劉鈺龍

（1.川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術(shù)研究院，西安 710021；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室，西安 710021）

TAMBOCOCHA區(qū)塊處于開發(fā)初期，單井日產(chǎn)量較高，其中TMBA-041H井日產(chǎn)量達(dá)5800桶，打破了厄瓜多爾單井日產(chǎn)量記錄。自2018年5月以來，川慶鉆探國際工程公司厄瓜多爾分公司先后完成了17口井固井施工，其中尾管固井9口。由于原始地層油水活躍、油層頂界距離喇叭口太近等問題，且測井方是哈里伯頓和斯侖貝謝公司，采用的是比較先進(jìn)的超聲波成像測井技術(shù)，加上當(dāng)?shù)厥凸緦τ蛯庸叹|(zhì)量要求非常嚴(yán)格，如果油層固井質(zhì)量達(dá)不到優(yōu)質(zhì)，則要求擠水泥補(bǔ)救，這對厄瓜多爾分公司的信譽(yù)會(huì)造成一定影響，以上因素給尾管固井施工帶來了很大挑戰(zhàn)。針對此類問題，有必要在總結(jié)第1口井經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，對水泥漿體系進(jìn)行調(diào)整。

1 TAMBOCOCHA區(qū)塊概況

1.1 地質(zhì)概況

該區(qū)塊所在盆地屬于海相沉積，白堊系NAPO地層為粗砂巖，孔隙發(fā)育，滲透率高，由于是比較新的地層，地層欠壓實(shí)，成巖性差，鉆井過程中易發(fā)生井壁坍塌，形成“大肚子”井眼，該地區(qū)尾管鉆井井徑擴(kuò)大率在15%以上。

1.2 井身結(jié)構(gòu)

該區(qū)塊一個(gè)井場有水平井和定向井20口左右，采用4層套管結(jié)構(gòu)，其中定向井井身結(jié)構(gòu)為φ508 mm導(dǎo)管15 m，φ406.4 mm井眼下φ339.7 mm表層套管到垂深1100 m左右，φ311.2 mm井眼下φ244.5 mm技術(shù)套管到垂深1400 m左右，φ215.9 mm井眼下φ177.8 mm尾管到垂深1700 m左右，其中，油層頂界距離技術(shù)套管腳垂深最多不超過100 m。

1.3 鉆井液體系

尾管鉆井采用保護(hù)產(chǎn)層的低傷害水基鉆井液體系，密度為1.05 g/cm3，黏度為40～50 s，塑性黏度為20 mPa·s左右，動(dòng)切力為25 Pa左右。

2 TAMBOCOCHA區(qū)塊尾管固井技術(shù)難點(diǎn)

①鉆井設(shè)計(jì)上主力油層NAPOM1位置過高，油層頂界最低離喇叭口50 m，同時(shí)，按照當(dāng)?shù)貞T例，尾管固井施工前不通井、不測井，下套管中途容易遇阻卡，進(jìn)一步增大了井徑擴(kuò)大率，給尾管尾漿設(shè)計(jì)帶來了很大困擾，設(shè)計(jì)尾漿稠化時(shí)間太長、用量大會(huì)導(dǎo)致油層固井質(zhì)量不佳，設(shè)計(jì)尾漿稠化時(shí)間短、用量少會(huì)使尾漿封不住油層。②油層埋藏淺，循環(huán)溫度低（50 ℃），強(qiáng)度發(fā)展緩慢，并且固完井到測井的時(shí)間間隔只有18 h。③注水泥和候凝期間地層油水、伴生氣易侵入水泥漿，影響水泥漿強(qiáng)度發(fā)展，易形成水竄通道[1]，表現(xiàn)為固完井后超聲波成像測井圖上的微間隙或者射開油層后井筒出水。④“大肚子”井眼給水泥漿頂替效率帶來很大挑戰(zhàn)，容易造成封固質(zhì)量差的問題。⑤高滲透地層會(huì)導(dǎo)致水泥漿失水和井壁附著虛泥餅的問題，從而增大施工風(fēng)險(xiǎn)并影響第二界面膠結(jié)質(zhì)量。

3 改進(jìn)前水泥漿設(shè)計(jì)思路及性能評價(jià)

3.1 改進(jìn)前水泥漿設(shè)計(jì)思路

在低溫、高失水、原始地層油水活躍、油層位置高的情況下，改進(jìn)前水泥漿設(shè)計(jì)思路為：①水泥漿性能滿足防竄壓穩(wěn)低失水要求；②計(jì)算好尾漿用量，用高密度尾漿封固油層。

