張衛(wèi)華

（大慶鉆探國際事業(yè)部，吉林松原138000）

大慶油田開發(fā)以來，特別是鉆調整井以來，油田的固井技術得到了全面的發(fā)展，形成了“壓穩(wěn)、居中、替凈、密封”八字方針，圍繞“八字”方針通過攻關形成了幾十項配套固井技術。其中，在固井頂替效率研究、水泥漿失重與水氣竄規(guī)律研究、水滲流與地質因素研究、防竄機理與抗竄水泥外加劑研究、地層壓力預測與鉆關技術研究、射孔對水泥環(huán)損傷與韌性水泥體系研究、固井工藝與工具的研究上取得了重要成果，滿足了油田開發(fā)的需要。

目前油田老區(qū)進入高含水后期開采階段，二次加密、三次加密開發(fā)對固井質量提出了更高的要求。如何在固井二界面上進一步保證全封固段特別是隔層的封固質量，減少開發(fā)薄差層時層間竄問題的發(fā)生，是油田鉆井和開發(fā)共同面臨的一個關鍵問題。

地層—泥餅—水泥環(huán)膠結機理的研究從一個新的角度研究了固井二界面問題，這對進一步深入研究固井二界面問題，改善二界面的封固質量有著重要的意義。

1 泥餅形成規(guī)律實驗

泥餅是固井二界面研究中較為關鍵的一個因素，在泥餅形成規(guī)律方面主要考慮了五個方面的影響因素：巖芯的滲透率、壓差、時間、動態(tài)程度和鉆井液體系。

圖1給出了動態(tài)泥餅形成過程中三種典型濾失關系曲線。

圖1 泥餅形成濾失量與時間關系曲線

曲線1是1mD以上的巖芯在動態(tài)條件下形成泥餅過程中的濾失量與時間的關系曲線，呈直線關系，開始很短時間就有濾失液體出現(xiàn)，不同壓力、滲透率、動態(tài)程度其關系趨勢都是一樣的，不同的只是直線的斜率不一樣。分析曲線的斜率，它的物理意義既是泥餅的滲透率。這種條件下形成的泥餅沖洗時只能沖掉表面的浮泥餅，真泥餅沖不掉。

曲線2是0.1~1mD的隔層巖芯的實驗情況，1.5h后，濾液穿透實驗巖芯，開始濾出，隨時間增加，濾失量穩(wěn)定增加，呈直線關系。但是，觀察泥餅情況時，發(fā)現(xiàn)在巖芯上不存在泥餅，只有吸附的鉆井液，用水一沖即掉。實驗證明了隔層在一定條件下是可以進水的，但是在動態(tài)情況下，未形成真泥餅。

曲線3也是0.1mD以下的隔層巖芯的動態(tài)泥餅形成過程的曲線。在實驗過程中，既無濾失產(chǎn)生，也無泥餅形成。實驗證明，即使都是隔層的巖芯，也有細微的巖性差別。

2 界面膠結強度實驗

用帶有泥餅的巖芯和無泥餅的隔層巖芯在二界面模擬試驗裝置中在45℃條件下養(yǎng)護水泥環(huán)，養(yǎng)護分加壓和不加壓兩種情況，養(yǎng)護24h后，在壓力機上測定二界面的滑脫力，計算出二界面的膠結強度，實驗結果見表1。

表1 二界面膠結強度數(shù)據(jù)表

對表1的數(shù)據(jù)進行分析可以得到以下幾點認識：

（1）隔層的巖芯在無泥餅條件下直接養(yǎng)護水泥，在加壓狀態(tài)下，界面強度平均為0.61MPa；

（2）GSY鉆井液形成的動態(tài)泥餅與水泥環(huán)膠結，在加壓狀態(tài)下養(yǎng)護，界面膠結強度平均為0.48MPa，與水泥同巖芯膠結的界面強度相差0.14MPa，比較接近，說明該鉆井液體系具有很好的界面膠結性能和界面親和性；其靜態(tài)條件下的膠結強度也達到了0.45MPa，進一步說明這種鉆井液與水泥環(huán)的親和性比較好。在某種意義上說，該鉆井液與水泥環(huán)和地層都有一定程度的膠結能力；

（3）YJG鉆井液動態(tài)泥餅條件的膠結強度為0.24MPa，說明也有一定的二界面密封作用，但是靜態(tài)泥餅以及不加壓養(yǎng)護條件下，二界面基本沒有膠結強度。

從上述三方面分析看，改善鉆井液的性能，提高鉆井液的界面親和性、改善界面的密封程度是應該進一步考慮的問題。

3 抗竄實驗

（1）泥餅破裂強度實驗。在泥餅形成后，由巖芯中孔給滲透性巖芯漸加壓，考查泥餅阻滲抗裂能力，對于三種鉆井液形成的泥餅，YJG和SJ鉆井液的泥餅，在加壓0.1~0.2MPa時，泥餅開始破裂，加壓流體從巖芯中竄出，其泥餅破壞的形式是泥餅分層，并逐層被加壓流體沖擊而大部分脫落，見圖2。GSY鉆井液形成的泥餅，其抗破裂壓力為0.2~0.5MPa，其破壞的形式是隨著壓力的增高，泥餅局部被壓破出裂縫，而其它部分完好。這說明GSY鉆井液形成的泥餅與巖芯的親和性較好，泥餅自身的質量較高，抗水侵能力強。

圖2 泥餅破裂強度實驗照片

（2）抗竄實驗。取一定滲透率的巖芯，非滲透隔層巖芯，將兩巖芯粘接在一起，即模擬滲透性與隔層整合接觸。在3MPa壓力下形成泥餅，再使用不同類型的水泥漿，養(yǎng)護24h形成滲透層、隔層、泥餅、水泥環(huán)的二界面狀態(tài)，給滲透層加壓力，考察泥餅、水泥環(huán)以及隔層的抗竄能力，記錄抗竄壓力，竄通通道及泥餅、水泥環(huán)的變化等。

從實驗結果看出（表2），DSK水泥漿的抗竄壓力高于原漿。GSY鉆井液的抗竄壓力優(yōu)于YJG鉆井液。從竄通通道上看，它們均有相同特性，即水首先從界面竄出，并逐漸向水泥環(huán)擴散，繼續(xù)加壓，達到一定壓力后，壓力突降，二界面整體狀態(tài)被破壞。

表2 抗竄實驗對比表

4 結論及建議

（1）泥餅在井下巖芯上的形成程度與質量以及沖洗后的狀態(tài)對二界面的質量有著直接的影響。

（2）實驗證明通過選擇鉆井液，可以提高二界面的膠結強度。

（3）通過對地層—泥餅—水泥環(huán)膠結機理的研究，取得了相應的認識，但二界面問題還有待于更進一步深入研究，建議進一步以“八字”方針為基礎，研究一套適合二界面封固質量要求的鉆井液新體系；研究一套與地層、泥餅配伍的水泥漿新體系；研究一套提高二界面質量的新的工藝技術措施；研制一套評價二界面質量的新裝置，建立二界面評價標準，達到進一步改善固井二界面質量的目的。