關于調整井固井質量及技術的認識

中圖分類號：TV 文獻標識碼：A 文章編號：1008-925X(2011)07-0116-02

摘要：為了使東部油田原油產量在相當長一段時期內保持穩產、增產、提高采收率及開發效果，每年都要在老油區鉆相當數量的調整井，為了將儲量充分挖掘出來，這樣對調整井固井質量提出了更高的要求。文中就調整井固井存在的問題、技術難點、影響因素進行了分析，并且調整井固井措施以及水泥漿性能問題進行了討論，同時針對固井水泥漿性能方面，文中就吉林油田新民區塊做了室內試驗。

關鍵詞：調整井 固井質量 水泥漿 水泥漿性能

隨著油田開發的進一步進行，每年鉆調整井的數量越來越多，由于老油區長期注水開采，破壞了地層原來的壓力系統，同一口井內多套壓力系統并存，油氣水處于活動狀態，所有這些均嚴重影響了調整井的固井質量。我國陸上石油工業發展戰略方針是“穩定東部，發展西部”，為了使東部油田原油產量在相當長一段時期內保持穩產、增產、提高采收率及開發效果，每年都要在老油區鉆相當數量的調整井，為了將儲量充分挖掘出來，對調整井固井質量提出了更高的要求，因為固井質量的好壞直接關系到開發方案實施的成效，同時也關系到二、三次采油提高采收率的問題。油田開發初期，固井質量比較高，一旦開始注水，固井質量下降，特別是進入油田開發的中后期，固井質量難以保證，主要表現為注水見效層段水泥凝固不好，水泥漿竄槽，產層或層間封固不合格。由于油氣藏的地質特性、井眼幾何條件、地層流體性質、儲層保護等種種原因的影響，對水泥漿的性能要求就非常明顯了。調整井固井問題是長期困擾油田發展的棘手問題之一。

1、調整井固井存在的問題、難點及影響因素

1.1調整井固井存在的問題

調整井是在老油區打井，長期的注水開采，特別是近幾年來的高壓注水開采，加之水驅油過程中油水界面運移不平衡，使地層壓力系統變得相當復雜，地層結構遭到破壞。地層平面上，同一層面內出現壓力差，油水處于活動狀態，侯凝過程中水泥漿處于失重狀態、上下部壓力不能往下傳遞時，活動的高壓水層很容易侵入水泥環，嚴重影響固井質量。考慮到鉆井成本的因素，調整井的井身結構有了新的變化，主要是將更多間隔很遠的油氣層劃歸為產層，為節約成本，也減少了下技術套管的數量。從而出現了完井時需要封固的層位多、復雜、井段長，加上老油區的油層一般多而薄，也增加了固井的難度。由于高壓注水，地層壓力也普遍上升，鉆井液密度也較油田鉆井初期時有所提高，由于一口井中多套壓力系統并存，給提高頂替效率、侯凝過程中水泥漿失重時壓穩問題及安全施工帶來了很大困難。老油井如果套管損壞后繼續注水，使地層壓力系統變得更為紊亂，固井施工要同時兼顧到高壓層、低壓層和常壓層，難度是相當大的。地層流體壓力的動態變化、注采不平衡及層間竄流等，特別是注水所形成蹩壓層及注水竄流等給固井作業帶來了難度，嚴重影響了固井質量。

1.2調整井固井的難點

1.2.1地層壓力系統復雜

老區調整井往往都是長期高壓注水開發的主力油藏，由于地層的非均質特性和局部注采不平衡，原有的地層壓力系統已遭到破壞。在平面上地層孔隙壓力自注水井到采油井的壓力變化象一個橫寫的“S”型，在采油井周圍形成了一個壓降漏斗；在縱向上則形成了高壓層、低壓層和常壓層并存的多套壓力層系，層間壓差大且液體虧空層和蹩壓層并存，易發生層間互竄。

