吳起采油廠低密度固井方法研究

陳新 劉鳳霞 滕勇

（延長油田股份有限公司吳起采油廠，陜西 吳起 717600）

吳起采油廠所在的陜北吳起地區屬于鄂爾多斯盆地陜北斜坡構造，屬于低壓低滲透油藏，而且上部泥巖和砂巖層易塌易漏。通過對采油廠的開發情況進行分析，在鉆井過程中經常發生井漏現象，對固井穩壓作業、水泥漿返高造成了比較大的困難。加之，當地洛河層的承壓能力比較低，使用常規的水泥漿技術很難保證水泥漿可以返出井口。因此，提高低密度固井質量就成為采油廠需要解決的重要難題。

1 固井施工難點

與常規井相比，低壓、易漏的長裸眼井往往會遇到更多的技術難題，一般主要有以下幾個問題。

（1）井漏問題。在施工作業中，就氣井而言，因為注水造成的地層壓力異常和氣層流體會使水泥發生侵害，水泥漿要返高至地面，封固段會比較長，上下溫差比較大，當環空水泥漿液柱壓力大于地層承壓能力時，就會發生漏失現象。

（2）低密度水泥問題。在固井作業中，采取低密度水泥漿固井可以有效降低環空液柱壓力，但是，對于充填型低密度水泥漿或者是漂珠低密度水泥漿，其抗壓能力相對較低，很容易因為使用不當而無法滿足油氣層改造的要求。尤其是在一些地層壓力很低的探井中，在鉆進時會經常伴隨著井漏，而在固井時也會不可避免地發生井漏，因此，解決固井作業中水泥漿漏失下返高不夠以及失重問題，成為保證固井質量的重要難題。

（3）長裸眼問題。如果裸眼段比較長，就會導致在封固井段時需要投入大量的水泥，延長固井施工時間；同時，在低壓易漏層的影響下，很難做到大排量注替水泥漿，使施工的風險和難度加大。如果使用常規的水泥漿體系，施工壓力會大大增加固井的風險，增大的環空液柱壓力可能會使地層發生壓漏，使水泥將返高受到影響。如果采用低密度水泥漿，則對低密度水泥漿密度和工藝會提出更高的要求。

（4）頂替效率問題。水泥漿的穩定性和流變性是成反比的，即，如果水泥漿的流變性比較好，頂替效率高，那么其穩定性則會降低。在長裸眼井段，因為多個地層和多套壓力體系的存在，使井徑呈現不規則變化，井眼呈“大肚子”狀，在鉆井液滯留區域，水泥漿的頂替效果不會很徹底；同時，由于低壓易漏層的原因，導致施工排量不能太大，難以形成紊流頂替。

2 提高低密度固井質量的措施

2.1 平衡壓力固井技術

平衡壓力固井技術的目的是為了實現高效頂替，使整體壓力得到平衡。即在注、替水泥漿的過程中，在保證高效頂替的情況下，通過一定的技術使井下固井流體所形成的環空動液柱壓力低于地層的破裂壓力，而且，當水泥漿已經置替到相應的環空井段，在水泥漿失重和凝固的情況下，環空液柱壓力依舊要大于儲層壓力，從而對地層的油、氣、水竄現象進行控制。

在進行平衡壓力固井設計時，需要對地層孔隙和破裂壓力進行確定，因此，地層壓力剖面就顯得非常重要，必須要保證其精確可靠性。采用平衡壓力固井技術，最重要的是保證水泥漿在注替過程中的環空動液柱壓力處于漏失壓力和孔隙壓力之間，避免發生竄漏現象。在進行水泥漿候凝失重時，需要結合水泥漿性能，采用一定的工藝來壓穩氣層，并通過在頂替過程中設計合理的流變參數，實現對環空鉆井液的高效置換。

2.2 井眼施工措施

（1）通井。通井的目的在于井壁擴劃、破除臺肩、消除井壁阻點，在作業時，要考慮摩阻變化，對摩阻和遇阻噸位進行區分，不要猛提猛放，防止出現阻卡現象。當在重點和復雜井段無法順利通井時，可以進行劃眼，并上下提放鉆柱，消除井壁阻點。在設計通井鉆具結構時要充分考慮到井眼軌跡和入井管柱的特殊性。

（2）鉆井液性能。促使井壁形成致密和薄而韌的濾餅，是提高固井質量的重要保障。在固井前，需要對鉆井液的性能進行優化調整，其黏度、觸變性和初終切力是影響固井質量的重要因素。進行鉆井液調整和優化時，在保證原鉆井液的沉降穩定性和抑制性的同時，可以使用磺化系列處理劑調節，適當提高其PH值，使聚合物鉆井液的黏切得到降低，使其膠凝結構發生破壞，避免在頂替過程中出現高壓憋泵現象，提高頂替效率和界面的膠結質量。

2.3 前置液的設計

研究證明，偏心環空內不同間隙處的流速和流態會因為套管偏心度的增加而發生變化，其中寬窄間隙的流蘇差可以達到幾十倍。這種情況下，當寬間隙內的液體已經達到紊流時，而窄間隙內的液體卻很可能才到達作流層。因此，當水泥漿對鉆井液進行頂替時，由于套管偏心度的影響，導致窄環空間隙的鉆井液依舊停留在原來的位置，造成鉆井液竄槽和環形空間的密封質量變差。所以，為了避免水泥漿界面與偏心環空鉆井發生接觸，應當使用足量的隔離液來對窄間隙環空的鉆井液進行有效驅除。

2.4 防竄技術

一般認為，固井后環空氣竄的主要原因是由水泥漿候凝時的失重引起的。本文從水泥漿體系和工程工藝措施的角度來進行防竄技術研究。從壓力平衡角度來分析，在水泥漿凝結時，只要保證水泥漿靜液柱壓力大于下部氣層的壓力，就可以防止環空氣竄的形成，因此，可以采用多級固井和尾管懸掛固井技術，即通過減少水泥漿柱長度，對返高進行限制，從而使水泥漿柱壓力損失得到降低。也可以采用環空加回壓技術，即在完成注水泥作業后，對環控進行加壓，使環空中的液柱壓力大于氣層的壓力，避免發生氣竄。此外，還可以通過增加水泥漿和鉆井液的密度，在水泥漿在頂替到位后，使氣層壓力受到水泥漿和鉆井液的液柱作用，避免氣竄的發生，但是該措施只有在漿柱壓力大于地層破裂壓力且地層破裂壓力較大時才可以使用。

結語

選擇合適的固井工藝，是提高固井質量的關鍵，在提高低密度固井質量時，在平衡壓力固井的同時，配備相應的固井工藝，提高頂替效率和候凝效果。

[1]楊建波，鄧建民，黎澤寒等.低速注水泥過程中密度差對頂替效率的影響 [J].石油鉆探技術，2007，35（05）.

[2]張興國，許樹謙，蘇洪生等.泥漿觸變性對頂替效率的影響[J].西部探礦工程，2005（01）.