七西區固井工藝技術研究與應用

陳繼坤 崔成軍 韓偉 唐義華 李強

摘 要：七西區調整井區塊，屬于老油區。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。所有這些均嚴重影響了七西區井的固井質量。文中結合七西區調整井的地質特點，針對七西區固井工藝技術難點，總結出了一套解決七西區井區固井過程中"易漏"、油、氣、水竄（侵）的固井工藝技術，大大提高了七西區的固井質量。

關鍵詞：調整井；固井；雙凝；水泥漿；水泥漿外加劑

七西區調整井區塊，由于長期的注水開采，加之水驅油過程中油水界面運移不平衡，地層結構遭到破壞。平面上，同一層面內出現壓力差，油水處于活動狀態；地層縱向剖面上，同一口井內存在多套壓力系統，甚至層與層之間相互竄通。形成了平面差異較大、地下層間壓差大、底層流體復雜等地質環境。

井下作業公司首次介入七西區。陌生的區塊，采取何種固井工藝技術來確保固井質量，成為在大規模投入開發七西區亟待解決的關鍵問題。

1.七西區固井工藝技術難點分析

盡管在鉆井或進入目的層前，進行了停注、泄壓等措施，但從總體來看，井下的油水層依舊處于活動狀態。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，主要表現在：（1）周圍存在的注水（氣）井，都有一定的關井壓力，對固完井后水泥漿侯凝影響很大，影響到水泥封固質量。（2）侯凝過程中水泥漿處于失重狀態，上部壓力不能往下傳遞時，活動的高壓油、氣、水層很容易侵入水泥環，嚴重影響固井質量。（3）七西區K1tg—T3b地層壓力系數0.9—1.1，T2k2、T2k1地層壓力系數1.3。根據固井設計，水泥漿封固段較長，近1400m。在固井過程中，如何確定前置液數量、組分和施工排量，確保在固井過程中不發生漏失，是固井工程師首先要考慮的問題。

2.七西區固井工藝技術研究

2.1水泥漿性能要求

合適的稠化時間，在固井施工中，為了保證固井質量，一般要求稠化時間在確保施工順利的前提下，盡可能的短。主要是同高壓油、氣、水層入侵爭搶時間，在一定程度上有利于防止水竄發生。在七西區，使用平衡壓力固井計算軟件，計算出注水泥加頂替時間約為70min，再附加安全值30min，稠化時間確定為100min左右。水泥漿失水要求，水泥漿的過大失水能改變水泥漿的流變特性，縮短稠化時間，致使水泥漿增稠或“驟凝”，造成還空橋堵、憋泵。在七西區，控制水泥漿API失水量小于100ml。水泥漿流變特性，由于固井封固段長、易漏，要求水泥漿應該具有很好的流動性、觸變性。從而達到降低環空摩阻、提高頂替效率、防漏的目的。在七西區，控制水泥漿初稠在18-22BC。

2.2減少動態干擾

調整井注水泥后，水泥漿在凝固過程中受到地下動態的干擾。因此，鉆井施工前，將同區塊臨近注水（氣）井（500m范圍）停注、泄壓，消除水泥漿侯凝時動態油氣水對水泥環的干擾，為水泥漿提供一個“安靜”的侯凝環境

2.3采用雙凝水泥漿體系

調整井固井，為了防止侯凝過程中水泥漿失重時動態高壓油氣水進入水泥環，必須改善水泥漿的性能，盡量調節水泥漿性能成為直角凝固水泥。在現場，采用“兩凝水凝漿”體系：前三分之二灰漿密度控制在1.80-1.85g/cm3，水泥漿稠化時間控制在150-160min.。后三分之一灰漿密度控制在1.90-1.92g/cm3，水泥漿稠化時間控制在100-110min。水泥漿從下往上逐漸凝固。下部處于危險狀態時，上部水泥漿呈液態，仍保持較高的靜液柱壓力，依然可以傳遞壓力。當上部水泥漿失重降至水柱壓力時，下部早已凝固，在一定程度上防止了油、水竄。而且由于前三分之二灰漿密度控制在1.80-1.85g/cm3，降低了環空液柱壓力，也達到了固井過程中防漏的目的。

