低壓高滲調整井固井水泥漿體系研究與應用

曾慶和

大慶鉆探工程公司鉆井生產技術服務一公司

低壓高滲調整井固井水泥漿體系研究與應用

曾慶和

大慶鉆探工程公司鉆井生產技術服務一公司

大慶油田針對調整井儲層流體介質的變化可能帶來的固井質量問題，分析了近年來調整井固井質量變化規律，試驗研究了以喇嘛甸聚驅試驗區為典型區塊的儲層流體水質特點，探索了影響調整井固井質量的主導因素，提出了防滲增強水泥漿體系的研究思路和配套措施，經過室內實驗和現場應用，見到了較好效果。

固井；低壓高滲；抗腐蝕；水泥漿

1　概述

目前，油田開發已進入高含水后期三次加密調整和三次采油階段，固井質量面臨一系列新的問題。根據對調整井固井質量不合格井影響因素統計分析，發現高滲低壓層做為主要影響因素所占比例已由“九五”期間的30%上升到“十五”期間的65%，說明高滲低壓層已成為目前影響固井質量的主導因素。此外，在三次采油相對集中的喇嘛甸、北二區西塊等區域內，固井質量較差，聚驅、三元復合驅等驅油介質對固井質量影響已初步顯現。在固井質量檢測方面，大慶油田采用了15天聲變，使調整井固井面臨著前所未有的矛盾。采用以往成熟的技術已無法解決這些問題。

2　調整井固井質量分析

2.1影響固井質量原因分析

根據統計檢測結果統計，調整井固井質量異常層位發生了較大變化，主要表現是由低滲高壓層轉向高滲低壓層。2000年以前，調整井固井質量易出現問題的井段主要集中在以S0～S2為代表的低滲高壓層，約占非優質井總數的60～70%。2000年以后，在高滲低壓層（S3、P1、P2）出現膠結異常的井則達到60%以上，而高壓層作為主導因素所占比例明顯減少。這說明影響固井質量的主要矛盾已經發生了轉變。

2.1.1地層壓力剖面結構發生了較大變化

調整井鉆井區塊地層壓力總體上得到不斷下降，表現在統計數據上的是各區塊洗井鉆井液密度的不斷降低。在油層封固質量方面，高壓層對固井質量影響的主導地位得到抑制，但低壓高滲層對固井質量的影響全面顯現。

2.1.2儲層流體介質發生了變化

2000年以后，三元復合驅投入現場試驗，聚合物驅油大面積推廣。在三采試驗區內，由于聚合物、強堿及表面活性劑的注入，地層流體介質發生了較大變化。與此同時，調整井高滲低壓層固井質量問題比例不斷上升，尤其在三采試驗區內固井質量問題顯得更加突出。

2.2高滲低壓層對固井質量影響機理

2.2.1滲流作用

在固井施工時，對應高滲低壓層井段的環空水泥漿柱在環空壓差的作用下，水泥漿中的自由水會向高滲低壓層中發生滲流，從而使水泥漿失水，失水量與環空壓差及滲透率符合達西定律的滲流原則。

2.2.2腐蝕作用

主要發生在以聚驅、三元復合驅為主的三采試驗區，由于新型驅油介質的注入，改變了地層流體的礦化度。以喇嘛甸地區注聚試驗區為典型區塊，分析了地質及地層壓力特點，對該區塊內水驅、聚驅注入液、采出液進行了水質分析。

用喇嘛甸地層水制備成腐蝕液。將哈爾濱A級水泥石試件在45℃下養護24h脫模，洗凈表面油污，分別放入45℃的自來水和腐蝕溶液中浸泡2d、7d、15d、30d，對水泥石的耐腐蝕性能進行測試。實驗表明，喇嘛甸地區地層水對水泥石存在腐蝕作用。從理論上分析，腐蝕主要有兩種類型：一類是水的溶蝕，另一類是化學腐蝕，因此，水泥石的腐蝕均與組成水泥石基體中Ca（OH）2晶體的含量和水泥石自身的滲透率以及水質中Cl-、HCO3-、CO32-、SO42-等離子濃度密切相關，Ca（OH）2晶體越多，滲透率越大，水泥石被腐蝕破壞的速度越快。

3　防滲抗腐蝕水泥漿體系研究

3.1水泥漿體系優選思路

選擇了具有增強作用和超細活化材料的DSP作為水泥漿體系的基礎摻料，并加入一定比例的降失水劑、膨脹劑和其它調節劑，形成防滲抗腐蝕水泥漿體系。

3.2水泥漿配方優選實驗

使用G級水泥作為基礎材料，分別添加不同比例的DSP，檢驗水泥漿的抗壓強度和滲透率指標。

實驗表明，隨著DSP加量的增加，水泥石的抗壓強度相應提高，滲透率降低，當DSP加量超過15%后，抗壓強度、滲透率變化很小，水泥石基本不滲透。因此，確定DSP的加量確定為為15%。

為確保水泥漿具有較好的流動性，較低的失水，較短的水泥漿過渡時間等，優選了降失水劑。該降失水劑可迅速溶解并吸附在水泥顆粒上，改變水泥顆粒表面的物理化學性能，形成一種以水泥顆粒為節點的網狀聚集體，在顆粒表面迅速覆蓋孔道形成致密濾餅，可將水泥漿的API濾失量降至50ml以下，具有顯著的降失水及防竄效果。

3.3水泥漿體系性能及特點

利用DSP以及相應配套的降失水劑、膨脹劑和調節劑，在45℃的溫度下，進行了水泥漿綜合性能評價，可以看出，防滲抗腐蝕水泥漿體系具有稠化時間短且可調、游離液為零、API失水量低，水泥漿流變性能良好、水泥石抗壓強度高、滲透率低、體積微膨脹等優點，有利于防腐、防竄。

3.4現場應用情況

應用防滲抗腐蝕水泥漿體系在喇嘛甸地區試驗12口井，固井質量優質8口，合格4口。

對比48h聲變質量和15d延時聲變質量，喇9-斜PS1622井固井質量從48h的合格到15d的優質，其它井固井質量沒有發生明顯的變化；但膠結異常井段有減少趨勢，BI值基本維持不變，表明防滲抗腐蝕水泥漿體系起到了有效作用。這是因為該水泥漿體系能夠在水泥石表面形成保護膜，阻止了地層流體對水泥石的侵蝕，同時由于水泥石的微膨脹作用，彌補了微間隙和微裂縫，有利于15天聲變質量維持穩定或變好。

4　結論

根據調整井高滲低壓層固井質量難點和三次采油階段聚驅、三元復合驅條件下地層流體特點，開發并應用了防滲抗腐蝕水泥漿體系，試驗應用了G級高抗硫水泥，初步見到了效果。

（1）在聚驅、三元復合驅條件下，由于強堿、表面活性劑、聚合物等強力驅油介質的注入，進一步改善了儲層孔隙度和滲透性，加劇了滲流作用和腐蝕性流體對固井質量影響。

（2）地層流體中SO42-、CO32-（或HCO3-）等對水泥石具有腐蝕作用，其原理是消耗Ca（OH）2，增加了水泥石的孔隙，增大了水泥石的滲透率，降低了抗壓強度。

（3）增加水泥石的致密性可以有效的提高水泥石的抗腐蝕能力，使水泥環在井下易腐蝕流體環境下能夠保持持久的穩定，有利于防止延時測聲變質量的衰減。

曾慶和（1966-），男，2004年畢業于大慶石油學院石油工程專業，長期從事固井生產、項目管理、設備管理和技術研究工作，現任大慶鉆探工程公司鉆井生產技術服務一公司設備管理部副主任。