1.2.2井眼尺寸不規范

根據不同的劃分標準，可將井眼劃分為不同的井眼類型。根據井眼剖面形狀，可分為常規井、定向井、水平井、特殊結構井等；根據鉆井目的，可分為勘探井、開發井、調整井、注入井等；根據井下復雜情況，可分為高溫高壓深井、超深井、低壓易漏井、熱采井、小間隙井等。調整井的鉆井過程中易發生地層出水而造成井壁垮塌，井徑夸大率高，如果鉆井液性能不好，最終會形成大肚子井眼和糖葫蘆井眼。

1.2.3固井質量要求高

布置調整井的主要目的是為了開采夾雜在主力油層之間的薄、差油層及表外儲層，即實施層內細分開采，提高了對細、薄油層固井質量的要求。由于固井時要求既要防止被調整的薄油層之間互相竄通，又要防止被調整的薄油層和老油層之間的竄通，從而使得調整井固井難度增大。

1.2.4水泥漿性能要求特殊

現在，國內油田通常采用對付氣竄的理論和水泥漿體系防止水竄，應用效益不夠理想。究其原因，氣體竄入水泥漿后不會對水泥漿的凝固過程產生影響，而地層水竄入水泥漿后會直接影響水泥漿的凝固過程，從而對水泥硬化體的性能也產生影響。所以具有防水竄作用的水泥漿體系應與防氣竄體系有所區別，技術指標更為特殊。

1.3調整井固井質量的影響因素

1.3.1客觀因素

主要有這么幾個方面：

①井身軌跡復雜，S型井及大肚子井常有發生，受扶正器數量限制以及為了順利下入套管，套管居中度往往難以保證，部分井段間隙小或套管緊貼井壁，難以實現有效頂替及層間封隔；

②地層狀況惡劣，裸眼井段地層巖性復雜，如鹽膏層、蠕動地層、大段裂縫等，井壁穩定性差，鉆井液性能稍有變動將引起井下工況復雜，為保證井壁穩定固井前調整鉆井液性能風險較大，這種井井眼狀況一般較差，頂替效率及二界面膠結質量較差；

③裸眼井段為多壓力層系，長期注水開采造成地層壓力紊亂，井下高低壓力交錯出現，鉆井過程中“上噴下漏”，而且安全密度窗口窄，限制了注替排量，難以實現高排量頂替，鉆井液頂替效率差；

