提高大港油田調整井固井質量研究與應用

付家文，孫勤亮，林志輝，王貴富，郭鳴，齊奔，劉文明，夏宏南

（1.長江大學石油工程學院，湖北荊州434023；2.中國石油集團渤海鉆探第二固井公司，天津300280；3.中國石油集團渤海鉆探工程有限公司工程技術研究院，天津300280）

提高大港油田調整井固井質量研究與應用

付家文1，2，孫勤亮2，林志輝2，王貴富2，郭鳴3，齊奔2，劉文明2，夏宏南1

（1.長江大學石油工程學院，湖北荊州434023；2.中國石油集團渤海鉆探第二固井公司，天津300280；3.中國石油集團渤海鉆探工程有限公司工程技術研究院，天津300280）

大港油田由于長期高壓注水開發主力油層，地層越來越復雜，斷塊破碎、非均質特性、斷層遮擋和局部注采不平衡，原有的地層壓力系統已遭到嚴重的破壞，給鉆井和固井都帶來了巨大的困難，使得調整井固井質量難以保證。為了建設單位后續油氣層的開采的需要，將二界面固井質量作為考核固井質量的重要指標，使得固井面臨的形勢越來越嚴峻。因此，開展了以提高界面膠結質量為目的的配套固井技術研究。通過應用纖維清潔井眼技術、鉆井液性能調整技術、沖洗型加重隔離液技術和中淺井冬季固井配漿水保溫技術等；同時應用了防漏防竄水泥漿技術，使得一、二界面膠結質量大幅度提升，為油田開發提供了技術支撐。

調整井；隔離液；水泥漿；二界面；固井質量

大港油田經過50多年的開發，調整井區塊已經進入高含水開發階段，為了滿足油田開發增儲上產需要，在港西、港中、港東、棗園、王官屯、自來屯、孔店、羊三木等老油田經過了多次加密，鉆了大量的調整井。由于長期高壓注水開發主力油層，加上地質復雜，地層非均質特性，斷塊破碎、遮擋和局部注采不平衡等因素，造成了原有的地層壓力系統遭到了嚴重的破壞，在同一井筒內形成了高壓層、低壓層和高低壓互層的現狀，給鉆井和固井帶來了巨大的挑戰。多年來調整井固井質量優質率很低，直接影響了油田產能建設。因此，建設單位將固井二界面優質率作為考核固井質量的重要指標[1]。

1 主要技術難點

1.1 地質復雜

大港油區位于黃驊儲集凹陷，屬曲流河相沉積帶的斷塊油田，地質結構比較復雜，斷塊破碎，非均質巖性較為普遍，地層中存在裂縫、特殊巖性（玄武巖、石膏層、煤層等）、地層傾角、斷層遮擋、高低壓并存等。玄武巖巖質疏松易坍塌，石膏層易溶解，生物灰巖和煤層承壓能力低，先天性缺陷造成了鉆井過程中井漏、溢流、卡鉆等事故頻發，固井同樣面臨巨大挑戰。

1.2 多壓力系統

油田調整井區塊經長期注水開發，已經進入高含水開發階段，局部注采不平衡，原有的地層壓力系統已遭到嚴重破壞，產層原始壓力下降，地層嚴重虧空，注水井周圍壓力迅速升高；縱向上形成高壓層、低壓層和常壓層并存的多套壓力系統。同一裸眼安全窗口窄，漏失層與高壓層間距小于300 m～500 m，漏失與溢流的當量泥漿密度差在0.02 g/cm3～0.10 g/cm3。因此，鉆井過程中井涌、井漏時有發生，固井中防漏和壓穩兩個矛盾難以很好解決。

1.3 油水關系復雜

大港油區部分區塊，儲層密集，層間距小，而且油水關系復雜，導致層間有效封隔困難。如港西、王官屯、棗園等特殊區塊，層間距在1 m～5 m，層間壓力系數不均衡，多年的注水開發層間已經發生竄流，有時會引發油氣侵、水侵等問題。

1.4 井身結構簡化

在國際油價低迷大形勢影響下，建設單位大量縮減投資，將三開井改為二開井，因此，裸眼井段越來越長。同一裸眼井段包含礫巖易漏層，斷層裂縫，玄武巖、鹽膏層、灰巖等特殊巖性，加上注水引起的高壓水層的影響，致使鉆進過程中事故復雜率明顯增多。

