春光油田納米基低密度水泥漿體系研究及應用

于三躍(中石化華北石油工程有限公司河南鉆井分公司，河南 南陽473132)

春光油田稠油熱采區塊具有油層埋藏深、油層薄、粘度高、地層膠結疏松、夾層薄、地層易出砂特點，儲層巖性以細砂巖、含礫細砂巖和粉砂巖為主。通過地層巖性、測井資料，固井施工漏失情況等資料分析，認為春光油田固井漏失主要發生在下部石炭系和上部塔西河組，石炭系漏失最為嚴重。

1 存在的問題

①現用的雙密度防漏工藝不能滿足所有區塊要求，采用雙密度一次上返工藝，有14口井發生固井漏失。②正注反擠固井工藝達不到全井封固的目的。

截止目前，春光油田采用正注反擠固井40 口井，只有2 口井實現全井段封固，全井段封固的成功率只有9%左右，91%的井存在不同長度未封固井段，達不到保護上部套管的目的。

2 低密度水泥漿體系的研究

在易漏地層固井作業中，較高的水泥漿密度使環空液柱壓力高于地層破裂壓力,極易造成水泥漿漏失，導致固井失敗或引發其它固井事故。為了解決這一難題，工程上常常采用低密度水泥漿。而在低密度水泥漿中，減輕劑的優選就顯得尤其重要。常用的減輕劑主要有膨潤土、硅藻土、膨脹珍珠巖、核桃殼、焦炭、硬瀝青、水玻璃、油基乳化液、漂珠、納米減輕劑等。我們對幾種減輕劑進行了對比分析，從中優選了納米減輕劑作為低密度水泥漿的減輕劑。

2.1 減輕劑優選

表1 納米基減輕材料強度實驗

表2 漂珠低密度水泥漿強度實驗

15 20 1.35 1.33 8.56漿體分層

1.40g/cm3納米基減輕材料低密度水泥漿，24h 水泥石強度11.50MPa；1.35g/cm3納米基+漂珠低密度水泥漿體系，24h 水泥石強度8.56MPa。

2.2 降失水劑優選

通過開展1.35/1.40g/cm3兩種水泥漿體系與5種常用降失水劑配伍實驗，結果顯示納米基減輕材料與降失水劑G33S 的配伍性最好，濾失量控制效果最好。

2.3 穩定劑優選

實驗結果顯示：穩定劑F27A 能有效提高低密度水泥漿穩定性。

表3 沉降穩定性實驗

F27A增加低密度水泥漿穩定性，不影響漿體的流變性能，提高水泥漿防漏能力，防止上部疏松地層發生滲透性漏失。

表4 低密度水泥漿流變性參數

2.4 低溫低密度高強度水泥漿配方

表5 低溫低密度水泥漿配方

1.35g/cm3 G高水泥+85%納米基減輕材料+15%漂珠+4%G33s降失水劑+2.5%F27A增韌防漏劑+0.1%XP-Ⅱ消泡劑+180%水

2.5 水泥漿體系性能評價

室內試驗表明該體系低溫早期強度高，濾失量小，水泥漿綜合性能優良。

表6 水泥漿性能評價實驗

2.6 經濟性評價

研究的1.40 g/cm3低密度水泥漿較漂珠低密度水泥漿每方成本降低270元以上（漂珠價格按9000元/噸計算）。

3 現場應用情況

納米基低密度水泥漿應用2口井，一次上返水泥返至地面；經測井評價，2口井管外封隔器座封良好，固井質量全部合格，工藝成功率100%，固井質量合格率100%。截止目前，試驗井生產正常，沒有發生管外竄。

春106-2、春133 井應用1.40g/cm3低密度水泥漿實現了一次上返固井。

春106-2井是一口定向井，鄰井春106-1井為防止固井水泥漿漏失，采用正注反擠注水泥，未能實現全井段封隔。

春106-2 井井深2227m，垂深2029m。為了防止固井水泥漿漏失，0～1770m 采用1.40g/cm3低密度水泥漿，1770～2205m采用1.90 g/cm3防竄水泥漿實現一次固井，水泥漿返至地面，保證目的層固井質量同時封固塔西河組高壓水層，實現全井段封固。

固井過程中監控低密度水泥漿密度范圍為1.38～1.41g/cm3，固井施工順利，水泥漿返至地面。應用1.40 g/cm3低密度水泥漿有效降低了水泥漿液柱壓力，防止固井漏失。根據測井曲線顯示，目的層段固井質量優質，水泥返至地面，固井質量合格。

4 結論與建議

（1）確定了春光油田主要漏失層位及主要區塊的漏失壓力當量密度，為防漏注水泥工藝的選擇提供了依據。通過固井漏失井資料分析，春光油田固井水泥漿漏失主要發生在石炭系，其漏失壓力當量密度為1.45～1.49g/cm3。

（2）研究了形成的密度為1.40g/cm3、1.35g/cm3的新型低密度水泥漿體系。該體系具有早期強度高（24h 抗壓強度11.7MPa）、濾失量小（＜50mL）、漿體穩定、流變性好等特點。

（3）1.40g/cm3納米基低密度水泥漿體系現場應用2口井，水泥漿順利返至地面，解決了一次上返固井水泥漿漏失問題。