祥6區塊探井固井工藝技術研究

吳春貴+常博+石征峰

摘 要 文章就祥6區塊探井固井工藝技術進行研究。

關鍵詞 祥6區塊;工藝;技術

中圖分類號：TE256 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）22-0064-01

祥6區塊位于內蒙古自治區巴彥淖爾盟烏拉特后旗，屬于查干凹陷烏力吉斷鼻構造帶，通過去年對祥6井勘探開發，獲得工業油氣流，今年加大了勘探力度，在祥6區塊部署探井、評價井7口，平均井深3126米。安全窗口窄，地層壓力系數低，易漏失，油氣層活躍，井身結構簡單，裸眼段長，同時地層存在大段、多層、不連續玄武巖，遇水膨脹，易坍塌、剝落、掉快等現象時有發生，固井過程易發生橋堵憋泵等事故。

1 祥6區塊區塊儲層特征及難點

1）油、氣、水層在同一井眼中分布廣，且較為活躍。該區塊基本是從蘇一段1000 m至3000 m分布著不同程度的氣層、水層和油層，分布較散且較為活躍。有的井油氣上竄速度甚至達到15 m/h。

2）地層壓力系數低，固井時易發生井漏，實施產層保護難度大。地層破裂壓力較低，平均地層破裂壓力在1.2MPa/100m左右，固井時易發生井漏、井塌等現象。

3）井身結構簡單，裸眼段長，封固段長，易壓漏地層。祥6區塊區塊只有表層套管和油層套管固井。￠339.7表層套管下深一般在500 m左右，裸眼段長，長達2500多米，而且要求水泥漿返至地面，封固段長，易壓漏地層。

4）井壁穩定性差，掉快嚴重，易造成蹩泵等事故的發生。祥6區塊區塊探井基本上鉆遇巴一段、巴二段存在大段、多層、不連續玄武巖（埋深1000-2400 m不等），遇水膨脹，極易發生坍塌、剝落、掉塊等現象（最大掉塊質量2 kg左右，井徑擴大率達到30.11%），固井過程極易發生掉塊堵塞循環通道，發生水泥漿在井內無法替至預定位置，而發生留水泥塞等事故。同時，造成井徑大而不規則，易形成“糖葫蘆”井眼，固井施工中易發生因井徑過大，從而影響了水泥漿頂替效率的提高和水泥的膠結質量，易為油氣體提供通道而導致固井失敗。

2 技術措施

1）做好鉆進過程的防漏工作，提高地層的承壓能力。針對該區塊地層的破裂壓力梯度和地層孔隙壓力比較低的特點，在鉆井液中加入隨鉆、單項封閉等堵漏劑，這些材料在液柱壓差的作用下擠入井壁巖石孔隙中，在井壁周圍形成屏蔽層，來提高地層的承壓能力。

2）井口加回壓。加回壓是固井候凝過程中壓穩油氣層的主要措施之一，主要是水泥漿處在膠凝狀態下，容易產生“失重”，給予水泥漿柱一個補償壓力。

3）保證套管居中度，提高頂替效率。利用固井設計軟件根據井眼軌跡和井下實際井徑情況進行扶正器安放，一般油層段一根套管加一只彈性扶正器，油頂以上200 m兩根套管加一只彈性扶正器，在井口加兩只彈性扶正器。水平井則在造斜段以下每根套管加一只剛性螺旋扶正器，確保套管順利下入和居中度在67%以上，以充分提高頂替效率。

4）優選隔離液體系。采用清水和密度1.35-1.40 g/cm3加重隔離液，可以有效地清除井璧和套管璧上的虛泥餅，來提高水泥環的膠結質量，同時設計隔離液和沖洗液不少于200 m，增加紊流接觸時間，以提高頂替效率，同時要做到固井過程中壓穩。

