米桑鹽膏層固井水泥漿探究

張國(guó)光

摘 要：和其他的項(xiàng)目相比，油田工程中的固井作業(yè)不僅施工難度大，而且還需要投入大量的人力與物力。就以伊拉克米桑油田為例，由于該油田所處的地層中的鹽膏層較厚以及安全壓力窗口過小，且存在高壓鹽水層，固井過程中溢流和漏失風(fēng)險(xiǎn)均較高，而這些問題最有效地解決方法除了施工工藝外，就是調(diào)制出最為合適的水泥漿。文中簡(jiǎn)要地論述了高壓鹽膏層固井工程中的難點(diǎn)，并通過繁雜的科學(xué)實(shí)驗(yàn)制作出最為合適的高壓鹽膏層固井水泥漿，旨在為油田的正常生產(chǎn)提供保障。

關(guān)鍵詞：高壓鹽膏層;固井;水泥漿;探究

0 引言

根據(jù)對(duì)伊拉克米桑油田已完成井的調(diào)查的結(jié)果顯示，大多數(shù)的鹽膏層固井作業(yè)普遍存在著固井質(zhì)量差的情況，這些情況主要體現(xiàn)在正常的生產(chǎn)作業(yè)過程中會(huì)出現(xiàn)凈漏、井口高壓、套管擠毀等問題。而提高鹽膏層固井質(zhì)量就是解決這些問題最好的辦法，因此需要結(jié)合實(shí)際情況配制出性價(jià)比最合適的水泥漿，這樣既可以解決油田生產(chǎn)問題，同時(shí)還可以節(jié)省成本投入。

1 設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)

首先，地層中鹽含量過高會(huì)給水泥漿的穩(wěn)定性造成破壞，經(jīng)過長(zhǎng)期的實(shí)踐與科學(xué)實(shí)驗(yàn)之后得出，鹽能夠破壞水泥漿里的大分子結(jié)構(gòu)，并造成降失水劑的功能變?nèi)?同時(shí)在雙層壓縮的環(huán)境下分散劑的效果也因?yàn)辂}而大打折，導(dǎo)致水泥漿的流動(dòng)性變差，給正常的固井作業(yè)造成影響;其次，為了解決地層壓力過高的問題，提高固井施工作業(yè)中的頂替率，就需要配制大量高密度的水泥漿作為固井材料;第三，在符合水泥漿密度值的基礎(chǔ)上，因?yàn)榧又貏┑奶砑颖壤^大導(dǎo)致水泥漿的膠結(jié)情況大幅度降低。最后，由于壓力窗口小，且存在高壓鹽水層，對(duì)水泥漿的防漏失要求更高。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 外加劑的選擇

2.1.1 水泥的選擇

目前米桑油田在油井的施工作業(yè)中所使用的水泥具有良好的穩(wěn)定性，而且在與外添加劑進(jìn)行配伍時(shí)所產(chǎn)生的效果也十分明顯，將該水泥和我國(guó)的某克級(jí)水泥進(jìn)行比較話，可以發(fā)現(xiàn)該水泥不僅具備較高的強(qiáng)度之外，所需要的水量也比正常使用的水泥要少，此外在采購(gòu)上所使用的時(shí)間和路程也相對(duì)較短，因此具有較高的性價(jià)比。

2.1.2 加重材料的選擇

為了提升水泥漿的質(zhì)量并控制好水泥漿的密度，就需要運(yùn)用添加介質(zhì)顆粒的方式增加水泥漿的比重。加重劑的粒徑直接影響水泥漿的性能，在加重劑篩選過程中，我們首先選擇了粗顆粒的鐵礦粉，雖然添加了加重介質(zhì)之后的水泥漿在流變性上有著明顯地提升，但是其缺點(diǎn)也是比較明顯的，那就是穩(wěn)定性能不太理想，抗壓的效果也比較差[1]。而采用顆粒直徑較小的加重介質(zhì)時(shí)，雖然會(huì)讓水泥漿的流變性變差，而且配制水泥漿時(shí)的難度也變得更大，但制作成功之后的水泥漿有著出色的穩(wěn)定性能，而且抗壓的強(qiáng)度也相當(dāng)出色。

根據(jù)米桑油田固井設(shè)計(jì)水泥漿流變和強(qiáng)度要求非常高，所以在經(jīng)過實(shí)驗(yàn)后選擇顆粒的直徑為200目和1200目這兩種赤鐵礦粉互配，并要求200目和1200目鐵粉粒徑相對(duì)集中，控制好加重介質(zhì)與水泥之間的比值，使水泥漿在保持較低流變數(shù)據(jù)的情況下，實(shí)現(xiàn)較高的抗壓強(qiáng)度和穩(wěn)定的漿體性能。

我國(guó)唐山產(chǎn)的赤鐵礦礦粉密度和粗細(xì)程度，與油田油井施工項(xiàng)目的要求高度吻合，而且對(duì)于水量的需求較少，因此具有較高的性價(jià)比值。因此按照油井施工項(xiàng)目的需求標(biāo)準(zhǔn)，選擇出這兩種材料作為加重介質(zhì)。

2.1.3 抗鹽降失水劑的選擇

C-G90抗鹽降失水劑和其他的類型的抗鹽降失水劑有著明顯的不同，C-G90抗鹽降失水劑作為多元共聚物，它能夠在其他共聚物里引入分散性能優(yōu)越的磺酸鹽基團(tuán)，所以它在實(shí)際運(yùn)用的過程中有著明顯的抗污染與耐鹽性質(zhì)。此外，C-G90抗鹽降失水劑加入水泥漿中之后，可以讓水泥漿的流變性變得更好更穩(wěn)定性。值得注意的是，在使用的過程中（例如礦化水、海水，以及各飽和鹽水等）的API失水必須控制在60mL的范圍以內(nèi)[2]。