2 影響固井質量因素

2.1 鉆井液性能的影響

大港油田鉆井液主要有硅基鉆井液、聚合物鉆井液、抑制性鉆井液、鹽水鉆井液等四種，使用最廣泛的是聚合物鉆井液和硅基鉆井液兩種，雖然兩種體系具有絮凝、攜砂能力強等優點，但也存在泥餅造壁和抗鈣能力弱的特點[2，3]。一般鉆進至下部井段，為了加強抑制性，往往忽視了泥餅護壁能力，使深井或長周期井井壁附著的泥餅虛厚，影響了固井二界面的膠結質量。根據研究表明，水泥膠結強度與泥餅厚度的關系曲線（見圖1）。從圖1可以看出，無泥餅存在時，膠結效果好，當泥餅形成時，無論多薄，膠結強度都會降低。

圖1 界面膠結強度與泥餅厚度的關系曲線

2.2 井下復雜工況的影響

隨著長期的滾動開發，調整井區塊地層日益復雜化，壓力系統紊亂，加上井身結構簡化等因素影響，導致鉆、完井過程中復雜事故率逐年遞增。對2010-2013年鉆完井復雜率的統計（見表1）。

長期注水開發導致鉆井過程中經常發生井涌、溢流、井漏、坍塌、掉塊等復雜現象，長期處理復雜過程又形成了“大肚子”井眼。不規則的井眼，使得洗井排量難于選擇，“大肚子”死角處泥漿很難清洗干凈；經過長時間堵漏處理的井眼，在壁上附著大量的堵漏材料，泥餅質量差[4，5]。因此，嚴重影響固井二界面膠結質量。

表1 鉆完井復雜率統計

3 技術對策

近年來，各油田建設單位為了增儲上產的需要，對固井質量提出了更高要求，不僅考核固井一界面質量，而且也考核二界面質量，特別是將二界面優質率進行了量化考核。因此，開展了以“提高固井一、二界面膠結質量”為目的的配套工藝技術研究，研究成果在1 000多口井中進行了應用，取得了良好效果。

3.1 提前停注、泄壓

在即將開鉆的調整井斷塊，對周圍300 m內有影響的注水井，提前停注泄壓，注水井停注的剩余壓力不大于2 MPa。一方面可加快鉆井速度，減少井下事故和復雜；另一方面給固井營造相對靜態環境，從而有利于一、二界面膠結質量的提高。

3.2 纖維清洗井眼

為了提高界面膠結質量，將一定尺寸的纖維配置于鉆井液中，通過循環洗井清潔井眼，提高頂替效率。充分利用纖維的高懸浮性混入到鉆井液中形成網絡結構,從而成倍地增加鉆井液的攜巖攜砂能力，通過洗刷、撓動“大肚子”處的死泥漿和虛泥餅，起到清潔井眼的作用。

纖維清潔井眼技術主要應用于一些復雜井和長裸眼段深井的井眼清潔和凈化（見表2）。采用19 mm長ALS纖維進行攜砂作業時，先將鉆機循環系統濾網拆除，在鉆井液中加入0.3%的纖維，進行循環洗井。從振動篩返出的情況，纖維混入鉆井液入井后，通過循環能較好包裹沉沙及掉塊，說明纖維清潔井眼技術能有效地清潔井眼。

表2 纖維攜砂洗井

3.3 鉆井液性能改性處理技術

固井前對鉆井液性能優化和調整是提高界面膠結質量的重要環節。其方法是在鉆井液中加入一定處理劑，提高pH值到一定值后鉆井液將增稠，其擾動性能也增強了，因此，在循環洗井過程中剪切井壁上的虛泥餅能力大大提高，從而可以實現有效攜砂和清潔井眼（見表3）。如段38-30井pH值由9提到11后，目的層段二界面固井優質率大大提高（見表4）。

表3 鉆井液性能優化性能調整

表4 不同鉆井液pH值固井質量對比

3.4 振動固井技術

主要在套管串上的浮箍、浮鞋之間安裝一個剪切旋流振動器，以固井液為動力源，帶動葉柵旋轉，并產生徑向振動脈沖，帶動1 000 m～1 500 m套管產生振動。因此，在循環洗井和替漿過程中提高固井液的流變性，達到清洗井眼、強化紊流替漿效果和改善環空水泥石均勻性能等目的，從而有效地提高界面膠結質量。應用情況（見表5）。

表5 振動固井技術應用情況

3.5 沖洗型隔離液技術

為了提高界面膠結質量，采用沖洗型隔離液，提高界面清洗效果，同時也利于平衡壓力設計。配方：懸浮劑+加重劑+沖洗劑+5 mm纖維+水。特別是對于密度高于1.50 g/cm3的硅基鉆井液、抑制性鉆井液，使用沖洗型隔離液，效果更好，有利于改善固井一、二界面膠結質量。

