低压高渗调整井固井水泥浆体系研究与应用

曾庆和

大庆钻探工程公司钻井生产技术服务一公司

低压高渗调整井固井水泥浆体系研究与应用

曾庆和

大庆钻探工程公司钻井生产技术服务一公司

大庆油田针对调整井储层流体介质的变化可能带来的固井质量问题，分析了近年来调整井固井质量变化规律，试验研究了以喇嘛甸聚驱试验区为典型区块的储层流体水质特点，探索了影响调整井固井质量的主导因素，提出了防渗增强水泥浆体系的研究思路和配套措施，经过室内实验和现场应用，见到了较好效果。

固井；低压高渗；抗腐蚀；水泥浆

1　概述

目前，油田开发已进入高含水后期三次加密调整和三次采油阶段，固井质量面临一系列新的问题。根据对调整井固井质量不合格井影响因素统计分析，发现高渗低压层做为主要影响因素所占比例已由“九五”期间的30%上升到“十五”期间的65%，说明高渗低压层已成为目前影响固井质量的主导因素。此外，在三次采油相对集中的喇嘛甸、北二区西块等区域内，固井质量较差，聚驱、三元复合驱等驱油介质对固井质量影响已初步显现。在固井质量检测方面，大庆油田采用了15天声变，使调整井固井面临着前所未有的矛盾。采用以往成熟的技术已无法解决这些问题。

2　调整井固井质量分析

2.1影响固井质量原因分析

根据统计检测结果统计，调整井固井质量异常层位发生了较大变化，主要表现是由低渗高压层转向高渗低压层。2000年以前，调整井固井质量易出现问题的井段主要集中在以S0～S2为代表的低渗高压层，约占非优质井总数的60～70%。2000年以后，在高渗低压层（S3、P1、P2）出现胶结异常的井则达到60%以上，而高压层作为主导因素所占比例明显减少。这说明影响固井质量的主要矛盾已经发生了转变。

2.1.1地层压力剖面结构发生了较大变化

调整井钻井区块地层压力总体上得到不断下降，表现在统计数据上的是各区块洗井钻井液密度的不断降低。在油层封固质量方面，高压层对固井质量影响的主导地位得到抑制，但低压高渗层对固井质量的影响全面显现。

2.1.2储层流体介质发生了变化

2000年以后，三元复合驱投入现场试验，聚合物驱油大面积推广。在三采试验区内，由于聚合物、强碱及表面活性剂的注入，地层流体介质发生了较大变化。与此同时，调整井高渗低压层固井质量问题比例不断上升，尤其在三采试验区内固井质量问题显得更加突出。

2.2高渗低压层对固井质量影响机理

2.2.1渗流作用

在固井施工时，对应高渗低压层井段的环空水泥浆柱在环空压差的作用下，水泥浆中的自由水会向高渗低压层中发生渗流，从而使水泥浆失水，失水量与环空压差及渗透率符合达西定律的渗流原则。

2.2.2腐蚀作用

主要发生在以聚驱、三元复合驱为主的三采试验区，由于新型驱油介质的注入，改变了地层流体的矿化度。以喇嘛甸地区注聚试验区为典型区块，分析了地质及地层压力特点，对该区块内水驱、聚驱注入液、采出液进行了水质分析。

用喇嘛甸地层水制备成腐蚀液。将哈尔滨A级水泥石试件在45℃下养护24h脱模，洗净表面油污，分别放入45℃的自来水和腐蚀溶液中浸泡2d、7d、15d、30d，对水泥石的耐腐蚀性能进行测试。实验表明，喇嘛甸地区地层水对水泥石存在腐蚀作用。从理论上分析，腐蚀主要有两种类型：一类是水的溶蚀，另一类是化学腐蚀，因此，水泥石的腐蚀均与组成水泥石基体中Ca（OH）2晶体的含量和水泥石自身的渗透率以及水质中Cl-、HCO3-、CO32-、SO42-等离子浓度密切相关，Ca（OH）2晶体越多，渗透率越大，水泥石被腐蚀破坏的速度越快。

3　防渗抗腐蚀水泥浆体系研究

3.1水泥浆体系优选思路

选择了具有增强作用和超细活化材料的DSP作为水泥浆体系的基础掺料，并加入一定比例的降失水剂、膨胀剂和其它调节剂，形成防渗抗腐蚀水泥浆体系。

3.2水泥浆配方优选实验

使用G级水泥作为基础材料，分别添加不同比例的DSP，检验水泥浆的抗压强度和渗透率指标。

实验表明，随着DSP加量的增加，水泥石的抗压强度相应提高，渗透率降低，当DSP加量超过15%后，抗压强度、渗透率变化很小，水泥石基本不渗透。因此，确定DSP的加量确定为为15%。

为确保水泥浆具有较好的流动性，较低的失水，较短的水泥浆过渡时间等，优选了降失水剂。该降失水剂可迅速溶解并吸附在水泥颗粒上，改变水泥颗粒表面的物理化学性能，形成一种以水泥颗粒为节点的网状聚集体，在颗粒表面迅速覆盖孔道形成致密滤饼，可将水泥浆的API滤失量降至50ml以下，具有显著的降失水及防窜效果。

3.3水泥浆体系性能及特点

利用DSP以及相应配套的降失水剂、膨胀剂和调节剂，在45℃的温度下，进行了水泥浆综合性能评价，可以看出，防渗抗腐蚀水泥浆体系具有稠化时间短且可调、游离液为零、API失水量低，水泥浆流变性能良好、水泥石抗压强度高、渗透率低、体积微膨胀等优点，有利于防腐、防窜。

3.4现场应用情况

应用防渗抗腐蚀水泥浆体系在喇嘛甸地区试验12口井，固井质量优质8口，合格4口。

对比48h声变质量和15d延时声变质量，喇9-斜PS1622井固井质量从48h的合格到15d的优质，其它井固井质量没有发生明显的变化；但胶结异常井段有减少趋势，BI值基本维持不变，表明防渗抗腐蚀水泥浆体系起到了有效作用。这是因为该水泥浆体系能够在水泥石表面形成保护膜，阻止了地层流体对水泥石的侵蚀，同时由于水泥石的微膨胀作用，弥补了微间隙和微裂缝，有利于15天声变质量维持稳定或变好。

4　结论

根据调整井高渗低压层固井质量难点和三次采油阶段聚驱、三元复合驱条件下地层流体特点，开发并应用了防渗抗腐蚀水泥浆体系，试验应用了G级高抗硫水泥，初步见到了效果。

（1）在聚驱、三元复合驱条件下，由于强碱、表面活性剂、聚合物等强力驱油介质的注入，进一步改善了储层孔隙度和渗透性，加剧了渗流作用和腐蚀性流体对固井质量影响。

（2）地层流体中SO42-、CO32-（或HCO3-）等对水泥石具有腐蚀作用，其原理是消耗Ca（OH）2，增加了水泥石的孔隙，增大了水泥石的渗透率，降低了抗压强度。

（3）增加水泥石的致密性可以有效的提高水泥石的抗腐蚀能力，使水泥环在井下易腐蚀流体环境下能够保持持久的稳定，有利于防止延时测声变质量的衰减。

曾庆和（1966-），男，2004年毕业于大庆石油学院石油工程专业，长期从事固井生产、项目管理、设备管理和技术研究工作，现任大庆钻探工程公司钻井生产技术服务一公司设备管理部副主任。