1、提高固井質量方法淺析葉志富(中國石化勝利油田東勝精攻石油開發集團股份有限公司，山東 東營，257000）摘要：固井作業是一次性工程，一般難以補救，即使補救也無法達到封固合格，造成不必要的經濟損失。本文基于固井實踐經驗，通過對勝利油田的太平油田、東風港油田以及蒙古宗巴音油田固井的跟蹤分析，找出影響固井質量的主要因素，通過使用鎖水抗竄水泥外加劑、提高水泥漿密度和稠度、降低水泥漿失水量等手段，并加強過程監督管理，探索出提高固井質量的有效方法，有效地提高了固井質量，取得了滿意的效果。關鍵詞：固井；水泥漿；密度；稠度；失水量1 問題的提出長期以來，對于淺層地層疏松、儲層發育、井涌井漏的油井，太平油田目的

2、層為館陶組，為一套河流相沉積地層：塊狀礫狀砂巖、含礫砂巖、細砂巖、粉砂巖夾泥巖組合。由于砂巖埋深淺，膠結疏松，儲層物性好，平均孔隙度為33.4，滲透率為3761×10-3m2，在鉆井工程中因為砂巖過于松散而擴徑。本區油層主要集中在館陶組下部，與大套水層相鄰。該區因地層疏松，鉆井容易造成井徑擴大，且儲層發育，滲透率高，水泥在凝固過程中容易因失水造成體積縮小，影響固井質量。另外，由于相鄰水層多，容易造成水竄而影響開發，不得不在水層與油層之間采用管外封隔器以防止水竄。但管外封隔器因諸多因素而影響應用效果，如井徑、隔層厚度，油水間互層，上油層下水層等。長期以來，該區域的固井質量一直比較差。如

3、沾194井是常規水泥漿固井（如圖1），在油層段與水層段之間加了一個封隔器，固井質量評價為第一界面合格，第二界面不合格。據統計，2001年度完成的22口井，固井油層第一界面的合格率為89.6%，油層第二界面的合格率為68.8%。1.2 東風港油田東風港油田在鉆井過程中，有時會遇到井漏等復雜情況，給固井帶來了困難，如車40-25-25井，完鉆井深2770米，完鉆電測時遇阻并發生漏失，井隊下鉆通井至637.74米遇阻后開始劃眼，經過10天時間的多次劃眼和處理堵漏，井漏得到控制。整個過程共漏失泥漿近300方，劃眼造成井徑擴大嚴重，呈“糖葫蘆”井眼。又如車408-7井，該井下套管完開泵蹩泵，發生井漏，不

4、能建立正常循環，經過處理，基本建立了循環，但承壓能力小，無法進行大排量循環，固井質量難以保證。1.3 蒙古宗巴音油田2004年以前，蒙古宗巴音油田的固井質量一直是鉆井遇到的主要難題之一，由于目的層井段儲層發育，當地水源礦化度高，加上當時固井設備陳舊，油層井段水泥漿平均密度達不到1.85g/cm3，如2004年鉆井4口井，固井第一界面合格率只有50%，第二界面合格率只有42.4%，嚴重地影響了該區塊的勘探和開發。2 影響固井質量的主要原因通常認為，影響固井質量的因素有井身質量、井身結構設計不合理、鉆井液性能、水泥漿體系、固井現場施工等。我們通過多年對固井跟蹤分析認為，影響固井質量的因素主要有如下

5、幾個方面： 12.1 地層因素地層特性是影響水泥環第二界面膠結質量的一個重要因素，特別是在比較活躍水層、油層井段，水泥漿凝固過程中地層流體對其進行侵污，從而影響了水泥石與地層的膠結強度。另外，對于高滲透率油氣水層，水泥漿在稠化過程中容易失去自由水，造成水泥漿粉化，體積減小并形成微間隙，從而影響固井質量。2.2 水泥漿性能水泥漿性能對固井質量起著關鍵性的作用，其中關鍵性能包括水泥漿失水量、水泥漿密度及水泥漿流變性。水泥漿的失水量過大，造成水泥凝固時自由水滲入地層，使水泥漿體積減小，從而影響固井質量。特別在中、高滲地層這種影響會更加明顯。另外，水泥漿失水量大，在施工過程中不但會造成嚴重的施工蹩泵事

