米桑盐膏层固井水泥浆探究

张国光

摘 要：和其他的项目相比，油田工程中的固井作业不仅施工难度大，而且还需要投入大量的人力与物力。就以伊拉克米桑油田为例，由于该油田所处的地层中的盐膏层较厚以及安全压力窗口过小，且存在高压盐水层，固井过程中溢流和漏失风险均较高，而这些问题最有效地解决方法除了施工工艺外，就是调制出最为合适的水泥浆。文中简要地论述了高压盐膏层固井工程中的难点，并通过繁杂的科学实验制作出最为合适的高压盐膏层固井水泥浆，旨在为油田的正常生产提供保障。

关键词：高压盐膏层;固井;水泥浆;探究

0 引言

根据对伊拉克米桑油田已完成井的调查的结果显示，大多数的盐膏层固井作业普遍存在着固井质量差的情况，这些情况主要体现在正常的生产作业过程中会出现净漏、井口高压、套管挤毁等问题。而提高盐膏层固井质量就是解决这些问题最好的办法，因此需要结合实际情况配制出性价比最合适的水泥浆，这样既可以解决油田生产问题，同时还可以节省成本投入。

1 设计中的难点

首先，地层中盐含量过高会给水泥浆的稳定性造成破坏，经过长期的实践与科学实验之后得出，盐能够破坏水泥浆里的大分子结构，并造成降失水剂的功能变弱;同时在双层压缩的环境下分散剂的效果也因为盐而大打折，导致水泥浆的流动性变差，给正常的固井作业造成影响;其次，为了解决地层压力过高的问题，提高固井施工作业中的顶替率，就需要配制大量高密度的水泥浆作为固井材料;第三，在符合水泥浆密度值的基础上，因为加重剂的添加比例过大导致水泥浆的胶结情况大幅度降低。最后，由于压力窗口小，且存在高压盐水层，对水泥浆的防漏失要求更高。

2 实验部分

2.1 外加剂的选择

2.1.1 水泥的选择

目前米桑油田在油井的施工作业中所使用的水泥具有良好的稳定性，而且在与外添加剂进行配伍时所产生的效果也十分明显，将该水泥和我国的某克级水泥进行比较话，可以发现该水泥不仅具备较高的强度之外，所需要的水量也比正常使用的水泥要少，此外在采购上所使用的时间和路程也相对较短，因此具有较高的性价比。

2.1.2 加重材料的选择

为了提升水泥浆的质量并控制好水泥浆的密度，就需要运用添加介质颗粒的方式增加水泥浆的比重。加重剂的粒径直接影响水泥浆的性能，在加重剂筛选过程中，我们首先选择了粗颗粒的铁矿粉，虽然添加了加重介质之后的水泥浆在流变性上有着明显地提升，但是其缺点也是比较明显的，那就是稳定性能不太理想，抗压的效果也比较差[1]。而采用颗粒直径较小的加重介质时，虽然会让水泥浆的流变性变差，而且配制水泥浆时的难度也变得更大，但制作成功之后的水泥浆有着出色的稳定性能，而且抗压的强度也相当出色。

根据米桑油田固井设计水泥浆流变和强度要求非常高，所以在经过实验后选择颗粒的直径为200目和1200目这两种赤铁矿粉互配，并要求200目和1200目铁粉粒径相对集中，控制好加重介质与水泥之间的比值，使水泥浆在保持较低流变数据的情况下，实现较高的抗压强度和稳定的浆体性能。

我国唐山产的赤铁矿矿粉密度和粗细程度，与油田油井施工项目的要求高度吻合，而且对于水量的需求较少，因此具有较高的性价比值。因此按照油井施工项目的需求标准，选择出这两种材料作为加重介质。

2.1.3 抗盐降失水剂的选择

C-G90抗盐降失水剂和其他的类型的抗盐降失水剂有着明显的不同，C-G90抗盐降失水剂作为多元共聚物，它能够在其他共聚物里引入分散性能优越的磺酸盐基团，所以它在实际运用的过程中有着明显的抗污染与耐盐性质。此外，C-G90抗盐降失水剂加入水泥浆中之后，可以让水泥浆的流变性变得更好更稳定性。值得注意的是，在使用的过程中（例如矿化水、海水，以及各饱和盐水等）的API失水必须控制在60mL的范围以内[2]。

