影響固井質量的因素和預防措施研究

王增坤

（鉆井一公司技術服務分公司質量管理室，黑龍江 大慶 163000）

1 固井的難點及影響因素

1.1 地層壓力系統復雜

老油田開發過程中的后期布置的井網都是在主力油藏進行，大部分都是水驅開發中后期時期，這個階段地層原來壓力系統被長期注采破壞。新井井筒縱向上會經過多套壓力系統，常常是高低壓層交錯并存，因此固井是很難同時滿足全部壓力系統的要求[1]。

1.2 井眼尺寸不規范

鉆井井眼根據施工目的的不同存在多種類型，老區油田調整井網布置往往受到多種條件的制約，比如避開現有井網中高產井和回注井，避開地面管線和建筑，利用原有井場減少征地費用等。因此在鉆井施工中需要大斜度井、側鉆井、水平井等特殊結構的井況，在鉆井過程中還得注意強注水層系，一旦控制不好井眼軌跡就會造成井壁垮塌、井徑擴大等鉆井事故[2]。

1.3 固井過程中的污染

目前許多油田都存在著一些長停井，由于當時生產需求，用水泥在井口進行了封堵。隨著安全、環保、生產形勢發展需要，這些封井已達不到目前封井的技術標準要求，存在安全、井控方面的隱患，需要進行安全封堵；同時還有一些長期停產井由于產能需求和開發要求需要老井恢復，重新開發利用。這些井由于長期停產關井，井內壓力無法預知，采取原來常規的鉆塞方式，一旦鉆開井口水泥塞面，遇到高壓油氣流，由于液面距離井口近，鉆塞管柱負荷輕，極易造成井口無法及時有效控制，嚴重的會造成鉆塞管柱被井內壓力頂出，造成大面積污染，如圖1所示。

圖1 鉆塞井口壓力高鉆塞管柱頂出造成大面積污染

1.4 固井質量要求高

老區調整井主要是為了彌補原有井網的空白位置或動用之前未開發的層系提高采收率。這部分非主力儲層往往層薄、分散、變化大，這就需要調整井層間或層內實施細分開采，在試油、射孔、防竄等多種作業環境都要求固井質量過關，加大了固井難度[3-4]。

2 多凝水泥漿體系的特點

2.1 水泥漿性能要求特殊

固井是一項綜合的工程，必須從各方面入手，采取有效措施，降低各項因素對固井質量的影響，達到替凈、壓穩及防止油水竄的目的。固井過程中對水泥漿體系的要求最為重要，特別是在容易水竄的地層鉆井時不同性質的地層水對水泥漿體系的影響很大。地層水竄入水泥漿體系中會破壞體系原有的性質，對水泥漿硬化時間、硬化強度等都會產生影響。目前水泥漿體系中都添加了防水竄成分，但是很難對多套不同地層的地層水適用。

2.2 多凝水泥漿體系原理

目前在油田一般多采用的是雙凝或三凝水泥漿體系，對于改善固井質量見到明顯的效果。多凝水泥漿體系，顧名思義就是在一個井眼或井段固井過程中，采用兩個或者兩個以上不同候凝時間的水泥漿多體系的組合。

多凝水泥漿體系的研究與應用目的，主要是滿足不同壓力體系，適應不同地溫條件和不同稠化時間的需要，預防或減小竄槽的發生，適應不同地層巖性。多凝水泥漿體系的特點，漿體比重一般為2～3 個不同比重的漿體組成，漿體比重階梯式變化，一般為下高上低(特殊要求時，也有下低上高的情況)，各水泥漿的稠化時間有較大差別；對井下不同壓力層系的適應性較強，能夠有效遏制水泥漿失重而引起的層間竄槽，漿體的性能差別較大，低失水和低自由水(尾管井一般要求無自由水)，且具有一定的觸變性。

2.3 多凝水泥漿體系的應用范圍和對象

一般為井下地溫梯度變化大，地層存在異常高壓或異常低壓，或壓力層系復雜；水泥漿封固段長（一般大于1000m），地層底部承壓能力較低；主力油層短，但為保護套管而需要填充上部套管段，油氣顯示良好，地層流體活躍。多凝水泥漿體系的應用難點為各體系之間分界點的準確選擇，各體系之間比重的合理分配，現場混漿過渡段的方量的控制，各封固段地層溫度的準確把握。而分界點的確定原則可以參照以下方法：

（1）根據測井結果，分析油、氣、水層等分布情況，分界點定在主力油層以上50～100m，確保主力油層封固質量。

（2）漏層較淺的井，封固點選取在漏層以下100m。

（3）井底或主力油層段井漏的井，兩種水泥漿體系分界點的確定是根據堵漏效果，在滿足常規速凝水泥漿封固主力油層的前提下，分界點盡量下移，以降低環空水泥漿當量密度。

3 多凝水泥漿體系的現場應用實例

以A1 井固井數據為例進行效果驗證評價。施工日期為2019 年9 月6 日，套管尺寸140mm，井深2378m，設計返高600m，實際返高0m，封固段1778m，擴大率4.87%，水泥漿量設計44.29m3，實注48.07m3。

該井油層頂界1795m，油層底界2333m。阻位2366.18～2365.40m。最大井斜14.30°，井深位置2362.18m，方位角149.40°。平均每米環容24.97L/m。平均井徑226.52mm，井徑擴大率4.92%。循環泵壓6.0MPa，泥漿密度1.21g/cm3，泥漿粘度40s，循環排量2.10m3/min，循環充分，泵壓穩定，出砂干凈。上井水泥設計“G油砂15t+G降30t+中G晶格”30t，實際為“G油砂14t+G降28t+中G晶格”29t，水源充足設備提前運轉正常。

施工情況:試驗溫度70℃，用水為現場水。

（1）試壓15MPa，壓力不降。

（2）注前置液6.0m3，壓力2.0MPa。

（3）共注水泥48m3，其中G 油砂12m3(1.56～1.76g/cm3)，G 降18m3(1.78～1.90g/cm3)，中G 晶格18m3(1.92～2.00g/cm3)，注灰壓力5～2MPa，注灰排量0.9～1.7m3/min。

（4）注壓塞液2.0m3，排量0.5m3/min，壓力0MPa。

（5）共替泥漿25.4m3，先替原井漿1010m3，然后跟入重泥漿繼續頂替。替漿10m3時起壓力，壓力5MPa，排量2.0m3/min，替至23m3時，壓力13MPa，降排量至1.40m3/min，替漿壓力0～13MPa，碰壓22MPa，碰壓明顯，壓力不降，放回水不倒返，替漿期間返出正常。替漿后期配入ρ=1.50g/cm3重漿頂替。

本井采用的即為多凝水泥漿體系，包含三種性能不同的水泥漿，分別為G 油砂、G 降、中G 晶格。各體系的性能參數如表1所示。

表1 多凝水泥體系參數

4 結論

通過多凝水泥漿體系及配套措施的應用，可以明顯提高老區調整井的固井質量，特別是二界面的質量有了明顯好轉。通過在現場的試驗性實驗分析使用多凝水泥體系可以有效提高老區調整井的固井質量，減少固井費用和后期維護成本，由此而帶來的直接和間接收益是相當可觀的。因此，多凝水泥漿體系擁有良好的推廣應用前景。