由于膠乳膠束能在壓差的作用下聚集締結(jié)，形成具有一定強(qiáng)度的非滲透性膠乳膜，阻止油氣水竄流發(fā)生[2]，改進(jìn)前水泥漿體系通過加大膠乳加量來達(dá)到防竄目的。根據(jù)防止竄流發(fā)生的條件：環(huán)空靜液柱壓力P2+水泥漿結(jié)構(gòu)阻力P3＞地層流體壓力P1，由于水泥漿失重的影響，P2不斷下降，同時(shí)隨著水泥漿水化反應(yīng)的進(jìn)行，水泥漿膠凝強(qiáng)度不斷增加，P3不斷增加[3]。對伴生氣而言，由于流動(dòng)阻力小，在P2＞P1的情況下也會(huì)由于浮力效應(yīng)滑脫上升。因此，就抑制油氣水竄流而言，水泥漿膠凝結(jié)構(gòu)快速形成而產(chǎn)生的內(nèi)部結(jié)構(gòu)阻力是防止油氣水竄的關(guān)鍵措施[4]。另外，水泥漿長時(shí)間凝結(jié)也會(huì)增大油氣水侵的風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，觸變性水泥漿能在頂替結(jié)束后快速產(chǎn)生膠凝網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，通過增大水泥漿膠凝強(qiáng)度，從而增大水泥漿結(jié)構(gòu)阻力，阻止水泥漿凝固前油氣水竄流發(fā)生[5-9]。因此，增大膠乳加量能起到一定防竄效果，但更好的措施是增加水泥漿早凝觸變性能。

另一方面，由于第1口井在井徑擴(kuò)大率認(rèn)識(shí)上存在偏差和對“插旗桿”風(fēng)險(xiǎn)的擔(dān)心，現(xiàn)場施工時(shí)，尾漿附加量不夠，結(jié)果現(xiàn)場施工完，懸掛器坐掛、倒扣、丟手后，領(lǐng)漿沒有循環(huán)出來，從超聲波成像測井圖來看，油層封固質(zhì)量較差，下部井段封固質(zhì)量較好但也不理想，可以清晰分辨出領(lǐng)漿封固的油層。因此，在尾漿用量不好掌控的情況下，需要對領(lǐng)漿性能進(jìn)行改進(jìn)。

3.2 改進(jìn)前水泥漿性能評價(jià)

水泥和外加劑有：德國G級油井水泥、膠乳BCT-800L、降失水劑BXF-200L、膠乳消泡劑D50、消泡劑G603、緩凝劑BXR-200L、膨脹劑EXC-13。

實(shí)驗(yàn)儀器主要有：CHANDLER8240稠化儀、CHANDLER5265U靜膠凝強(qiáng)度分析儀、OWC-9710失水儀、CHANDLER1200常壓稠化儀、維卡儀、ZNN-D6型六速旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)、CHANDLER3260攪拌器、膨脹率測試儀等。

實(shí)驗(yàn)條件為：靜膠凝強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)條件為65 ℃、21 MPa，領(lǐng)漿稠化實(shí)驗(yàn)條件為50 ℃、21 MPa、批混50 min、中停時(shí)間60 min，尾漿稠化實(shí)驗(yàn)條件為50 ℃、21 MPa、批混60 min。改進(jìn)前水泥漿配方及性能見表1和表2。

表1 改進(jìn)前水泥漿配方

表2 改進(jìn)前水泥漿性能

從表2可以看出，①領(lǐng)漿稠度偏低，稠化時(shí)間、初終凝時(shí)間偏長，膠凝強(qiáng)度發(fā)展速度慢，抗壓強(qiáng)度低；②尾漿稠化時(shí)間和初終凝時(shí)間之間的間隔太長，膠凝強(qiáng)度發(fā)展速度慢。影響水泥漿性能的因素包括水泥漿密度、外加劑使用不當(dāng)?shù)榷喾矫?，需要通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

AMPS類降失水劑BXF-200L的加量對水泥漿性能的影響見表3。由表3可知，相同條件下，領(lǐng)漿1的失水量和稠度比領(lǐng)漿2低，稠化時(shí)間和初終凝時(shí)間更長，膠凝強(qiáng)度發(fā)展速度更慢，抗壓強(qiáng)度更低；尾漿1比尾漿2失水量低，稠度高，稠化時(shí)間更短，初終凝時(shí)間更長，膠凝強(qiáng)度發(fā)展速度更慢，抗壓強(qiáng)度更低。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，在水泥漿稀的情況下，增加降失水劑加量能起到一定分散和緩凝作用，在水泥漿稠的情況下，增加降失水劑加量能起到增稠和縮短稠化時(shí)間的效果。另外，降失水劑對膠凝強(qiáng)度發(fā)展速度、初終凝時(shí)間、抗壓強(qiáng)度有一定副作用。

