松遼盆地八屋、十屋地區淺探井固井技術

齊先立，郭子文，劉華俊，包振江，李 艷，鐘 聲

(中國石化中原石油工程有限公司固井公司，河南濮陽 457001)

八屋、十屋油田位于松遼盆地東南隆起南端十屋斷陷內，一般井深2 200～2 700 m左右。兩油田為裂縫型構造-巖性油氣藏，其中，沙一段和營城組裂縫主要發育于八屋斷裂帶和小寬斷裂帶，原始地層壓力系數較低，一般在0.64～1.13，屬于異常低壓油藏，鉆井過程中經常發生漏失，且存在大量泥巖，部分井段掉塊嚴重，易形成“糖葫蘆”井眼和橢圓型井眼；淺層氣多且分布較散，在井深300 m到井底都有氣層存在，固井時很難實現“雙壓穩”，全井采用低密度水泥漿封固，上部水泥漿強度發展較慢，水泥漿候凝過程中易發生氣竄。如何提高該地區固井質量，對確保后期生產開采具有重要的意義。

1 固井工藝技術

1.1 井眼準備

要求下套管前帶原鉆具組合通井，劃眼時要保持正常鉆進時的鉆井液黏度和密度，確保井眼的穩定。通井時要充分循環泥漿，循環排量不低于鉆進時的最大排量，循環時間不低于2周，徹底將井底和水平井段沉積的巖屑循環干凈；對不規則的井段采取短起下鉆劃眼，保證井眼暢通；同時要求將黏度大于120 s以上的稠泥漿(20～30 m3)注入井內攜砂。“大肚子”和“糖葫蘆”井段在通井時采用分段循環法，確保井眼暢通、干凈，滿足下套管要求，為套管的順利入井創造條件。

下完套管后先小排量頂通破壞泥漿長時間靜止形成的膠凝結構，然后通過大排量循環泥漿的方式清除井壁和套管壁上形成的虛泥餅，循環排量不低于鉆進時的最大排量，循環時間不低于2周；在壓穩不漏的情況下調整鉆井液的性能，使固井前的泥漿性能達到“三低一薄”，即低黏、低切、低失水[1]和薄泥餅，以達到提高頂替效率的目的。

1.2 套管扶正器和分級箍的選擇和安放

(1)主要目的層井段2根套管加1只彈性扶正器；在井徑不規則井段3根套管加1只彈性扶正器；在井徑由小變大、由大變小處，加放1只彈性扶正器。為保證上部套管居中度，在井口以下4根套管加1只彈性扶正器。在大斜度井段和水平井段可以采用剛性和彈性扶正器交替加入。

(2)針對漏失特別嚴重的井，一般采用雙級固井，根據漏失情況，分級箍一般安放在漏失層頂部以上100～200 m處。

1.3 前置液的設計

一般井采用高效沖冼液(CX-1),占環空高度250 m；掉塊嚴重的井采用懸浮性能優良的加重隔離液(CW-700)和少量沖洗液作為前置液。沖洗液一般是在清水中加入適量的表面活性劑，利用其潤濕和乳化作用，沖洗干凈井壁和套管壁原油，同時加重隔離液密度介于鉆井液密度與水泥漿密度之間，具有良好的穩定性、流變性等 ，表觀黏度在80～120 s。前置液、鉆井液和水泥漿三者之間必須有良好的相容性。從而控制水泥漿竄槽問題和提高水泥漿頂替效率。合理設計加重隔離液與鉆井液和水泥漿的密度差，前置液的設計用量按照其與井壁的接觸時間不低于10 min計算。

1.4 替漿排量的確定

(1)對于井徑規則、施工壓力不高和排量不受限制的井，應選擇大排量紊流頂替，根據水泥漿、鉆井液等性能數據模擬，環空水泥漿的上返速度在1.0～1.5 m/s時達到紊流。

(2)對于長封固段、不規則的“糖葫蘆”且有漏失存在的井，由于受到施工壓力、井徑不規則等現場因素的制約，替漿排量受到限制，可以采用紊流和塞流相結合的方法替漿，在替漿前期施工壓力較低時，采用大排量紊流頂替，施工后期壓力高時，為防止井漏采用小排量塞流頂替，以提高水泥漿頂替效率，避免水泥漿竄槽 。

2 水泥漿配方體系優選及評價

針對該區塊地層薄、易發生漏失的情況，全井采用低密度水泥漿體系。在水泥漿中加入早強劑和防氣竄劑，以提高低溫下水泥石的早期強度，并使其具有一定的微膨脹作用，防止上部淺氣層發生氣竄。其性能必須滿足以下條件：①水泥漿應滿足低失水、零析水性能；②水泥漿要具有良好的沉降穩定性；③水泥漿稠化過渡時間短。由于該地區的淺氣層多而分散，因此，要求水泥漿具有防氣竄能力，要求水泥漿稠化曲線呈直角稠化；④為防止體積收縮產生微間隙，要求水泥漿具有一定的微膨脹性能；⑤低溫下低密度水泥石的強度應大于14 MPa。

針對上述要求，通過優化，篩選出一套適合松遼盆地淺探井的水泥漿體系，其主要配方：嘉華G級+ (15～20)%減輕劑+ 4.0%穩定劑+ 4.0%防氣竄劑+( 0.5～1.0)%分散劑+(2.0～5.0)%降失水劑+(3.0～5.0)%早強劑+適量緩凝劑(或促凝劑)。

