渤中某油田過通天斷層調整井固井技術的研究與應用

侯冠中 ，席江軍，范白濤 ，牟 炯 ，和鵬飛

1.中海石油（中國）天津分公司 （天津 塘沽 300452）

2.中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司 （天津 塘沽 300452）

渤中28某油田構造是發育于黃河口凹陷中央構造脊北端的一個復雜斷塊，構造為一繼承性發育并被斷層復雜化的斷塊圈閉，油田范圍內發育著多條近北東走向斷層。2014年在北平臺實施調整井，在垂深1 000m左右鉆遇斷層，且井斜較大，導致固井難度和風險加大。在前期開發井作業時已完成固井施工的4口井中，固井質量合格率為90%，優質率僅為17%，固井質量明顯低于渤海油田主體，為后續調整井注水作業埋下隱患。通過對國內其他油田類似情況的調研[1-5]，針對該區塊專項研究了一套適合的防漏堵漏水泥漿體系與整體固井水泥漿方案設計，同時提出了渤中28油田調整井過斷層大斜度井提高固井質量的技術措施，保證了固井質量。

1 固井難點

1）部分井眼軌跡要過通天斷層，在固井過程中，需要考慮防漏，必要時還需堵漏；同時還必須保證固井后水泥環有長期的封固效果，防止后期生產過程，由于環空水泥膠結失效造成流體通過斷層竄到海底，造成嚴重的油氣竄后果。

2）地層漏失壓力較低，需使用低密度水泥漿平衡地層壓力，加上該區塊地層溫度偏低，封固段上下溫差偏大，造成水泥漿強度發展較慢，嚴重影響固井后水泥環形成有效的環空封隔。因此，必須保證有較好性能的水泥漿體系，適應低溫強度發展需求，防止水泥漿在凝結過程中因失重造成的油氣竄槽，有效地封隔地層。

3）長裸眼、長封固段一次注水泥封固，同時都是大斜度井或水平井，提高固井頂替效率成為保證固井質量的前提。調整井井斜大，水平段長（表1），套管會嚴重偏心，造成低邊環空注水泥頂替效率極差，嚴重影響固井質量；必須有效保證套管居中，使用足夠的扶正器，但扶正器的使用又可能造成下套管摩阻大，下不到位等困難。

表1 調整井定向井設計情況

通過分析，要保證調整井過斷層大斜度井固井質量的技術關鍵是：①固井期間在斷層位置不發生漏失或因為漏失造成固井失敗；②大斜度段獲得良好的頂替效率,保證后期固井質量與封固長效性。

2 防漏堵漏水泥漿體系與封油層的高性能低密度水泥漿優選

為了滿足過斷層固井的堵漏與提高大移位井段固井質量的需求，根據該區塊封固斷層和油層技術需求和地層特點，結合使用水泥漿體系的性能，對低密度纖維水泥漿的密度設計、纖維加量確定、纖維對比等進行的大量實驗研究，得到了最佳低密度纖維水泥漿的配方和性能，設計了一套用于過斷層固井的低密度防漏堵漏纖維水泥；同時在不改變低密度水泥漿外摻料配比的情況下，通過提高低密度水泥漿密度進行了大量的實驗，設計了適用與油層段有效封固的水泥漿尾漿體系。

2.1 封斷層泥漿

封固斷層采用低密度防漏堵漏水泥漿體系，保證足夠的堵漏能力與平衡壓力能力。體系為：100%水泥SD-G+25%漂珠SL+26.5%增強劑+2.3%降失水劑CG711S+3%分散劑CF401L+1%緩凝劑CH211L+1%消泡劑CX601L+0.45%纖維+海水。性能如表2所示。

通過漏失試驗分析，該體系可將漏失當量密度提高到1.7g/cm3。

2.2 封油層純低密度水泥漿

使用密度為1.53～1.54g/cm3的低密度純水泥漿封固大位移段，以保證水泥漿具有足夠的封固性能。體系為：100%水泥SD-G+25%漂珠SL+26.5%增強劑+2.3%降失水劑CG711S+3%分散劑CF401L+1%消泡劑CX601L+緩凝劑CH211L+海水。性能如表3所示。

通過表2、表3可以看出，該區塊所使用的低密度水泥漿體系具有整體強度較高，自由液控制好，流變性較好；稠化時間便于調節等特點。纖維的加入使堵漏效果明顯，同時使水泥漿失水與自由液得到有效改善，強度得以提高。采用低密度單級雙封固井施工，滿足該地區過斷層固井的作業要求。

