洗與頂替置換技術(shù)，保證了沖洗與頂替效率。

3）通過(guò)增韌及速凝早期技術(shù)實(shí)現(xiàn)水泥漿體系的防竄韌性改造，通過(guò)降低稠化試驗(yàn)溫度、提高壓穩(wěn)系數(shù)、縮短憋壓候凝的時(shí)間等優(yōu)化平衡壓力固井技術(shù)，保證了固井施工安全，保障了固井質(zhì)量。

4）該配套技術(shù)已在大港油田調(diào)整井應(yīng)用10余口井，固井質(zhì)量全部合格，形成了具有大港油田調(diào)整井固井特色的工藝及方法，有效保障了該地區(qū)的固井質(zhì)量，為后續(xù)作業(yè)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

［1］楊學(xué)德，何啟賢，劉暢，等 .注水井對(duì)調(diào)整井鉆井的影響及對(duì)策 ［J］.石油鉆探技術(shù)，2001，29（2）：16～18.

［2］中國(guó)石油集團(tuán)工程技術(shù)分公司 .中國(guó)石油集團(tuán)固井技術(shù)規(guī)范 ［Z］.北京：中國(guó)石油集團(tuán)公司，2008.

［3］劉崇建，黃柏宗，徐同臺(tái)，等 .油氣井注水泥理論與應(yīng)用 ［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2001.

［4］路俊剛，郭小陽(yáng)，楊香艷，等 .膠乳水泥體系的室內(nèi)研究 ［J］.西部探礦工程，2006，18（2）：78～80.

［5］汪漢花，高莉莉 .固井水泥石力學(xué)性能研究現(xiàn)狀淺析 ［J］.西部探礦工程，2010，22（4）：70～73.