表1為 65℃、35 MPa條件下的水泥漿性能實驗結果。從中可以看出，該低密度水泥漿體系具有良好的控制濾失水能力和流變性能，稠化時間可調，早期強度高等各項性能優良，能夠滿足該區塊固井技術要求。

表1 低密度水泥漿實驗數據

針對氣層特別活躍的井，在此配方的基礎上適當地加大防氣竄劑的加量，以增強水泥石的微膨脹性能，同時過渡時間短，可以有效防止氣竄的發生。

利用水泥漿性能系數法將水泥漿稠化過渡時間與水泥漿的濾失量綜合考慮[2-3]：

式中:t100BC——水泥漿稠度為100BC的時間，min;t30BC——水泥漿稠度為30BC的時間，min;B——水泥漿30 min的失水量，mL。

當0≤SPN≤3時，防氣竄性能好；當3

表2 低密度防氣竄水泥漿性能評價結果

3 實際應用

該技術在十屋、八屋油田共應用100余口井，合格率100%，優良率98%。

以SW20井應用為例，該井是松遼盆地十屋斷陷中央構造帶邊崗圈閉部署的一口預探井，設計井深1 950 m，完鉆井深1 745 m，氣頂312 m，油底1 665 m。該井在鉆進到1 628.06 m時發生漏失，井口失返，共計漏失276 m3鉆井液，決定進行擠水泥堵漏。兩天后掃水泥塞至1 628.06 m時，再次發生井漏，漏速5 m3/h，決定邊鉆邊堵漏，但鉆進至1 651.69 m時，漏失嚴重無法繼續正常鉆進。停泵觀察期間，泥漿密度為1.16 g/cm3，井口溢流量2～3 m3/h，循環測后效，后效值達到37.393%。進行循環加重，鉆井液密度提至1.18 g/cm3，還有溢流出現。決定間斷循環，靜止堵漏，期間漏失鉆井液26 m3。靜止期間溢流5 m3/h。后配堵漏泥漿20 m3進行堵漏。11月6日下光鉆桿分段循環至井底1 651.69 m處，發生漏失，泵入堵漏泥漿20 m3后，起鉆至表層套管。11月7日做承壓試驗，承壓1.5 MP，承壓30 min。繼續鉆進至井深1 668.30 m時井漏加速，池體積由58 m3下降55到m3，漏速45 m3/h，注入堵漏泥漿10 m3(堵漏材料：復合堵漏劑1噸、稻殼20袋)后起鉆至表層套管內靜止堵漏，在后續鉆進過程中一直存在漏失。鉆進至1 745 m時，決定提前完鉆并進行強行固井。直至固井施工前共計漏失鉆井液約150 m3。

由于該井漏失嚴重，地層承壓實驗難以實現，下套管前要求認真通井、堵漏，但只能小排量循環，無法建立有效地循環，決定強行下套管固井，采用雙級固井，分級箍設計在漏失層以上1 525 m處。阻位以上每30 m加一只彈性扶正器；分級箍上下20 m處，每10 m各加一只彈性扶正器；0～1500 m處，每50 m加一只彈性扶正器，以保證套管居中。

第一級采用1.50 g/cm3的低密度水泥漿，第二級采用1.55 g/cm3的低密度水泥漿。隔離液采用高效能沖洗液4.0 m3，注水泥漿8 m3，前2 m3前導漿平均密度為1.35 g/cm3,其余水泥漿密度平均為1.53 g/cm3。注水泥和替漿排量均控制在0.3～0.8 m3/min，為防止壓漏地層，一級替漿后期即水泥漿返出套管時，采用塞流頂替(0.2 m3/min)。一級固井施工正常，打開循環孔，以0.5 m3/min排量循環8 h后，進行第二級固井，注高效能沖洗液10 m3，注水泥漿55.5 m3，前5 m3前導漿平均密度為1.45 g/cm3,其余水泥漿密度平均1.54 g/cm3。固井施工正常，水泥返出地面。經聲幅測井，全井共封固油氣層23層，聲幅值均在15%以內，固井質量優質。

4 結論

(1)采用雙級箍與低密度水泥漿體系配合使用，更加有效地降低了固井施工發生漏失的機率，提高了固井質量。

(2)高效能沖洗液(CX-1)具有良好的驅油能力，能有效地清除套管壁和井壁上附著的油膜，提高一、二界面水泥漿的膠結質量。加重隔離液(CW-700)懸浮穩定性好，能有效隔離鉆井液與水泥漿并能促使薄弱井壁的穩定。

(3)低密度防氣竄水泥漿體系具有低失水、短過渡、稠化時間可調和早期強度發展快等優點，直接可用于封固產層。

(4)采用雙凝防氣竄水泥漿體系，保證了下部水泥漿失重對氣層的壓穩，防止了環空氣竄的發生。

[1] 劉崇建，黃柏宗，徐同臺,等.油氣井注水泥理論與應用[M].北京:石油工業出版社,2001.

[2] 曹貴業.大牛地氣田低壓低滲儲層固井工藝技術研究與應用[J].石油地質與工程,2005，19(5):54-56.

[3] 姚展華，趙世華，任秋軍，等.關于淺層氣井壓井液安全附加值的探討[J].石油地質與工程，2013，27(4):108-110.