胜利油田桩169区块固井技术研究

李足平

(中石化胜利石油工程有限公司固井技术服务中心)

2017年胜利油田在桩西海港区域的桩169区块部署了6口重点生产深井，井身结构：二开采用Ø311.1 mm钻头下入Ø244.5 mm套管，二开平均井深2 482 m，套管平均下深2 480 m。三开采用Ø215.9 mm钻头、全井下入Ø177.8 mm套管。三开平均井深4 647 m，套管平均下深4 646 m。三开固井方式为常规固井，要求水泥浆返至二开技套鞋以上200 m。三开固井属于高温高压小间隙固井，施工过程可能存在蹩泵、井漏、施工排量小、顶替效率低、施工时间长等固井施工难点，导致该区块固井质量尤其是二界面质量难以保证。

一、固井施工难点

(1)三开固井属于典型的小间隙长封固段固井，三开完钻进入潜山地层，固井过程中易发生井漏、蹩泵等风险。

(2)下部井段井径扩大率较大，个别井段处井径扩大率达到100%，施工排量受井眼、泵压等因素限制，顶替效率低，水泥浆上返过程中极易发生窜槽。

(3) 钻井液密度达到1.40～1.45 g/cm3，由于地层复杂，钻井液黏度较高，个别井黏度达到100 s以上，固井过程中难以实现钻井液的有效顶替，界面胶结质量差。

(4) 三开完钻后，由于井下比较复杂，电测时间较长，个别井测井时间达到半月以上。通井次数较多，大量惰性材料附着在井壁上，固井过程中滤饼难以清除，二界面固井质量难以保证。

(5)井底温度较高，对水泥浆体系的热稳定、稠化、强度等性能要求高。

二、针对性措施

针对固井施工难点，强化技术管理，从钻进过程就开始做好全过程的质量控制[1]。

(1)优选加重前置液。其特性对钻井液及水泥浆具有良好的相容性，并能控制滤失量，不腐蚀套管，不影响水泥环的胶结强度；同时能起到很好的冲刷井壁，破坏滤饼的作用。进行压稳设计，在不造成油气侵及垮塌的原则下，尽量多注入加重型前置液。

(2)优选水泥浆体系。选择低密高强水泥浆体系，减少井漏的风险。由于受施工排量的限制，优选大温差高温缓凝剂。目的层采用筛选的小间隙井眼所需要的塑性膨胀抗高温水泥浆体系。进行水泥浆体系性能参数调整，力争在低返速效排量下易达紊流，提高顶替效率。

(3)优选工具附件。针对该区块深井的井身结构，井眼轨迹，选取了小尺寸树脂扶正器及整体扶正器，优化扶正器的加放并定位，最大限度的保障了套管居中度；优选了抗高温的浮箍浮鞋，保障了高温条件下工具长时间循环的可靠性。

(4)前导钻井液。固井施工前注入足量的、经过性能调整，达到低黏、低切、紊流型的钻井液，进一步冲刷井壁，增强置换效率，提高二界面的水泥胶结强度。

(5)辅助压稳措施。进行平衡压力计算，固完井采用环空憋压或关闭防喷器半封进行辅助压稳。

(6)精确水泥浆量。采用电测多点数据计算或微积分累计，确保计算量精准，防止水泥浆量过多造成压漏地层，同时防止水泥浆量偏少，返高不够等现象。

三、 水泥浆体系优选

1. 领浆水泥浆体系

根据颗粒级配紧密堆积理论[2]，优选多种材料。配制成低密高强水泥浆体系[3]：G级油井水泥+复合低密度材料+增强剂+减阻剂+降失水剂+增韧剂+缓凝剂+消泡剂。筛选实验参数如表1和图1。

表1 领浆水泥浆实验条件及性能参数

2. 尾浆水泥浆体系

同样根据颗粒级配紧密堆积理论，实验并优选出复合纤维塑性微膨胀抗高温水泥浆体系[4]：G级油井水泥+精细硅粉+增强剂+减阻剂+降失水剂+复合纤维增韧剂+缓凝剂+消泡剂。筛选实验参数如表2和图2。

表2 尾浆水泥浆实验条件及性能参数

图1 领浆水泥浆稠化曲线

图2 尾浆水泥浆稠化曲线

四、 特殊工具附件优选

针对井下高温，优选国内大公司井下耐高温高压工具附件；针对井深井斜情况，优选整体扶正器及小尺寸树脂扶正器，利用软件进行扶正器加放位置计算，并定位。满足高温高压小间隙长封固段固井施工的需要。

五、现场施工及效果

1.基本情况

以桩169-斜10井为例。二开采用Ø311.2 mm钻头，套管Ø244.5 mm×2 400 m。水泥浆返地面全井封固。三开采用Ø215.9 mm钻头，完钻井深4 881 m，套管Ø177.8 mm×4 880 m，水泥浆要求返至2 100 m。该井三开固井存在的除以上难点之外，具体情况还有：①井底温度159℃，温度较高，对水泥浆体系要求高；②技套鞋至井底平均井径扩大率达到15.5%，4 400 m至井底井径扩大率达到36%，个别井段处井眼达到Ø381 mm，井壁存在掉块不稳定的风险，水泥浆顶替效率难以保证；③受井眼条件的限制，最大循环排量0.9 m3/min 。固井施工排量受井眼、泵压等因素限制，水泥浆顶替效率难以保证，极易发生窜槽；④三开钻进为应对复杂地层，保证井下安全，井浆性能差，完钻后，电测多次遇阻，通井达到9次之多，顶替效率和二界面固井质量难以保证。

2. 技术措施与施工

通过优化设计，按照以上技术错施，缜密组织施工，固井施工顺利，固井质量良好。桩169区块经过优化设计优化措施后的5口井固井质量优良，达到甲方要求。见表3。

表3 桩169区块固井质量统计

六、 认识

(1)复杂断块完井固井更是系统工程，针对复杂情况应该多方面入手，需要抓好井眼、钻井液、套管居中、水泥浆体系等重要环节。

(2)针对目前深井超长水泥封固带来的技术难题，优选水泥浆体系，进行平衡压力设计，才能解决失重与压稳和漏失与蹩泵难题。

(3)复合纤维塑性微膨胀水泥浆体系，具有防漏堵漏微膨胀特点，可以解决长封固段、漏失、浆体收缩、防窜等难题，提高顶替效率，提高二界面固井质量。

(4)桩169断块，采用加重型低失水隔离液、优选抗高温井下工具、优选水泥浆体系，优化施工参数等综合措施，保证了一、二界面的固井质量，综合措施的应用对于保证复杂井的固井质量非常重要。

[1]张宏军,李玉海,杨亚新.高古5井固井方案优选与施工[J].钻采工艺,2010,33(3)：120-129.

[2]黄柏宗.紧密堆积理论优化的固井材料和工艺体系[J].钻井液与完井液,2001，18(6)：1-8.

[3]张立哲,张宏军.增强增塑低密度水泥浆体系研究[J].石油钻采工艺，2007， 29(3):83-85.

[4]刘铮,张宏军.复合纤维水泥浆体系在川东北钻井承压堵漏中的应用[J].钻采工艺，2007， 30(6)：116-118.