冀中凹陷留107斷塊堵漏和防漏相結合固井技術

秦國宏 ，覃 毅 ，蔡 鵬 ，劉書冬 ，談 濤 ，王福昌 ，張曉靜

1.中國石油集團渤海鉆探工程有限公司第一固井分公司 （河北 任丘 062552）

2.中海油安全技術服務有限公司 （天津 300452)

冀中凹陷肅寧油田留107斷塊位于河北省肅寧縣窩北鎮，是中國石油華北油田分公司重點勘探開發的區塊之一。近來來，為滾動擴邊、增加產能，在留107斷開先后布置了多組叢式井，主要開發沙河街組上部砂巖儲層，油藏埋藏深度3 000～3 400m左右。均為二開井身結構，二開使用Φ215.9mm鉆頭鉆進，下入Φ139.7mm套管完井。

該區塊經過多年開發調整，裂縫發育和連通性較好的高滲透地層承壓能力極低，鉆井過程中常見滲透性漏失、產層虧空性漏失[1]。漏失嚴重時鉆井液只進不出，不能建立基本的循環；部分井眼經過多次堵漏效果都不明顯，不得不進行固井；有的井雖然經過堵漏勉強建立循環，但是地層承壓能力非常低，循環排量受到限制，無法滿足固井要求。

在已經完成鉆井施工的留107-7、留107-32x、留 107-33x、留 107-34x、留 107-51x、留 107-52x、留107-53x、留107-54x、留107-55x等井中，在鉆進過程中均發生過不同程度的漏失，漏失層多集中在3 000～3 400m砂巖井段，部分井兼有上部地層漏失。留107-7井鉆至3 406.58m時漏速達83.5m3/h，被迫提前完鉆；留107-32x井在鉆至3 285m時發生過滲透性井漏，漏失大量鉆井液，主要原因是Es1層的砂巖發育，膠結疏松；留107-52x井鉆進過程中發生惡性漏失，井口失返泥漿，耗時15d通井、堵漏6次效果仍不明顯，最后強行固井；后續投入的留107-51x、留 107-53x、留 107-54x、留 107-55x 都發生了不同程度的漏失。

1 固井風險與難點

1.1 固井風險

1）造成油氣井失控。對于嚴重漏失的井，如留107-7井，漏速達83.5m3/h，若固井時發生如此惡性漏失，環空液面迅速下降，壓力降低，當液柱壓力小于地層壓力時，將誘發井涌、井噴等重大事故，后果將十分嚴重。

2）容易造成水泥漿低返、漏封目的層，導致固井失敗。

3）若發生快速漏失，井壁將失去穩定而掉塊、垮塌，堵死環空，造成“灌香腸”事故。

4）泥漿中泥沙和大顆粒堵漏材料較多，易引起環空憋堵。漏失井由于堵漏需要，無法使用泥漿除砂、凈化裝置，泥漿攜帶出來的泥沙只能靠靜止、沉降來除去一小部分，大部分泥沙存在于泥漿中，固井過程中由于水泥漿具有極強的攜沙能力，加大了環空憋堵的可能性；固井后可能人工井底較高，測聲幅無法到底。

1.2 固井難點

1）地層承壓能力低，固井漏失風險大，漏失層大多都在產層，漏失的水泥漿將進入地層孔隙通道，使產層遭受污染，嚴重影響后期開發。

2）漏失井由于壓力虧空、井眼狀況差等各種原因，固井水泥石膠結質量往往不理想。列舉的9口井中，留 107-7、留 107-32x、留 107-33x、留 107-34x等4口井是往年完成的井，固井質量都存在各樣的問題。