5）固井前鉆井液性能處理。在保證井壁穩定和井眼壓力平衡的前提下，盡量降低鉆井液的初切力、黏度和濾失量，以利于提高頂替效率和膠結質量。

6）采用紊流和塞流替漿，以提高頂替效率。在替漿時，讓水泥漿返速度盡量達到0.8-1 m/s，以實現紊流頂替。

3 優選水泥漿體系

通過影響祥6區塊區塊固井質量的原因分析，提高固井質量的技術思路，來優選水泥漿體系。主要采取以下技術措施。

1）低密度水泥漿體系。祥6區塊區塊主要采用低密度水泥漿體系，通過向水泥中加入一定的量的粉煤灰、微硅等材料，通過材料自身的低密度特性以降低水泥漿密度，合理應用緊密堆積理論和顆粒級配技術，研制出一套密度在1.50 g/cm3-1.65 g/cm3范圍的粉煤灰低密度水泥漿體系 ，以達到防漏和提高低密度水泥石強度的目的。水泥漿性能如下表。

2）高密度水泥漿體系。優選水泥漿體系，采用多凝非滲透水泥漿體系，滿足固井壓穩的需要。為了保證該區塊的特殊要求，即要求水泥漿具有低失水、穩定性好、良好的流動性，防氣竄性能好、游離液低、高強度、短侯凝等特點，來優選水泥漿體系。經大量實驗其配方及性能如下：

嘉華D級+降失水劑1.0%+分散劑0.5%++促凝劑2%+膨脹劑0.8%

嘉華D級+降失水劑1.0%+分散劑0.5% +緩凝劑+膨脹劑0.8%

4 現場應用

祥6-2井139.7 mm套管固井，該井設計井深3076.3 m，表套下深509 m，封固段長3076.3 m。裸眼環容積99.82 m3，共上井水泥185噸，采用單級和雙密度兩凝水泥漿體系固井，水泥漿返出地面，分兩次加回壓，井口加回壓共計3MPa，48小時，固井質量優質。

祥6井139.7 mm套管固井，該井設計井深2921 m，表套下深296 m，封固段長2921 m。裸眼環容積74 m3，共上井水泥175噸，采用單級和雙密度兩凝水泥漿體系固井，水泥漿返出地面，分兩次加回壓，井口加回壓3 MPa，2小時，固井質量優質。

5 結束語

1）采用預堵漏措施，提高地層的承壓能力，為固井提供一個良好的井眼。

2）采用低濾失、膨脹性好、低析水、高沉降穩定性、直角稠化水泥漿體系，避免了由于水泥體積收縮，較好的解決了氣竄問題，是固好本井的關鍵。

3）井口加回壓，是固好本區塊的重中之重。

4）采用紊流和塞流頂替，既防止井漏，同時提高了頂替效率。

參考文獻

[1]屈建省，許樹謙，等.特殊固井技術[M].北京：石油工業出版社，2006.

[2]劉崇建，黃柏宗，等.油氣井注水泥理論與應用[M].北京：石油工業出社，2001.

[3]張明深.現代固井技術在現場的應用.南海西部石油公司，2002.endprint

摘 要 文章就祥6區塊探井固井工藝技術進行研究。

關鍵詞 祥6區塊;工藝;技術

中圖分類號：TE256 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）22-0064-01

祥6區塊位于內蒙古自治區巴彥淖爾盟烏拉特后旗，屬于查干凹陷烏力吉斷鼻構造帶，通過去年對祥6井勘探開發，獲得工業油氣流，今年加大了勘探力度，在祥6區塊部署探井、評價井7口，平均井深3126米。安全窗口窄，地層壓力系數低，易漏失，油氣層活躍，井身結構簡單，裸眼段長，同時地層存在大段、多層、不連續玄武巖，遇水膨脹，易坍塌、剝落、掉快等現象時有發生，固井過程易發生橋堵憋泵等事故。

1 祥6區塊區塊儲層特征及難點

1）油、氣、水層在同一井眼中分布廣，且較為活躍。該區塊基本是從蘇一段1000 m至3000 m分布著不同程度的氣層、水層和油層，分布較散且較為活躍。有的井油氣上竄速度甚至達到15 m/h。

