提高浅井低温油层的固井质量工艺技术*

李海珠 李养财 马广鹏 朱 洪

中国石油川庆钻探工程有限公司 长庆固井公司 （陕西 西安 710018）

提高浅井低温油层的固井质量工艺技术*

李海珠 李养财 马广鹏 朱 洪

中国石油川庆钻探工程有限公司 长庆固井公司 （陕西 西安 710018）

为了提高浅井低温油层（即延安组油层）固井质量，通过对水泥添加剂和水泥浆体系反复筛选与评价，固井方案的研究与论证，在原来使用的水泥浆体系的基础上，研究出了适合于靖安油田、安塞油田浅油层的水泥浆体系和固井工艺技术，通过现场应用，固井质量达到优质，为靖安油田、安塞油田浅油层进一步开发提供了有力的技术支持。

浅油层 冲洗液 水泥浆体系 静液柱压力

靖安油田、安塞油田层地质概况

2010年开发的浅井主要分布在靖安油田、安塞油田，其油层特点是低渗透油藏，油层有延安组和延长组两大油层，其开发方案是先注后采。受长期注水的影响，地层原始压力被打破，各层系之间的平衡状态发生变化。尤其该区域开采的延安组油层，由于注水时间长、注水压力高，油水活跃，导致固井质量不稳定。

针对该区域浅油层固井质量容易出现波动的具体情况，经过探讨，验证水泥浆性能与地层特性的适应性，同时与钻井技术相结合，研究解决封固段地层的稳定性。研究应用适宜的固井工艺，为提高胶结质量创造条件。在原有水泥浆体系的基础上提高早强剂的加量，提高环空水泥柱液柱压力的方法来解决油层固井质量不稳定的问题。

浅井低温油层固井的技术难点

1 长期注水使油、水活跃

该区域延安组油层埋藏深度在1 000～1 500m之间，油层底水和油水同层。由于该区域注水井较多，注水时间长，导致油水界面运移不平衡，使地层压力变得复杂，地层结构遭到破坏。在一个井眼剖面上，高压层、低压层、常压层相间交错存在，水窜现象严重。如盘古梁区块冯86-16井组的5口井，都是油水同层、油层底水，并且这5口井水层跨度大，从井底以上400m左右都是水层。冯86-16井组油水统计如表1所示。

表1 冯86-16井组油水情况统计表

由于油水同层、油层底水的存在，给固井带来很大的难度，在水泥浆凝固过程中由于失重引起水侵水窜，从而影响固井质量。

2 水泥封固段短，静液柱压力较低

延安组油层埋藏浅，埋藏深度在1 000～1 500m之间。采油井甲方要求水泥返高在洛河层以上50m，也就在450m左右。由于水泥浆封固段比较短，静水泥浆液柱压力较低，难以平衡注水井的注水压力，在水泥凝固过程中容易出现水浸水窜，影响油层水泥浆胶结质量[1]。

3 井浅温度低

开发延安组油层的井井深都比较浅，油层埋藏深度相对较浅，受温度和压力的影响，水泥浆凝固时间长，早期强度低，油、气、水窜几率高。

井底温度相对较低。在该区域使用的早强水泥浆体系，由于早强剂加量比较少，井底温度底，其稠化时间相对较长，早期强度低，水泥浆凝结过程中会发生失重引起油、水浸；部分区域油层上、下部存在水层，活跃的油水影响水泥浆的凝结特性会导致测井结果不良。尾桨浆配方：葛洲坝G级水泥+CA-3 2%25MPa,45℃,稠化时间为81min。

4 洛河组存在漏失

洛河层为粉红色块状砂岩，局部夹粉砂及泥质条带，埋藏深度在200～500m之间，地层欠压实，钻井过程中往往发生渗漏，和钻井相比较，固井时的水泥浆密度远远高于钻井时的钻井液密度，固井过程中容易发生压差性漏失。由于上部洛河组的漏失，下部目的层延安组难以压稳，水泥浆凝固过程中易受水浸。

提高浅井低温油层固井质量的技术对策

1 水泥浆配方改进

由于该区域原来的尾桨配方 （葛洲坝G级水泥+CA-3 2%），稠化时间长，从声幅图分析，固井质量波动大，经过分析对比，对原来的配方进行了改进，将早强剂CA-3的加量由原来的2%提高到现在的2.5%。表2是早强剂（CA-3）加量配方试验表。