6、故，而且在水泥漿經過油氣層時，水泥漿濾液與水泥顆粒大量進入油氣層，堵塞油氣通道而污染油層。水泥漿密度直接反映了水灰比的大小，水泥石在固化過程中，只需要25%的水即可，而水灰比25%的水泥漿密度達到2.3g/cm3以上，固井無法泵入。為了滿足固井要求，只能增大水灰比，但如果水泥漿密度過小，勢必增大水分流失，從而影響固井質量。水泥漿的流變性直接影響著頂替效率，實踐證明，動切力大的流體對動切力小的流體具有較好的頂替效率；流動性差會增大泵入難度，增加施工危險性，而水泥漿流動性太好，容易使水泥分層沉淀，影響封固質量。2.3 水泥石的體積收縮在水泥水化過程中，水泥熟料在與水發生化學反應后的產物的體積比水化

7、前的總體積減小，而且純水泥水化的體積收縮率可高達5%。如果不有效控制固井水泥漿的體積收縮，不可避免地導致水泥石與套管、水泥石與井壁兩個界面的膠結強度降低，影響固井質量。3 提高固井質量的主要措施針對影響固井質量的主要因素，我們采取在不同區塊、不同地層、不同井況采取相應的固井方案：3.1 在疏松高滲地層，采用鎖水劑膨脹劑水泥漿體系在太平油田，目的層為館陶組，針對該區地層儲層發育，滲透率高，水層發育的特點，選擇鎖水劑+膨脹劑水泥體系。通過對鎖水抗竄水泥體系的室內評價，以油井G級高抗水泥為試驗材料，W/C=0.44時，以配方為SK-1的加量0%3%和SK-2的加量為1.6%為基礎，作水泥石力學性能的

8、影響試驗。試驗結果見下表。實驗表明，在80養護下加入鎖水抗竄水泥外加劑的水泥漿，其水泥石韌性都有一定程度的改善。 27天的抗沖擊韌性分別提高19.6%和22.3%，抗折強度提高1821%，隨著養護溫度升高，其趨勢不變。該水泥漿體系在高溫高壓下稠度低，流變性好，具有良好的觸變性，候凝時水泥石早期強度發展快。同時其有較強的抗沖擊能力和抗折強度，能有效地避免射孔沖擊造成的水泥環裂縫現象的發生。該體系所具有的良好觸變性，避免了水泥漿在凝結過程中發生油氣水侵，有效地避免了油氣水層的干擾，明顯提高第一界面和第二界面膠結質量。另外加入適量的膨脹劑，可以有效減少水泥凝固造成體積縮小，減少油氣水竄，提高水泥環與

9、地層、套管間的膠結質量，提高第一界面和第二界面固井質量。3.2 采用高密度、低失水量、高稠度水泥漿固井水泥漿密度是固井施工過程中的一項重要參數，是影響水泥漿物理性能的基本因素，我們總結多年的現場施工經驗，在施工過程中推廣應用高密度水泥漿（1.952.0g/cm3），低失水量水泥漿（小于100ml）封固主力油層，第一界面和第二界面的固井質量明顯提高。另外，為了保證固井質量，在滿足施工條件的情況下，盡量縮短稠化時間，減小油氣水層對水泥環的侵蝕。3.3 固井過程管理控制完井過程中為了更好地保護好油氣層，提高固井質量，加強了固井施工全過程的監督，能有效避免固井過程中人為因素的固井事故，同時提高了固井第

10、二界面的膠結質量，我們主要從如下幾方面進行監控：（1）完井固井方案：由固井監督與固井公司共同商定施工方案，包括：隔離液類型的選擇與數量設計；導漿的數量與密度；水泥漿稠化時間；水泥漿失水量；油層段及非油層段水泥漿密度與數量。（2）干水泥的混配過程監督，包括：外加劑的品種選擇是否正確；數量是否加足；混配是否均勻。（3）干水泥混配的抽樣化驗，主要檢測內容包括：水泥漿稠化時間；水泥漿失水量；水泥石抗壓強度；水泥漿流動性。（4）現場施工：監控固井施工過程和水泥漿密度情況，主要控制點如下：按設計要求配制隔離液，配制的隔離液性能穩定，數量充足；低密度水泥漿的密度和數量；高密度水泥漿的密度及數量；替泥漿過程的