表3 不同BXF-200L加量對水泥漿性能的影響

BCT-800L屬于丁苯膠乳，膠粒粒徑為0.05～0.5 μm，不參與水化反應(yīng)。不同加量BCT-800L對水泥漿性能的影響見表4。

表4 不同BCT-800L加量對水泥漿性能的影響

由表4可知，相同條件下，尾漿1比尾漿3失水量低，膨脹率和稠度更高，稠化時(shí)間縮短，抗壓強(qiáng)度更低。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，在水泥漿較稠的情況下，增大膠乳加量會(huì)使水泥漿增稠和稠化時(shí)間縮短，失水量減少，膨脹率增大，對抗壓強(qiáng)度有一定副作用。

CA-13L屬于無機(jī)鹽類早強(qiáng)觸變劑。不同加量CA-13L對水泥漿性能的影響見表5。由表5可知，加入CA-13L后，水泥漿膠凝強(qiáng)度明顯增大，且隨著加量增加，膠凝強(qiáng)度也明顯提高。由圖1、圖2可知，相同條件下水泥漿加入早強(qiáng)觸變劑CA-13L后，膠凝強(qiáng)度增大，膠凝強(qiáng)度發(fā)展速度明顯加快。

表5 不同CA-13L加量對水泥漿膠凝強(qiáng)度的影響

圖1 領(lǐng)漿1膠凝強(qiáng)度發(fā)展曲線

圖2 領(lǐng)漿3膠凝強(qiáng)度發(fā)展曲線

4 水泥漿改進(jìn)措施及性能評價(jià)

4.1 水泥漿改進(jìn)措施

減少尾漿中膠乳和降失水劑的加量，引入早強(qiáng)觸變劑CA-13L，縮短稠化時(shí)間，提高早凝觸變性。

領(lǐng)漿減少降失水劑和緩凝劑加量，在不發(fā)生漏失和施工安全的前提下，提高領(lǐng)漿密度和加入早強(qiáng)觸變劑CA-13L，縮短稠化時(shí)間，提高早凝觸變性。

領(lǐng)漿尾漿升溫升壓熱稀釋后稠度控制在30～35 Bc。經(jīng)研究表明，對于“大肚子”井眼，水泥漿冪律或賓漢模式下，增大水泥漿與鉆井液密度差，提高水泥漿稠度系數(shù)或者水泥漿塑性黏度、動(dòng)切力，有利于提高頂替效率[10]。在綜合考慮提高頂替效率、地層流體對水泥漿的稀釋以及水泥漿稀稠對稠化時(shí)間影響3種因素下，根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，水泥漿升溫升壓后稠度控制在30～35 Bc有利于保證在“大肚子”井眼和油氣水竄流條件下較好的固井質(zhì)量。

4.2 改進(jìn)后水泥漿體系性能評價(jià)

改進(jìn)后水泥漿配方及性能評價(jià)見表6和表7，改進(jìn)后領(lǐng)漿稠化曲線見圖3。

表6 改進(jìn)后水泥漿配方

表7 改進(jìn)后水泥漿性能

圖3 改進(jìn)后領(lǐng)漿稠化曲線

由表7可知，調(diào)整后的水泥漿體系，稠化時(shí)間、初終凝時(shí)間大幅縮短，膠凝強(qiáng)度發(fā)展速度明顯加快，18 h抗壓強(qiáng)度大幅提高，同時(shí)失水量和膨脹率都在合理范圍內(nèi)。由圖3可知，領(lǐng)漿做中停實(shí)驗(yàn)開機(jī)瞬間稠度很快上升到54 Bc，后來很快降至31 Bc，說明觸變性水泥漿膠凝結(jié)構(gòu)很容易破壞，不會(huì)存在懸掛器倒扣后開泵困難的現(xiàn)象，能夠保證施工安全性，達(dá)到了設(shè)計(jì)之初的要求。

5 現(xiàn)場應(yīng)用

應(yīng)用調(diào)整后的水泥漿進(jìn)行了8井次的尾管固井施工，同前期第1口井TMBA09井進(jìn)行固井質(zhì)量相比，固井質(zhì)量明顯提高，油層優(yōu)質(zhì)率由55%提高到100%，尾管全井段優(yōu)質(zhì)率由65%提高到95%以上?，F(xiàn)場應(yīng)用結(jié)果表明，觸變早凝膨脹水泥漿體系解決了厄瓜多爾TAMBOCOCHA區(qū)塊尾管固井方面存在的難題。

6 結(jié)論

1.通過對該區(qū)塊固井難點(diǎn)進(jìn)行分析，得到改進(jìn)前水泥漿體系設(shè)計(jì)思路及配方組成等方面存在的不合理之處是導(dǎo)致油層固井質(zhì)量不佳的主要原因。

2.現(xiàn)場超聲波成像測井圖表明，改進(jìn)后尾管領(lǐng)漿不僅能確保施工安全，對油層也能起到良好的封固效果。

3.在“大肚子”井眼、油氣水竄流以及水泥漿稀稠對稠化時(shí)間的影響下，水泥漿稠度和固井質(zhì)量的關(guān)系還需通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行深入研究。