3 提高大位移水平井頂替效率的固井工藝措施

3.1 合理應用扶正器

為保證大斜度井段套管有足夠的居中度，必須嚴格考慮扶正器類型與數量。扶正器過少不能保證套管居中，使套管接觸下井壁，使摩阻增大；過多的扶正器會使套管管串的剛性增加，都不利于下套管作業。

表2 水泥漿領漿性能

表3 水泥漿尾漿性能

為此，在該區塊中選擇以使用半鋼扶正器為主，要求保證使用數量，做到至少2根套管一個扶正器。為減小下套管摩阻，部分井施工中首次使用了新型的水力液壓扶正器，該扶正器可以減少管柱下入時全部摩阻的30%，能夠通過一些受限制的井段如縮徑井段，在這些井段仍需維持充足的復位力，從而使下套管作業能順利下到井底。

3.2 合理設計頂替參數

針對油田調整井設計情況，考慮扶正器的使用。在進行頂替效率模擬實驗的基礎上，結合計算機模擬分析，對該區塊的固井施工參數（表4）：①在清潔井眼環空的基礎上，使用能達到紊流流態的沖洗液與隔離液體系，其用量均在11～12m3，占環空250m左右。隔離液起到攜帶和隔離的雙重作用，沖洗液起到沖刷井壁和稀釋泥漿的作用[3]，前置液和地層紊流接觸時間達到了7～10min，起到沖刷井壁稀釋泥漿的作用。②施工前使用計算機進行了模擬分析，確保使用大排量頂替時，環空動壓不會壓漏裂縫地層，考慮提高頂替效率的需求，施工采用了大排量頂替，其頂替排量達到2.6m3/min，對提高頂替效率起到一定的效果。

表4 部分9-5/8套管注水泥施工參數

4 現場應用

A51H是該區塊的一口生產井，井深2 761m，垂直深度1 187m，井底水平位移1 692.40m，為滿足套管居中度的要求，A51H井244.5mm(9-5/8")套管扶正器安放情況如下：浮鞋+浮箍+短套管（安放1個水力液壓扶正器）+長套管+長套管+浮箍+長套管（安放1個水力液壓扶正器）；在2 600～2 914m井段每2根套管加放一個水力液壓扶正器；在2 000～2 600m井段每3根套管加放一個半鋼扶正器；在1 320～2 000m井段每2根套管加放一個半鋼扶正器。

頂替時使用能達到紊流流態的沖洗液與隔離液體系，排量為2.6m3/min，其環空動壓不會壓漏裂縫地層，提高了頂替效率。

通過以上措施固井質量得到明顯提升，沒有出現漏失現象，很好的解決了A51H井二開過斷層固井過程中易漏、壓力窗口窄、封固段長等的難題，固井質量平均優質率為85.3%，合格率為100%。

5 結論

1）防漏堵漏低密度纖維水泥漿體系與高性能純低密度水泥漿體系的配合適用，有效地解決了調整井鉆遇斷層和保證油層固封的問題，完成渤中28油田北平臺大位移調整井的固井任務，保證了固井質量。

2）對大位移水平井、長封固井段，合理的扶正器的選擇與加放、前置液的有效使用、合理的頂替流態與頂替速度的配合，能有效提高頂替效率，保證了水泥環封固能力。

3）計算機輔助設計與模擬軟件在扶正器的合理選擇與安放的應用，前置液頂替施工參數的應用，對本次施工起了重要的作用。

[1]王瑞和,李明忠,王成文,等.油氣井注水泥頂替機理研究進展[J].天然氣工業,2013,33(5)：69-76.

[2]安少輝,劉愛萍,鄒建龍,等.川渝地區復雜深井固井技術[J].鉆井液與完井液，2011，11(S1)：26-29.

[3]武治強，周建良，靳勇，等.頁巖氣水平井氣層封固難點分析與技術對策[J].石油鉆采工藝，2012，34（S1）：26-29.

[4]路景文,胡群愛,劉振宇,等.調整井鉆井綜合配套技術在青海油田的實踐與認識[J].石油知識,2006(3)：16-17.

[5]張宏軍,李玉海,楊亞新.高古5井固井方案優選及施工[J].鉆采工藝,2010,33(3)：120-121.