11、排量控制，并根據壓力變化調整替泥漿排量，避免固井事故發生；碰壓后要檢測水泥漿倒返情況，不倒返后方可常壓侯凝。4 效果分析4.1 鎖水劑膨脹劑水泥漿體系在太平油田的應用在太平地區油層井段應用鎖水劑膨脹劑水泥漿固井，同時控制失水量，固井第一界面和第二界面的膠結質量明顯提高，對油水層起到了很好的分離作用，有效地控制了油水層竄槽現象的發生，如圖2沾14-52井。固井第一界面的膠結質量均達到優質，第二界面膠結質量均達到中等以上，說明鎖水抗竄水泥外加劑有效地提高了第一、第二界面的膠結強度。圖1 常規水泥漿體系固井的沾194井 圖2 添加鎖水抗竄劑的沾14-52井通過采取上述措施，固井質量得到了明顯提高，完

12、成的26口井中，油層第一界面合格率為100%，油層第二界面合格率為94.18%，取得了非常明顯的效果。4.2 高密度水泥漿、低密度水泥漿在車西復雜井中的應用對于易漏井，采用高密度水泥漿固井能有效防止固井水泥漿漏失，并能保證固井質量，為了預防固井時發生井漏，一方面選擇具有觸變性的鎖水劑水泥漿體系，并減少了隔離液用量及低密度水泥漿量，油層封固段采用大于1.95g/cm3的水泥漿固井。另一方面根據油層分布適當減小水泥封固段長度，以減少水泥漿的液柱壓力。如在車40-25-25井現場施工過程中，在注入3方隔離液和4方低密度水泥漿后，接著諸如高密度水泥漿，密度控制在2.02.1g/cm3之間，施工過程中在

13、替泥漿前期泥漿返出量少，后來返出量正常，表明隔離液和低密度水泥漿發生了漏失，而高密度水泥漿有較好的堵漏效果，且封固質量優良，保證了固井質量。在車408-2井，在鉆井過程中油氣侵嚴重，多次發生井涌，加重至1.65g/cm3發生井漏，本井要求封固1800m，為了防止固井現場施工時發生水泥漿漏失，在非主力油層段應用粉煤灰水泥漿（密度小于1.65g/cm），主力油層段采用高密度水泥漿（密度大于1.95g/cm），并把粉煤灰水泥漿稠化時間延長，為進一步壓穩高壓層，候凝時采用環空加壓候凝。現場施工未發生井漏，固井結束30分鐘后環空加壓5Mpa候凝，36小時后測固井，固井質量第一界面、第二界面合格。在車40

14、8-7井，下完套管開泵循環蹩漏地層，固井過程中，在非主力油層注低密度水泥漿1.551.60 g/cm3水泥漿，主力油層應用高密度水泥漿（密度大于1.95g/cm3），替泥漿時泵壓升高很快，為防止蹩泵壓漏地層，把排量降至1m3/min，固井施工順利，測井后固井質量第一界面、第二界面合格，說明高密度水泥漿具有較高的頂替效率。4.3 高密度水泥漿在蒙古宗巴音油田固井中的應用在蒙古宗巴音油田固井現場施工中，通過提高水泥漿密度（油層井段水泥漿密度提高到1.95 g/cm3），調整水泥漿失水量、稠化時間、稠度等，解決了蒙古固井質量差的問題，2005年鉆井11口，第一界面合格率100%，第二界面合格率96.7%，大大提高了固井質量。4 335 結論與建議1）采用鎖水劑固井能有效防止水泥漿稠化過程中的油氣水干擾，在淺層疏松高滲地層中能有效地提高第二界面的固井質量。2)提高水泥漿密度及稠度，降低水泥漿失水，是提高固井質量的有效方法。3）固井需要加強監督管理，通過對固井全過程的監督，能有效地避免了人為因素的固井事故發生，確保固井質量。參考文獻1 楊振杰,李家芬,蘇長明; 鉆井工程固井膠結界面研究現狀 J;石油鉆探技術; 2005年06期 2 陳英,舒秋貴; 低溫微細低密度水泥的實驗研究 J;天然氣工業; 2005年12期3 楊志毅;