3）由于長期的堵漏、通井，大肚子井眼多，井徑起步規則。水泥漿無法對大肚子井段進行置換，頂替效率低；同時，泥沙易在小井眼處淤積，引起環空憋堵，加重漏失。

4）施工過程必須嚴格控制，保證連續性，同時要嚴格按照設計參數進行施工，稍有誤差便會影響固井設計的針對性，引發事故。

5）水泥漿體系既要快速優質的封固目的層，又不壓漏地層，同時要具有良好的流動性、低失水、零析水。

6）頂替排量小，無法對虛泥餅、殘漿、油污、油膜進行有效沖刷和頂替，難以保證一、二界面的膠結質量和整個封固段的固井質量。

2 固井技術措施研究

通過上述分析看出，留107斷塊的漏失井給固井工程帶來了諸多的技術難題和安全風險，嚴重制約了該區塊的后續勘探開發，必須研究針對性較強的固井技術，滿足固井需要。

2.1 資料收集

1）資料收集。開好現場辦公會，緊跟一線生產動態，收集全現場資料，分析漏層位置、漏失性質、漏失量、漏失速度，確定施工工藝。

2）根據電測情況準確把握井眼狀況，如井徑、溫度、油氣顯示情況、油氣層位置，優選前置液、水泥漿，優化固井液結構。

2.2 井眼準備

1）采用原鉆具結構通井，根據電測井徑曲線，在大井眼井段處循環，小井眼處劃眼。下鉆到底后，及時調整泥漿性能，以最大排量循環至少2周，井眼暢通、井壁穩定后方可下套管。

2）對于漏失井，或者即使沒有發現漏失但處于易漏失層的井，下套管前必須結合固井工藝要求進行徹底堵漏，用重泥漿或固井排量進行試漏[2,5]，保證固井成功。

3）套管到底后，小排量頂通，再以通井時最大排量循環至少2周以上，盡量利用振動篩、除砂器、除泥器、離心機等凈化設備充分除砂、除泥，使泥漿性能滿足固井要求，保證施工安全。

4）扶正器可保證套管良好居中，進一步提高井筒的暢通性，避免環空憋堵，提高固井質量。

2.3 固井液體系

漏失是石油鉆探工程不可避免的問題，國內外學者已經進行了大量的研究、試驗，提出了很多解決方案。但是由于各區塊地質特點不同、井況千差萬別、兼顧成本考慮，很難找到針對性較強的固井實例借鑒。基于留107斷塊實際情況，進行了固井液體系研究。其思路是：優選超低密度水泥漿進行平衡壓力固井；利用優質的前置液提高頂替效率；使用堵漏型水泥漿增強地層承壓能力[3]；在不增加靜壓差的前提下,合理增加超低密水泥漿附加量,保證水泥返高。

2.3.1 優選高效前置液

長期的通井、循環堵漏，泥漿中混大量油基潤滑材料和堵漏材料，起鉆時鉆具附著物嚴重，下完套管后，有大量的泥餅、油膜、油餅、油漿附著在井壁和套管壁上，極大地影響一、二界面膠結質量。必須科學地設計前置液類型和數量，保證井下安全的前提下，對一、二界面進行充分沖洗，改善環空界面的親水性，提高水泥環膠結質量；另外，前置液由于密度低、流性好，可以在排量較小的情況下達到紊流狀態，彌補頂替排量小的缺陷。優選FH-100L高效驅油前置液，穩定井壁和稀釋鉆井液、隔離前后流體，使其易達到紊流條件[4]。注入量約占環空高度200m，經過室內實驗和現場實踐，具有良好的效果。

2.3.2 低密水泥漿領漿

在全井水泥漿總量的基礎上，附加總量20%～30%的低密度水泥漿領漿，密度與鉆井液密度相當。領漿具有密度小、流性好、攜沙能力強等優點，既是“前置液”，又是水泥漿，可進一步沖刷井壁、攜帶泥沙、防止環空憋堵，保證水泥漿返高。

2.3.3 堵漏型高強低密度水泥漿

根據地層承壓情況和環空液柱壓力計算，設計堵漏型高強超低密度水泥漿封固上部地層，優選水泥配方，水泥漿配方及其性能見表1。通過優質國產漂珠、減輕劑、微硅的復合應用，將水泥漿密度降低到1.45～1.50g/cm3，漿體穩定性良好；注重堵漏材料的應用，進一步增強地層承壓能力；水泥漿中按一定比例混入分散劑，使其具有良好的流動性，利于在較小的頂替排量下能達到紊流狀態，提高頂替效率。