3.6 配漿水保溫技術

大港油田處于渤海灣地區，冬季溫度接近零度，每年冬季天氣溫度下降時，固井質量也急劇波動，分析主要原因是水溫降低之后混配的水泥漿水化速度放緩，凝固時間增長，水泥漿體系防竄性能減弱所致。因此，在中、淺井固井時天氣溫度降低對固井質量有一定影響。為了改變這一現狀，通過室內配水車間安裝加熱系統和水罐運輸車安裝保溫套等措施，保證固井用配漿水出廠前水溫保持25℃左右，施工之前配漿水溫度保持在15℃以上，扭轉了每年寒冬季節由于氣溫變冷對固井質量的影響。

4 優選防竄、防漏水泥漿體系

針對大港油區調整井井下情況復雜、多壓力體系并存、油氣活躍等特點，采用防竄、防漏水泥漿體系。水泥漿領漿配方：G級水泥+降失水劑+防竄劑+彈塑劑+5 mm纖維+減阻劑+調凝劑+消泡劑（見圖2）。

圖2 水泥漿靜膠凝強度曲線圖

由圖2可以看出：該水泥漿體系性能對井溫和密度變化影響不明顯，強度發展快，10 h的抗壓強度達到12 MPa，靜膠凝強度過渡時間為8 min，屬于強防氣竄水泥漿體系。

5 現場應用

2014年以來，通過纖維清潔井眼技術、固井前鉆井液性能改性技術、沖洗型加重隔離液技術和中淺井冬季施工配漿水保溫技術等技術的應用，并結合防竄、防漏水泥漿體系的優化等，大港油區調整井固井質量有了顯著提高。截止2016年，固井一、二界面優質率分別達到了82.71%和69.43%，較2013年一、二界面優質率分別提高了19.46%和27.67%（見表6）。

表6 2014-2016年固井質量統計

6 結論

（1）采用硅基鉆井液完鉆的井，固井前通過加入一定處理劑，提高鉆井液的pH值，有利于提高固井一、二界面膠結質量。

（2）通過在鉆井液或沖洗液中加入一定尺寸的纖維循環洗井，有助于清除泥餅和提高攜砂能力，從而有效清潔井眼。

（3）在冬季氣溫比較低情況下，采用固井配漿水加熱保溫技術有利于提高中、淺井固井質量。

［1］楊智光，程艷，和傳鍵，等.大慶調整井固井技術研究與應用［C］.2004年固井技術研討會論文，2004：261-278.

［2］周英操，楊智光，肖志興，等.大慶油田調整井固井技術及應用［J］.大慶石油學院學報，2004，（6）：11-13.

［3］姚曉.調整井固井水竄的根源分析及現行防竄技術評析［J］.鉆井液與完井液，2001，18（5）：13-16+20.

［4］楚廣川，朱駿蒙，齊光峰，等.緬甸Pyay油田復雜地層防漏防竄固井技術［J］.石油鉆探技術，2009，37（1）：62-64.

［5］鐘福海，宋元洪，費中明，等.緬甸D區塊窄密度窗口防漏防竄固井技術探討［J］.鉆井液與完井液，2010，27（5）：61-64.

Research and application of improving cementing quality of adjustment well in Dagang oilfield

FU Jiawen1，2，SUN Qinliang2，LIN Zhihui2，WANG Guifu2，GUO Ming3，QI Ben2，LIU Wenming2，XIA Hongnan1
（1.College of Petroleum Engineering，Yangtze University，Jingzhou Hubei 434023，China；2.No.2 Cement Company BHDC，Tianjin 300280，China；3.Institute of Engineering and Technology，BHDC，Tianjin 300280，China）

Due to the Dagang oilfield development of the main oil reservoir through longterm high-pressure water injection,the layers became more and more complex,and the fault block fragmentation,heterogeneity,fault block and local injection production imbalance.Moreover,the original pressure system has been seriously damaged,brought great difficulties to the drilling and cementing,which was difficult to guarantee the cementing quality.In order to achieve the need of oil and gas exploration in the future,the second interface cementing quality was an important index to evaluate cementing quality,the cementing situation has became more and more serious.So,we carried out the research of cementing technology to improve the interface bonding quality.Through the application of fiber hole cleaning technology,drilling fluid performance adjustment technology,flush type weighting spacer tech－nology and shallow well cementing in winter with water insulation technology etc,at the same time,the technology of leak proof and anti channeling cement slurry has been used to improve the quality of the first and second interfaces.

adjustment well；spacer fluid；cement paste；two interface；cementing quality

TE256.6

A

1673-5285（2017）06-0046-05

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.06.010

2017－04-26

2017－05-19

付家文，男，高級工程師，1998年畢業于西南石油大學石油工程專業，渤海鉆探第二年固井公司副總工程師兼研究所所長，郵箱：491165870@qq.com。