2）地層壓力系數低，固井時易發生井漏，實施產層保護難度大。地層破裂壓力較低，平均地層破裂壓力在1.2MPa/100m左右，固井時易發生井漏、井塌等現象。

3）井身結構簡單，裸眼段長，封固段長，易壓漏地層。祥6區塊區塊只有表層套管和油層套管固井。￠339.7表層套管下深一般在500 m左右，裸眼段長，長達2500多米，而且要求水泥漿返至地面，封固段長，易壓漏地層。

4）井壁穩定性差，掉快嚴重，易造成蹩泵等事故的發生。祥6區塊區塊探井基本上鉆遇巴一段、巴二段存在大段、多層、不連續玄武巖（埋深1000-2400 m不等），遇水膨脹，極易發生坍塌、剝落、掉塊等現象（最大掉塊質量2 kg左右，井徑擴大率達到30.11%），固井過程極易發生掉塊堵塞循環通道，發生水泥漿在井內無法替至預定位置，而發生留水泥塞等事故。同時，造成井徑大而不規則，易形成“糖葫蘆”井眼，固井施工中易發生因井徑過大，從而影響了水泥漿頂替效率的提高和水泥的膠結質量，易為油氣體提供通道而導致固井失敗。

2 技術措施

1）做好鉆進過程的防漏工作，提高地層的承壓能力。針對該區塊地層的破裂壓力梯度和地層孔隙壓力比較低的特點，在鉆井液中加入隨鉆、單項封閉等堵漏劑，這些材料在液柱壓差的作用下擠入井壁巖石孔隙中，在井壁周圍形成屏蔽層，來提高地層的承壓能力。

2）井口加回壓。加回壓是固井候凝過程中壓穩油氣層的主要措施之一，主要是水泥漿處在膠凝狀態下，容易產生“失重”，給予水泥漿柱一個補償壓力。

3）保證套管居中度，提高頂替效率。利用固井設計軟件根據井眼軌跡和井下實際井徑情況進行扶正器安放，一般油層段一根套管加一只彈性扶正器，油頂以上200 m兩根套管加一只彈性扶正器，在井口加兩只彈性扶正器。水平井則在造斜段以下每根套管加一只剛性螺旋扶正器，確保套管順利下入和居中度在67%以上，以充分提高頂替效率。

4）優選隔離液體系。采用清水和密度1.35-1.40 g/cm3加重隔離液，可以有效地清除井璧和套管璧上的虛泥餅，來提高水泥環的膠結質量，同時設計隔離液和沖洗液不少于200 m，增加紊流接觸時間，以提高頂替效率，同時要做到固井過程中壓穩。

5）固井前鉆井液性能處理。在保證井壁穩定和井眼壓力平衡的前提下，盡量降低鉆井液的初切力、黏度和濾失量，以利于提高頂替效率和膠結質量。

6）采用紊流和塞流替漿，以提高頂替效率。在替漿時，讓水泥漿返速度盡量達到0.8-1 m/s，以實現紊流頂替。

3 優選水泥漿體系

通過影響祥6區塊區塊固井質量的原因分析，提高固井質量的技術思路，來優選水泥漿體系。主要采取以下技術措施。

1）低密度水泥漿體系。祥6區塊區塊主要采用低密度水泥漿體系，通過向水泥中加入一定的量的粉煤灰、微硅等材料，通過材料自身的低密度特性以降低水泥漿密度，合理應用緊密堆積理論和顆粒級配技術，研制出一套密度在1.50 g/cm3-1.65 g/cm3范圍的粉煤灰低密度水泥漿體系 ，以達到防漏和提高低密度水泥石強度的目的。水泥漿性能如下表。

2）高密度水泥漿體系。優選水泥漿體系，采用多凝非滲透水泥漿體系，滿足固井壓穩的需要。為了保證該區塊的特殊要求，即要求水泥漿具有低失水、穩定性好、良好的流動性，防氣竄性能好、游離液低、高強度、短侯凝等特點，來優選水泥漿體系。經大量實驗其配方及性能如下：

嘉華D級+降失水劑1.0%+分散劑0.5%++促凝劑2%+膨脹劑0.8%

嘉華D級+降失水劑1.0%+分散劑0.5% +緩凝劑+膨脹劑0.8%

4 現場應用

祥6-2井139.7 mm套管固井，該井設計井深3076.3 m，表套下深509 m，封固段長3076.3 m。裸眼環容積99.82 m3，共上井水泥185噸，采用單級和雙密度兩凝水泥漿體系固井，水泥漿返出地面，分兩次加回壓，井口加回壓共計3MPa，48小時，固井質量優質。