2.1.4 抗盐分散剂的选择

分散剂通俗地说就是一种特殊结构的凝胶体，把分散剂加入水泥浆中之后搅拌均匀，就能够把水泥浆内的水泥颗粒变得更加分散，这样就能够有效地降低水泥浆本身的剪切应力，让水泥浆能够保持长时间的流动状态。因为水泥浆里含有很多的杂质，而这些杂质里的盐分会给分散剂的使用效果造成较为严重影响。在破坏水泥浆结构的同时也大大减少了水泥浆的流动性能，导致油田固井施工作业无法顺利地进行。在经过长期的实践与多次的实验之后，终于优选了一种聚羧酸类分散剂C-F44。该种抗盐分散剂在进入水泥浆之后可以在较短的时间内破坏盐的内部结构，在提高水泥浆流动性能的同时和其他的外加剂有着良好的相容性。

2.2 配方设计

按照以上关于高压盐层固井水泥浆性能的分析与介绍之后，选用了高效的抗盐外加剂，再选择半饱和盐水进行配置水泥浆，并控制好配重介质的量，具体的内容如下：首先是“G”级水泥浆+100%的赤铁矿粉（1：1）+2%分散剂+5%失水剂+0.4%消泡剂+0.1%缓凝剂+20%工业盐[3]。如表1所示。

从这些得到的数据是可以了解到高密度水泥有着出色的性能，完全满足高压盐层固井水泥浆所需要的标准。通过多种配比的方式把水泥浆的比例值调整为2.40g/cm3，2.35g/cm3，2.30g/cm3。然后再和实验数据的内容以及稳定性能进行比较，可以得出水泥浆的密度比例在2.35g/cm3的时候，调配好的水泥浆的性能是最为合理的，而且自由水高度接近0，水泥浆密度差为<0.03g/cm3。满足水泥浆性能要求的前提下，能有利于降低井底当量。

3 现场运用

3.1 基础数据

AGCN-61H是四开定向井，该井所使用的钻头为244mm，

实际钻井深度为2900m。在该井的三开定位置处的泥浆密度值为2.28g/cm3，在钻井时并未出现复杂或者异常情况，固井方式所使用的是双级固井模式[4]，分级箍位置为上层套管鞋以上200m，二级固井为重叠段。

3.2 一级固井配方与性能

①领浆：领浆：OMAN“G”级水泥150g+赤铁粉150g+

分散剂2.5g+消泡剂0.5g+缓凝剂5g+盐8g;②尾浆：尾浆：OMAN“G”级水泥150g+赤铁粉150g+分散剂2.5g+消泡剂0.5g+缓凝剂2.5g+盐8g;③配方性能：失水量为65mL，泥浆体的稠化时间长度可以进行即时调整，因此不会发生稠化时间不足或者其他的情况;过渡所需要的时间不多，通常会以直角的方式进行稠化。泥浆体的整体质量符合项目使用的标准，能够适用于高压盐膏层井的施工作业需要。

3.3 施工结果

在完成施工过程之后需要等待48～72个小时的时间，随后再对固井工程的质量进行全方位地测试，得出的结果是电测质量为优。

4 结语

综上所述，要想保障米桑油田盐膏层固井工程的质量和可靠性，除了要做好基础的施工措施之外，还需结深入到现场了解情况，再运用科学的方式来提高水泥浆的性能，实现水泥浆在高盐、高压、低返速情况下的和地层及套管的胶结，这样才能够提高盐膏层固井的质量，避免在开发过程中出现套管挤毁、井口带压的情况，为油田的稳产高产开发提供保障。

参考文献：

[1]贺健，张长保，蒋立宏，etal.榆东区域盐膏岩层固井技术研究[J].辽宁化工，2019，048（005）：448-450.

[2]蒋建乐，范灵琼.土库曼斯坦W构造首口定向探井W-21井盐膏层高密度钻井液固井实践[J].中国石油和化工标准与质量，2018，38（18）：182-184.

[3]楊祖富，岳哲，牛路超.提高吐哈油田盐膏层加底水固井质量的技术[J].化学工程与装备，2020，No.276（01）：72+ 100-101.

[4]邢忠玺.异常高压盐膏层侧钻实践与研究[J].中国石油和化工标准与质量，2019，039（001）：134-135.