2.1.4 抗鹽分散劑的選擇

分散劑通俗地說就是一種特殊結(jié)構(gòu)的凝膠體，把分散劑加入水泥漿中之后攪拌均勻，就能夠把水泥漿內(nèi)的水泥顆粒變得更加分散，這樣就能夠有效地降低水泥漿本身的剪切應(yīng)力，讓水泥漿能夠保持長(zhǎng)時(shí)間的流動(dòng)狀態(tài)。因?yàn)樗酀{里含有很多的雜質(zhì)，而這些雜質(zhì)里的鹽分會(huì)給分散劑的使用效果造成較為嚴(yán)重影響。在破壞水泥漿結(jié)構(gòu)的同時(shí)也大大減少了水泥漿的流動(dòng)性能，導(dǎo)致油田固井施工作業(yè)無法順利地進(jìn)行。在經(jīng)過長(zhǎng)期的實(shí)踐與多次的實(shí)驗(yàn)之后，終于優(yōu)選了一種聚羧酸類分散劑C-F44。該種抗鹽分散劑在進(jìn)入水泥漿之后可以在較短的時(shí)間內(nèi)破壞鹽的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在提高水泥漿流動(dòng)性能的同時(shí)和其他的外加劑有著良好的相容性。

2.2 配方設(shè)計(jì)

按照以上關(guān)于高壓鹽層固井水泥漿性能的分析與介紹之后，選用了高效的抗鹽外加劑，再選擇半飽和鹽水進(jìn)行配置水泥漿，并控制好配重介質(zhì)的量，具體的內(nèi)容如下：首先是“G”級(jí)水泥漿+100%的赤鐵礦粉（1：1）+2%分散劑+5%失水劑+0.4%消泡劑+0.1%緩凝劑+20%工業(yè)鹽[3]。如表1所示。

從這些得到的數(shù)據(jù)是可以了解到高密度水泥有著出色的性能，完全滿足高壓鹽層固井水泥漿所需要的標(biāo)準(zhǔn)。通過多種配比的方式把水泥漿的比例值調(diào)整為2.40g/cm3，2.35g/cm3，2.30g/cm3。然后再和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的內(nèi)容以及穩(wěn)定性能進(jìn)行比較，可以得出水泥漿的密度比例在2.35g/cm3的時(shí)候，調(diào)配好的水泥漿的性能是最為合理的，而且自由水高度接近0，水泥漿密度差為<0.03g/cm3。滿足水泥漿性能要求的前提下，能有利于降低井底當(dāng)量。

3 現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用

3.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

AGCN-61H是四開定向井，該井所使用的鉆頭為244mm，

實(shí)際鉆井深度為2900m。在該井的三開定位置處的泥漿密度值為2.28g/cm3，在鉆井時(shí)并未出現(xiàn)復(fù)雜或者異常情況，固井方式所使用的是雙級(jí)固井模式[4]，分級(jí)箍位置為上層套管鞋以上200m，二級(jí)固井為重疊段。

3.2 一級(jí)固井配方與性能

①領(lǐng)漿：領(lǐng)漿：OMAN“G”級(jí)水泥150g+赤鐵粉150g+

分散劑2.5g+消泡劑0.5g+緩凝劑5g+鹽8g;②尾漿：尾漿：OMAN“G”級(jí)水泥150g+赤鐵粉150g+分散劑2.5g+消泡劑0.5g+緩凝劑2.5g+鹽8g;③配方性能：失水量為65mL，泥漿體的稠化時(shí)間長(zhǎng)度可以進(jìn)行即時(shí)調(diào)整，因此不會(huì)發(fā)生稠化時(shí)間不足或者其他的情況;過渡所需要的時(shí)間不多，通常會(huì)以直角的方式進(jìn)行稠化。泥漿體的整體質(zhì)量符合項(xiàng)目使用的標(biāo)準(zhǔn)，能夠適用于高壓鹽膏層井的施工作業(yè)需要。

3.3 施工結(jié)果

在完成施工過程之后需要等待48～72個(gè)小時(shí)的時(shí)間，隨后再對(duì)固井工程的質(zhì)量進(jìn)行全方位地測(cè)試，得出的結(jié)果是電測(cè)質(zhì)量為優(yōu)。

4 結(jié)語

綜上所述，要想保障米桑油田鹽膏層固井工程的質(zhì)量和可靠性，除了要做好基礎(chǔ)的施工措施之外，還需結(jié)深入到現(xiàn)場(chǎng)了解情況，再運(yùn)用科學(xué)的方式來提高水泥漿的性能，實(shí)現(xiàn)水泥漿在高鹽、高壓、低返速情況下的和地層及套管的膠結(jié)，這樣才能夠提高鹽膏層固井的質(zhì)量，避免在開發(fā)過程中出現(xiàn)套管擠毀、井口帶壓的情況，為油田的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)開發(fā)提供保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]賀健，張長(zhǎng)保，蔣立宏，etal.榆東區(qū)域鹽膏巖層固井技術(shù)研究[J].遼寧化工，2019，048（005）：448-450.

[2]蔣建樂，范靈瓊.土庫(kù)曼斯坦W構(gòu)造首口定向探井W-21井鹽膏層高密度鉆井液固井實(shí)踐[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2018，38（18）：182-184.

[3]楊祖富，岳哲，牛路超.提高吐哈油田鹽膏層加底水固井質(zhì)量的技術(shù)[J].化學(xué)工程與裝備，2020，No.276（01）：72+ 100-101.

[4]邢忠璽.異常高壓鹽膏層側(cè)鉆實(shí)踐與研究[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2019，039（001）：134-135.