祥6井139.7 mm套管固井，該井設計井深2921 m，表套下深296 m，封固段長2921 m。裸眼環容積74 m3，共上井水泥175噸，采用單級和雙密度兩凝水泥漿體系固井，水泥漿返出地面，分兩次加回壓，井口加回壓3 MPa，2小時，固井質量優質。

5 結束語

1）采用預堵漏措施，提高地層的承壓能力，為固井提供一個良好的井眼。

2）采用低濾失、膨脹性好、低析水、高沉降穩定性、直角稠化水泥漿體系，避免了由于水泥體積收縮，較好的解決了氣竄問題，是固好本井的關鍵。

3）井口加回壓，是固好本區塊的重中之重。

4）采用紊流和塞流頂替，既防止井漏，同時提高了頂替效率。

參考文獻

[1]屈建省，許樹謙，等.特殊固井技術[M].北京：石油工業出版社，2006.

[2]劉崇建，黃柏宗，等.油氣井注水泥理論與應用[M].北京：石油工業出社，2001.

[3]張明深.現代固井技術在現場的應用.南海西部石油公司，2002.endprint

摘 要 文章就祥6區塊探井固井工藝技術進行研究。

關鍵詞 祥6區塊;工藝;技術

中圖分類號：TE256 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）22-0064-01

祥6區塊位于內蒙古自治區巴彥淖爾盟烏拉特后旗，屬于查干凹陷烏力吉斷鼻構造帶，通過去年對祥6井勘探開發，獲得工業油氣流，今年加大了勘探力度，在祥6區塊部署探井、評價井7口，平均井深3126米。安全窗口窄，地層壓力系數低，易漏失，油氣層活躍，井身結構簡單，裸眼段長，同時地層存在大段、多層、不連續玄武巖，遇水膨脹，易坍塌、剝落、掉快等現象時有發生，固井過程易發生橋堵憋泵等事故。

1 祥6區塊區塊儲層特征及難點

1）油、氣、水層在同一井眼中分布廣，且較為活躍。該區塊基本是從蘇一段1000 m至3000 m分布著不同程度的氣層、水層和油層，分布較散且較為活躍。有的井油氣上竄速度甚至達到15 m/h。

2）地層壓力系數低，固井時易發生井漏，實施產層保護難度大。地層破裂壓力較低，平均地層破裂壓力在1.2MPa/100m左右，固井時易發生井漏、井塌等現象。

3）井身結構簡單，裸眼段長，封固段長，易壓漏地層。祥6區塊區塊只有表層套管和油層套管固井。￠339.7表層套管下深一般在500 m左右，裸眼段長，長達2500多米，而且要求水泥漿返至地面，封固段長，易壓漏地層。

4）井壁穩定性差，掉快嚴重，易造成蹩泵等事故的發生。祥6區塊區塊探井基本上鉆遇巴一段、巴二段存在大段、多層、不連續玄武巖（埋深1000-2400 m不等），遇水膨脹，極易發生坍塌、剝落、掉塊等現象（最大掉塊質量2 kg左右，井徑擴大率達到30.11%），固井過程極易發生掉塊堵塞循環通道，發生水泥漿在井內無法替至預定位置，而發生留水泥塞等事故。同時，造成井徑大而不規則，易形成“糖葫蘆”井眼，固井施工中易發生因井徑過大，從而影響了水泥漿頂替效率的提高和水泥的膠結質量，易為油氣體提供通道而導致固井失敗。

2 技術措施

1）做好鉆進過程的防漏工作，提高地層的承壓能力。針對該區塊地層的破裂壓力梯度和地層孔隙壓力比較低的特點，在鉆井液中加入隨鉆、單項封閉等堵漏劑，這些材料在液柱壓差的作用下擠入井壁巖石孔隙中，在井壁周圍形成屏蔽層，來提高地層的承壓能力。