表2 早强剂（CA-3）加量配方试验表

在人员能力、施工设备满足施工安全的条件下，经过综合考虑，选择了CA-3加量为2.5%的配方。该配方在低温条件具有过度时间短、高早强、防水窜、流动性好等符合性能，能够提高有水窜水侵的井的固井质量。

改进后的尾浆浆配方：葛洲坝G级水泥+CA-3 2.5%。

2 提高水泥浆静液柱压力

由于延安组油层埋藏浅，水泥封固段比较短，考虑到在水泥浆凝固过程中由于失重可能引起水窜水侵，依据压稳原理采用了“三凝”水泥浆体系（表3）。

领浆（配方1）：葛洲坝G级水泥+粉煤灰+FH-1 2%；

中浆（配方2）：葛洲坝G级水泥；

尾浆（配方3）：葛洲坝G级水泥+CA-3 2.5%。

表3 “三凝”水泥浆体系稠化时间比较

采用“三凝”水泥浆体系既能够防止上部漏失层水泥浆的漏失，保证水泥返高，防止套管腐蚀；又能使中部上部两种水泥浆液柱压力能够有效的传递到下部，压稳下部油水层，防止下部油水层的油水窜，提高下部油层段水泥胶结质量[2]。

3 应用CXY冲洗液

靖安油田、安塞油田由于长期注水，导致部分井在钻进过程出油现象严重，使用CXY冲洗液能够冲刷井壁和套管壁的油浆和油膜，改善界面亲水能力，提高第一、二界面胶结强度，提高固井质量。

4 环空加压

尽管应用“三凝”水泥浆体系能够解决“失重”所产生的影响，但由于地层客观因素的存在及施工过程主观因素的影响，仅仅依靠水泥浆还不能完全解决水泥浆凝固过程的压稳，必须在环空施加一定的压力，弥补水泥浆“失重”所产生的压力损失，实现真正意义上的压稳。

5 加强质量管理

（1）成立工程技术人员组成的攻关小组，明确攻关方向，制定技术措施，调整水泥浆配方。

（2）加强和产建项目组的沟通联系，通过产建项目组各位工作人员的积极协调，落实固井一口测井一口的跟踪措施，掌握固井质量，为配方的试验调整和技术对策的落实创造有利条件。

（3）认真组织现场施工，合理使用冲洗液，固完井认真采用环空憋压候凝。

（4）及时跟踪测井结果，及时向产建项目组进行汇报，听取产建项目组对试验工作的指导意见。

现场应用

通过应用改进的水泥浆体系及施工技术措施的落实，该区域浅油层固井质量有了很大的提高。固井质量统计如表4所示。

从表4可以看出，固井质量一次合格率从以前的95.65%提高到100%，油层优质率从以前81.16%提高到88.37%。

表4 固井质量统计表

结论与认识

（1）短稠化、高早强水泥浆体系具有过度时间短、防水窜、流动性好等性能，能够提高浅井油层封固质量。

（2）提高水泥浆静液柱压力，压稳油水层，是提高油层水泥胶结质量的必要条件。

（3）环空憋压可以防止固井后水泥浆凝固过程中由于失重引起的油水上窜，防止井口出油、出水。

（4）使用CXY冲洗液，冲刷井壁和套管壁的虚泥饼、油浆和油膜，能够提高第一、二界面胶结强度，提高固井质量。

[1]丁保刚，王忠福.固井技术基础[M].北京：石油工业出版社,2006.

[2]屈建省，许树谦，郭小阳.特殊固井技术[M].北京：石油工业出版社, 2006.

In order to improve the cement job quality at the cryogenic oil reservoir of shallow wells,cement additive and cement slurry system is selected and evaluated repeatedly while cementing scheme is studied and proved.Then based on the cement slurry system used in the past,the cement slurry system and cementing technology have been worked out,which are suitable for shallow oil reservoir of Jingan oilfield and Ansai oilfiled.By the practical use of them at worksites,cement job quality become excellent.And this provides strong technical support for the further development of shallow oil reservoirs at Jingan and Ansai oilfields.

oil reservoir of shallow wells;flushing fluid;cement slurry system;hydrostatic column pressure

2010-08-13

*本文获2010年“石油工业质量学术论坛”优秀论文二等奖