④油田缺乏季節溫差、地溫梯度、井眼幾何條件、循環排量變化等對水泥漿性能影響的必要數據，限制了水泥漿科學設計，水泥漿設計針對性不強；

⑤鉆井液體系轉換時機無法掌握，轉換不及時或不轉換，鉆井液造壁性能較差，泥餅質量不良，井眼凈化程度低；

⑥受實際裝備限制，管材、套管附件、工作液體系材料配套程度、作業裝備配套程度等限制作業措施的采用。

1.3.2主觀因素

主要有：

①完井設計未能根據地質狀況、油藏開發及采油工程生產對固井質量的影響及特殊要求進行，缺乏對整個勘探開發的整體性認識，設計不具備針對性；

②所制定的技術規定與造價要求將所有矛盾交給固井，而固井是一個協作性及系統性極強的作業環節，整個勘探開發各個環節均影響到固井質量的提高；

③鉆井部門強調成本忽視鉆井液性能對頂替效率的要求，減少鉆井液投入，直接影響到固井質量；

④不了解井壁泥餅對固井二界面膠結質量的影響，水泥漿性能設計低劣無法保證固井質量；

⑤實際井眼條件下工況參數對水泥漿受熱有極大的影響，設計人員應根據現場作業實際設計水泥漿體系；

⑥溫度對入井流體流變性、流態判別、摩阻均有較大影響，在設計時大多沒有綜合考慮此類參數；

⑦水泥漿壓降、失重規律及防竄能力與作業設計具有密切聯系，但理論與實際卻未能很好地融合在一起；

⑧管材、水泥石、地層組合變形對水泥設計影響常被忽略；

⑨后期生產條件與環境對水泥石耐久性的腐蝕性及影響沒有切實納入固井設計，對油井水泥環缺乏長期跟蹤監測，不能有效指導固井設計。

2、調整井固井措施及水泥漿性能要求

2.1調整井固井措施

調整井固井是一項綜合的工程，要想固好井，必須從各方面入手，采取有效措施，降低各項因素對固井質量的影響，達到替凈、壓穩及防止油水竄的目的。

2.1.1堅持“靜態環境”下固井

調整井注水后的地下液體流動，水泥漿就位后仍然受到地下動態干擾，水泥漿被稀釋與沖蝕；因此鉆達目的層前，同區塊臨近注水井必須停注與泄壓，待測聲幅后方能恢復注水；

2.1.2提高頂替效率

增大扶正器使用數量，封固段每一根套管安放一只扶正器；注水泥前井漿應具有“三低一薄”的要求，即低粘、低切力、低失水與薄泥餅的要求；套管居中，合理的接觸時間，合理的頂替流速、流態，頂替液和被頂替液之間合理的流變性級差，加強沖洗、隔離效果，以及在有條件的情況下，上下、旋轉活動套管等也有助于提高頂替效率。

2.1.3采取綜合固井措施

不管采取什么樣的措施，不管水泥漿在阻止油氣水侵入方面的能力有多強，只有在有效頂替鉆井液的基礎上才可能實現可靠的層間封隔；要切實做到“三壓穩”，即固井前壓穩，固井過程中壓穩和侯凝過程中水泥漿處于失重狀態時的壓穩；

2.2水泥漿性能要求

由于調整井注采不平衡及層間竄流，地層流體壓力總是動態變化。加上老區的油層一般多而薄，油層間距小，封隔段長等不利因素，采用一般的水泥漿固井，即使在停注、停采的情況下，也常常造成調整井封固不好，水層、水淹層處嚴重水侵、水竄。為防止侯凝過程中水泥漿失重時動態高壓油氣水侵入水泥環，必須改善水泥漿的性能。

下面我們就吉林油田新民地區調整井固井所用水泥漿進行的調整：為了減少水泥漿凝固過程中失重現象的影響，研究應用了雙凝雙密度的水泥漿結構，上部使用凝結時間較長的G級原漿，油層段使用微硅粉及微膨劑與G級水泥加速凝鎖水劑復配。硅粉起到穩定體系和增加水泥石韌性的作用，同時該體系具有微膨特性，可以防止水泥石體積收縮形成環空竄流，形成致密水泥石，增加水泥環與井壁及套管的膠結質量。在注水泥施工完成后，油層段水泥漿體系很快凝結并具有一定的早期強度，從而增強抵抗高壓層流體的侵入，當下部水泥漿在候凝過程中發生失重現象時，上部的水泥漿尚處于可流動狀態，可以保持對下部水泥漿的有效壓力，使水泥漿體系形成自下而上的凝結，大大降低下部水泥漿失重引起的目的層位高壓流體的涌入而造成竄槽，表1列出了上部使用G級原漿的水泥漿性能數據，表2為油層段水泥漿性能數據。

表1 G級原漿水泥漿性能數據表

表2 油層段水泥漿性能數據

可以看出，這樣的一套水泥漿性能，十分適合新民地區固井要求，同時稠化曲線上看呈直角效應，對于有效的壓穩和防竄是非常有利的。

3、結論及認識

（1）由于長期注水開采、注采不平衡及層間竄流，嚴重影響了調整井的固井質量。

（2）為水泥漿提供一個安靜的侯凝環境，減少動態干擾，對提高調整井固井十分必要。

（3）為防止侯凝過程中水泥漿失重時動態油氣水侵入水泥環，必須改善水泥漿的性能，良好的水泥漿性能也是提高調整井的固井質量的關鍵。

（4）調整井固井是一項綜合工程，要想固好井，必須從各方面入手，采取有效措施，應用好綜合固井技術。

（5）要實現固井施工的不停注作業，還需研究更有效的工具和工藝措施。

參考文獻：

[1]齊奉中，袁進平.提高調整井固井質量的技術與認識.鉆采工藝，2002

[2]郭小陽，楊遠光等.提高復雜井固井質量的關鍵因素探討.鉆井液與完井液，2005，5

[3]姚曉.中國油田調整井固井防水竄技術評述.鉆采工藝，2002