經室內試驗，水泥漿無明顯分層沉淀現象,上下密度無差異，體積收縮小。

2.3.4 堵漏型高密度膨脹水泥漿

高密度水泥漿因其早期強度高、形成強度快等特點，是封固油氣水層的最佳選擇。該區塊油層段斜長約400m，垂長約250m，高密度水泥漿比超低密度水泥漿增加的靜壓差有限。水泥漿配方及其性能見表2。經室內試驗，水泥漿無分層沉淀現象,上下密度無差異，體積膨脹率3%～5%。

微硅與水泥顆粒緊密堆積，可提高漿體穩定性、增強水泥環的強度和韌性；降失水劑和分散劑的配伍使用，稠化時間可調、失水小、控制析水、改善漿體流變性能；膨脹劑可防止水泥環因體積收縮而產生微縫隙、微裂縫。

2.4 工藝技術措施

2.4.1 做好應急預案

若固井過程中發生滲透性漏失，立即降低頂替排量；若發生惡性漏失，環空液面迅速下降，則關閉封井器，進行節流固井；現場準備好充足的鉆井液和清水備用，防止發生惡性漏失后沒有足夠的頂替液。

2.4.2 控制注、替漿排量

注水泥排量1.2m3/min，均勻穩定，避免過大的激動壓力造成井漏；替漿排量不得大于通井時最大排量，頂替起壓后，根據壓力狀況可適當地降低排量，控制泵壓，防止漏失。

2.4.3 嚴密過程控制

固井施工時，相關設備必須運轉良好，各崗位人員就位，泥漿出口處專人坐崗，發現返出異常，立即聯系指揮人員，啟動應急預案。對于注入井內的流體，必須按設計的數量、密度、次序等要求，平穩、連續注入，杜絕密度忽高忽低，嚴防施工中斷。

3 現場應用和質量檢測

留107-52x、留107-53x井鉆井過程漏失較嚴重,經過長期堵漏效果不明顯，排量控制在1.6m3/min勉強建立循環，最后只得強行固井。通過堵漏和防漏相結合固井技術的應用，徹底解決了該井漏失問題，測井聲幅值3%～8%之間，固井質量優質。

留 107-51x、留 107-54x、留 107-55x井鉆井中發生了滲透性漏失，平均漏失量約300m3，通井排量只能達到1.8m3/min，且無法進行地層承壓試驗。為了防止固井過程中水泥漿增加的靜壓差加重漏失程度，堵漏和防漏相結合固井技術，固井候凝，測聲幅顯示：3口井固井質量全部優質。

4 結論和認識

1）油田老區塊的調整井、加密井，原始壓力系統已經發生很大變化，漏失等復雜情況較多，應根據實際井況，認真分析總結，科學制定固井方案，適應油田開發需要。

2）漏失井固井的重點是防止污染產層、保證封固質量。

表1 低密度水泥漿試驗數據

3）堵漏和防漏相結合固井技術具有很好的防漏、堵漏效果，針對性較強，成本低廉，易于操作，可有效解決漏失井固井問題。

4）隨著老區的二次勘探開發，層間不均衡會進一步加劇，應加大力度進行堵漏和防漏相結合固井技術的研究與完善，適應新的勘探開發生產需求。

[1]吳應凱,石曉兵,陳平,等.低壓易漏地層防漏堵漏機理探討及現場應用[J].天然氣工業，2004,24(3):81-83.

[2]甄立杰,張克明,吳修賓.易漏失井固井前井眼準備技術研究 [C]∥2004年固井技術研討會論文集編委會.2004年固井技術研討會論文集，2004:317-328.

[3]鄧明杰.川東北河壩構造低壓易漏地層固井技術研究[J].天然氣技術，2004,4(1):47-49.

[4]覃毅,蔡鵬,尤鳳堂,等.冀中凹陷留463加深井超小間隙尾管固井技術[J].內蒙古石油化工，2012,38(16):85-86.

[5]劉延強,徐同臺,楊振杰,等.國內外防漏堵漏技術新進展[J].鉆井液與完井液,2010,27(6):80-84.