2）井口加回壓。加回壓是固井候凝過程中壓穩油氣層的主要措施之一，主要是水泥漿處在膠凝狀態下，容易產生“失重”，給予水泥漿柱一個補償壓力。

3）保證套管居中度，提高頂替效率。利用固井設計軟件根據井眼軌跡和井下實際井徑情況進行扶正器安放，一般油層段一根套管加一只彈性扶正器，油頂以上200 m兩根套管加一只彈性扶正器，在井口加兩只彈性扶正器。水平井則在造斜段以下每根套管加一只剛性螺旋扶正器，確保套管順利下入和居中度在67%以上，以充分提高頂替效率。

4）優選隔離液體系。采用清水和密度1.35-1.40 g/cm3加重隔離液，可以有效地清除井璧和套管璧上的虛泥餅，來提高水泥環的膠結質量，同時設計隔離液和沖洗液不少于200 m，增加紊流接觸時間，以提高頂替效率，同時要做到固井過程中壓穩。

5）固井前鉆井液性能處理。在保證井壁穩定和井眼壓力平衡的前提下，盡量降低鉆井液的初切力、黏度和濾失量，以利于提高頂替效率和膠結質量。

6）采用紊流和塞流替漿，以提高頂替效率。在替漿時，讓水泥漿返速度盡量達到0.8-1 m/s，以實現紊流頂替。

3 優選水泥漿體系

通過影響祥6區塊區塊固井質量的原因分析，提高固井質量的技術思路，來優選水泥漿體系。主要采取以下技術措施。

1）低密度水泥漿體系。祥6區塊區塊主要采用低密度水泥漿體系，通過向水泥中加入一定的量的粉煤灰、微硅等材料，通過材料自身的低密度特性以降低水泥漿密度，合理應用緊密堆積理論和顆粒級配技術，研制出一套密度在1.50 g/cm3-1.65 g/cm3范圍的粉煤灰低密度水泥漿體系 ，以達到防漏和提高低密度水泥石強度的目的。水泥漿性能如下表。

2）高密度水泥漿體系。優選水泥漿體系，采用多凝非滲透水泥漿體系，滿足固井壓穩的需要。為了保證該區塊的特殊要求，即要求水泥漿具有低失水、穩定性好、良好的流動性，防氣竄性能好、游離液低、高強度、短侯凝等特點，來優選水泥漿體系。經大量實驗其配方及性能如下：

嘉華D級+降失水劑1.0%+分散劑0.5%++促凝劑2%+膨脹劑0.8%

嘉華D級+降失水劑1.0%+分散劑0.5% +緩凝劑+膨脹劑0.8%

4 現場應用

祥6-2井139.7 mm套管固井，該井設計井深3076.3 m，表套下深509 m，封固段長3076.3 m。裸眼環容積99.82 m3，共上井水泥185噸，采用單級和雙密度兩凝水泥漿體系固井，水泥漿返出地面，分兩次加回壓，井口加回壓共計3MPa，48小時，固井質量優質。

祥6井139.7 mm套管固井，該井設計井深2921 m，表套下深296 m，封固段長2921 m。裸眼環容積74 m3，共上井水泥175噸，采用單級和雙密度兩凝水泥漿體系固井，水泥漿返出地面，分兩次加回壓，井口加回壓3 MPa，2小時，固井質量優質。

5 結束語

1）采用預堵漏措施，提高地層的承壓能力，為固井提供一個良好的井眼。

2）采用低濾失、膨脹性好、低析水、高沉降穩定性、直角稠化水泥漿體系，避免了由于水泥體積收縮，較好的解決了氣竄問題，是固好本井的關鍵。

3）井口加回壓，是固好本區塊的重中之重。

4）采用紊流和塞流頂替，既防止井漏，同時提高了頂替效率。

參考文獻

[1]屈建省，許樹謙，等.特殊固井技術[M].北京：石油工業出版社，2006.

[2]劉崇建，黃柏宗，等.油氣井注水泥理論與應用[M].北京：石油工業出社，2001.

[3]張明深.現代固井技術在現場的應用.南海西部石油公司，2002.endprint