套管外封隔器自增压式双卡高压层固井技术及应用效果

刘玉民　孙国徽　代慧妍　林发枝　孙成坤

文章编号：1006-6535(2009)02-0094-04

摘要：为有效地抑制大庆油田三次加密调整井高压层流体的溢出，提高固井质量，研发了套管外封隔器自增压式双卡高压层固井技术。该技术可实现井筒环空介质压力和体积增值，显著降低油井采出液含水率。该技术进行了104口井的试验，对其动态数据采集分析表明：采出液的油水比由1.00∶8.10变为1.00∶4.18，含水率降低了7.74个百分点。

关键词：套管外封隔器；压稳；自增压；双卡；高压层；固井；油水比；含水率

中图分类号：TE26

文献标识码：A

前 言

表外储层和薄差油层是大庆油田三次加密调整井开发对象，其显著特点是各油层间的隔层薄、油层物性差、渗透率低、层间差异大。因此，对三次加密井固井质量提出了更高的要求，即所有小层必须封固良好，射孔井段隔层水泥胶结指数不低于0.8。目前声变检测固井质量(尤其延时声变检测固井质量)不能完全满足油田开发需要，这说明有很多井段因固井质量达不到开发方案的要求而做舍层处理，直接影响油田三次井网的加密调整开发。其中，杏十二区随着井网的进一步加密，各层系间压力差别的矛盾日益突出，新投三次加密井的固井质量尚不理想。杏十二区三次加密井的平均最高地层压力系数达到1.83，最低压力系数为0.90，萨尔冬和葡萄花油层层间压差达到9.72 MPa。经过延时声波变密度检测，固井优质率仅为36.7%。大庆油田调整井固井已逐步形成以“压稳、居中、替净、密封”为原则的一整套技术，在固井基础理论研究、地质预测控制技术、固井水泥外加剂研究与应用、固井工具研制与应用、固井施工配套技术等方面有较大地发展^[1～5]。套管外封隔器常规式双卡高压层固井技术是最常用的技术之一，即高压层上下各卡放一只套管外封隔器，先坐封下部封隔器，再坐封上部封隔器。但该技术只能防止高压层与低压层之间的层间混窜，不能从根本上抑制高压层流体从地层溢出^[6]。因此，为实现环空压力增值和体积增值，提高固井的压稳效果，进行了套管外封隔器自增压式双卡高压层固井技术的研究。

1 工作原理及工艺流程

工作原理：套管外封隔器自增压式双卡高压层固井技术，是利用液体压缩原理，在需加压的油层部位形成密闭的环形空间后压入一定量的液体(上部封隔器先坐封起到圈闭的作用，下部封隔器后坐封，也就是后充液)，使地层压力升至理想压力，从而起到平衡地层压力作用。该技术能够实现在低密度洗井液固井前提下，有效补偿水泥浆静液柱压力损失，达到提高水泥环一、二界面胶结强度及抑制高压层流体溢出，有效地提高了低压油层的固井质量，能完全满足现场应用及生产的要求。

工艺流程^[7]：①将套管外封隔器与套管连接，下入井内预定位置；②注水泥施工和替钻井液至碰压；③碰压后，泄压回零，坐好井口；④2～3 min后，缓慢平稳地升高压力，将上面打开压力小(一般为15.5～16.0 MPa)的套管外封隔器打开坐封，在2个封隔器打开压力之间(一般为16.5～17.0 MPa)，稳压2～3 min，慢慢升至20.0 MPa，将下面打开压力大(一般为17.5～18.0 MPa)的套管外封隔器打开坐封，稳压2～3 min，泄压回零；⑤常规试套压；⑥施工完毕。

2 理论计算

根据文献[8]相关公式计算得出在不同井径、工具不同下深和使用不同型号工具情况下，套管外封隔器自增压式双卡高压层固井技术产生的环空压力增值(表1)和体积增值(表2)。

3 现场试验

3.1 地质情况

对杏九区—杏十二区382口井统计表明：高压层s₂^(1～15)共15个小层，主要集中在s₂⁴和s₂⁵。最高压力系数1.42～1.97，平均1.698。高压层845～1 075 m，平均井深982 m。对杏九—十二区217口井统计表明：低压层p₁^(1～5)共5个小层，主要集中在p₁³。最低压力系数为0.78～1.20，平均0.954。低压层井深为987～1 180 m，平均井深1 097 m。

3.2 固井质量效果

在杏十二区使用该技术固井104口井。其中双卡s₂顶、底 74口井，双卡s₂顶、s₃底30口井。按照水泥石胶结指数统计表明(表3)：应用该技术，优质井段(BI>0.8)累计长度占总长度86.7%，比未使用该技术的井(优质井段累计长度占总长度的36%)高出50.7个百分点。

3.3 开采效果

2007年底，利用采集的动态开采数据，对2004年杏十二区使用该技术及未使用该技术井的开采情况进行了统计(表4)。结果表明，使用该技术的井油水比和含水率同未用该技术的同区块邻井相比分别提高了93.78%和降低了7.74个百分点，效果明显。

3.4 应用与未应用套管外封隔器自增压式双卡高压层固井技术单井情况分析

(1) 单井平均采液量对比。应用该技术，平均单井采液量降低了59.19%，实现了很好的层间封隔，较好地实现了分层开采，没有额外开采射孔层段的液体。

(2) 单井平均采水量对比。使用该技术后平均单井采水量降低了59.82%，实现了很好的层间封隔，较好地实现了分层开采，没有额外开采射孔层段的液体。在未应用该技术的井中，开采射孔层段以外抽出的液体绝大部分是压力较高的水，也有少量的油。使用该技术的井采水量明显减少。

(3) 单井平均采油量对比。使用该技术单井平均采油量降低了27.34%，实现了很好的层间封隔，较好地实现了分层开采，没有额外开采射孔层段的液体。在没有封隔器的井中，在采射孔层段以外抽出的液体中有很少的油，绝大部分是压力较高的水。使用该技术的井采油量减少不十分明显。

4 结论和建议

(1) 套管外封隔器自增压式双卡高压层固井技术，有效地提高了高压和低压同井的固井质量，降低了采出液的含水率，提高了开发效果。

(2) 建议开展套管外封隔器自增压式多卡高压层固井技术试验，即在1口井中分别在s₁s₂夹层、s₂s₃夹层和s₃p₁夹层按照自增压式技术的要求卡放套管外封隔器，进一步观察分析其效果。

参考文献：

[1] 苏川运.提高调整井固井质量的重要途径──套管外封隔器固井[J].石油钻采工艺，1994，17(4)：23～28.

[2] 张明昌，等.管外封隔器在高压低渗油藏完井中的应用[J].石油钻采工艺，1999，21(2)：45～47.

[3] 贾付山，张永江，成月波.大庆油田三次加密井固井难点与配套技术[J].大庆石油地质与开发，2000，19(4)：49～51.

[4] 林立，麻成斗，冷延明，等.高含水后期三次加密调整优化布井研究[J].大庆石油地质与开发，2002，21(1)：40～42.

[5] 周英操，杨智光，等.大庆油田调整井固井技术及应用[J].大庆石油学院学报，2004，28(6)：11～16.

[6] 刘玉民，赵立新，等.套管外封隔器用于薄层封窜技术分析[J].钻采工艺，2000，23(2)：44～48.

[7] 刘玉民，许国林，等.套管外封隔器自增压式双卡高压层固井工艺[P].中国专利，200510127684，2006-06-28.

[8] 陈家琅.水力学[M].北京：石油工业出版社，1980：4.

编辑 王 昱