渤南地区复杂高压井固井技术研究

渤南地区复杂高压井固井技术研究
【摘要】胜利油田渤南地区，以义34区块为代表的部分区块地质条件复杂、油气水层活跃，固井施工难度大，固井质量难以保证。

本文通过分析影响该区块固井质量的主要因素，从选择防窜水泥体系与晶格膨胀水泥浆体系、合理按放管外封隔器、优选固井工艺这几方面制定技术措施并在该区块推广应用后，取得了很好的效果。

【关键词】渤南地区高压防窜固井
渤南油区主要开发砂3段油层，井深在3500m左右，地层可划分为上下两套层系，即上部的3000m 处存在的裂缝性干层和下部的3300m处存在的高压油、水层。

钻至3000m以后，油气上窜速度达到大约在80m/h左右，并且由于油气储藏分散，油藏间跨度较大，高压水层与高压油层距离较近，动态干扰较严重，固井施工完成后，常常因为水泥浆失重，不能够有效平衡地层压力，造成油气上窜以及层间互窜，影响固井质量，因此要从根本上解决该区块的固井难题，必须找出影响该区块固井质量的主要因素，然后依据该区块特点采取合理的固井技术措施。

1 影响义34区块固井质量的因素
结合电测反馈的结果以及现场施工分析，总结以下几点影响义34区块固井质量的因素。

1.1 地质条件复杂
据统计，义34区块在3000m—3500m井段上，各种层位多达43个，少的也有31个，最小的层位间隔不到1米。

如此众多、密集
的层位，高压水层与高压油层距离较近，动态干扰较严重，易形成层间互窜影响固井质量，特别对二界面的胶结质量的影响尤为严重。

1.2 油气层活跃
资料显示：义34区块油气上窜速度一般在80m/h左右。

通过对固井质量评价图的分析，义34区块边缘地带的固井质量明显优于中心地带的固井质量。

这也进一步说明，过高的油气上窜速度是导致该区块固井质量差的一个重要原因。

1.3 水泥浆的体积收缩
水泥浆体的体积收缩分为两部分：塑性体收缩和硬化体收缩。

初凝前的最大塑性收缩量小于0.15%，而硬化体收缩则占体积收缩总量的99.85%。

水泥浆体积的收缩主要发生在终凝以后，水泥浆体的收缩伴随着水泥石孔隙率的增大，对于水泥石的渗透率（抗腐蚀能力）和抗压强度（胶结性能）均有不良的影响，加之34区块油气活跃、动态干扰严重，水泥收缩形成微间隙给油气上窜提供了通道，固井质量很难保证。

1.4 水泥浆的滤失量
控制水泥浆滤失量的主要目的是维护水泥浆浆体性能的稳定，以确保固井施工安全，其滤失量控制在250ml左右即可。

从保护油气层角度考虑，滤失量控制在150ml（或100ml）以内即可。

而从防窜角度考虑，滤失量控制在50ml以内最好，滤失量过大，会使浆体不稳定，在井斜较大的地方容易形成水带，不仅影响界面胶结而
且给油气提供上窜通道，从而无法保证固井质量。

2 固井技术措施
针对影响义34区块固井质量的因素，制定以下技术措施。

2.1 对于封固段较长的井可以减少一次施工井段，以便于环空压稳
义34区块的高压层集中在3000米以下，为解决封固段较长井的压稳问题，可以通过双级固井工艺先封固高压层，待一级水泥凝固后再进行二级固井，既防止了高压层对上部井段固井质量的影响，同时减少一次施工井段，降低了压稳设计的难度。

2.2 在适当的位置加管外封隔器阻止油气上窜
针对义34区块层位众多，跨度大的特点，需要采用双管外封隔器，分别安装在3000m裂缝性干层上和3300m主要油气层上。

以保证3000m以上井段和提高3300m以下油层井段的固井质量。

2.3 选用胶乳防窜水泥浆体系，防止水泥失重过程中形成环空气窜
胶乳水泥浆体系是通过在水泥凝结硬化期间，一方面浆体在井下发生微滤失后即在水泥与地层接触的界面内成膜从而改善水泥与地层、套管的胶结，阻止沿界面产生的窜槽，另一方面它在空隙内成膜从而提高了浆体的气窜阻力，防止水泥在失重过程中形成环空气窜。

乳胶水泥的最大特点是具有较高的弯曲强度和较低的滤失量，韧性好，脆度系数小，直角稠化特征明显，具有很好的防气窜作用。

2.4 选用晶格膨胀水泥浆体系控制水泥浆体积收缩，防止油气在水泥凝固过程中（特别是水泥水化后期）沿收缩形成的间隙上窜，从而改善二界面胶结
选用晶格膨胀剂调配水泥浆体系，主要是从补偿水泥（石）的体积收缩入手，在水泥浆水化早期和后期均能补偿收缩，并产生一定的体积膨胀，尽而提高了水泥环胶结质量，同时避免了微间隙的形成以阻止油气沿界面窜流。

选用新型晶格膨胀材料，在温度50℃—180℃，压力0—60mpa下均能产生一定的膨胀；经过实验室大量模拟试验证明，此膨胀水泥浆体系失水低、强度高，流动性好、稠化时间可调、零析水，且具有改善水泥浆力学性能、降低渗透率的特性，可有效提高水泥浆体防窜能力，对环境无不利影响。

该体系适合于正常密度（即水泥浆密度≥1.85 g/cm3）的开发井、探井及调整井油层固井。

下面表1是膨胀剂对油井水泥膨胀率影响的实验数据。

3 现场应用
2008年，我们针对各井的具体情况，推广上述固井措施，在义34区块共进行油层固井服务22口，合格率100%，优质率81%，取得了很好的效果。

实例：义34-斜101井，井深5046，钻井过程中出现涌、漏等复杂情况，完井钻井液密度1.70 g/cm3，油气上窜速度50m/h。

甲方要求水泥返至3100m，重点保证3100～3900m主力油层封固质量。

由于封固段长、井况复杂、油气层活跃，地层很难压稳，该井采用
双级固井先封固4500m以下的高压层，分级箍位置定在3900m。

一级固井采用胶乳水泥浆体系，一级施工结束后，后凝10h，进行二级固井。

二级固井采用晶格膨胀剂水泥浆体系，整个施工过程正常，电测解释结果显示，主要封固井段，一界面胶结良好，二界面胶结中等，固井质量合格，应用效果良好。

4 结论
（1）晶格膨胀剂水泥浆体系有效的控制了水泥浆的体系收缩，提高了二界面胶结质量。

（2）胶乳水泥浆体系具有很好的防窜效果，防止了高压油气上窜以及层间互窜。

（3）合理的安放管外封隔器，有效的阻止了油气上窜，解决了该区块由于油藏跨度大而导致压稳困难的难题。