2.4.防漏措施

先期堵漏，下套管前通井至完鉆井深，大排量洗井二周，然后按10%的濃度比例在鉆井液中加綜合堵漏劑5t，配制密度1.47g/cm3的堵漏鉆井液60m3。泵注堵漏鉆井液至裸眼井段，關閉防噴器，小排量蹩壓3～4MPa，反復數次穩壓至3MPa以上。合理的施工排量，根據平衡壓力設計，采取多次分階段連續降排量頂替的方法（簡稱平衡壓力連續變排量頂替），控制還空流體上返速度，降低循環壓耗，達到防漏的目的。在實際施工時，通過水泥車上柴油機換檔、變油門就很容易實現連續變排量頂替。（1.5m3/min↘0.5m3/min）。

2.5.替凈技術

水泥環封隔質量的關鍵是提高頂替效率。沒有良好的頂替，其他任何措施都不會對質量起作用，但頂替效率又一直是固井過程中最難控制的一個問題。控制井眼狗腿度，雖然是直井，但在有狗腿的地方，套管易于偏心，不利于提高頂替效率。最起碼要符合設計的標準。固井前充分洗井并調整鉆井液性能，通過多年的固井實踐，我們充分認識到：在固井前充分洗井、調整鉆井液性能，被證明是一項提高固井質量的有效措施。充分洗井，可以沖洗掉井壁上的虛泥餅和擴徑處的“死”泥漿，有利于水泥與地層的膠結；提高鉆井液流動性能，降低摩阻，最大限度的提高頂替效率。優選前置液體系，正確使用套管扶正器，合理確定扶正器加放位置及使用數量，流變學和水動力學證明：在偏心環空中水泥漿頂替過程極易發生竄槽，窄邊間隙小，液體流動阻力大，流速小，易滯留鉆井液，反之寬邊間隙大，液體流動阻力小，流速高，水泥漿易發生竄槽。因此，套管居中問題直接關系到固井質量的好壞。

3.現場應用

七西區是井下作業公司首次介入，由于固井經驗不足，前期（8口井）固井聲幅評價：優質井2口，優質率僅為25%；合格井4口，合格率75%；不合格井2口，不合格率25%。

通過加強對七西區固井工藝技術的研究，在后期（9口）的固井工作中，取得了明顯的效果：固井聲幅評價優質井7口，優質率77.78%；合格井2口，合格率100%；無不合格井。

4.幾點認識及下步打算

（1）開展調整井快速鉆井工藝技術的研究，以期為固井提供一個良好的井眼。（2）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。（3）為水泥漿提供一個安靜的候凝環境，減少動態干擾，對提高調整井固井質量十分必要。（4）固井水泥漿配方：G級油井水泥+[4%GS-1+0.4%SXY-2+0.8%DS-B1+0.5%DL500+0.1%ST500L]（濕混）+44%H2O，能夠滿足七西區固井的質量要求。（5）調整井固井是一項綜合、系統的工程。必須全面、系統地分析影響固井質量的各個因素，從各方面入手，采取有效措施，爭取將影響固井質量的每項因素減小到最低限度。（6）現場施工中，由于水泥漿稠化時間很短，增加了施工的危險性。因此，在固井施工要求固井機具狀況完好，上水良好，不刺不漏，施工連續，一氣呵成。（7）切實做到“三壓穩”，即固井前壓穩，固井過程中壓穩和候凝過程中水泥漿處于失重狀態時的壓穩，特別是在水泥漿失重時的壓穩尤其重要。

參考文獻：

[1]蔣希文編著《鉆井事故與復雜問題》石油工業出版社

[2]張德潤張旭編著《固井液設計與應用》石油工業出版社

[3]劉希圣主編《鉆井工藝原理完井工程》，石油工業出版社

[4]鄢捷年主編《鉆井液工藝學》，石油大學出版社