提高大港油田调整井固井质量研究与应用

付家文，孙勤亮，林志辉，王贵富，郭鸣，齐奔，刘文明，夏宏南

（1.长江大学石油工程学院，湖北荆州434023；2.中国石油集团渤海钻探第二固井公司，天津300280；3.中国石油集团渤海钻探工程有限公司工程技术研究院，天津300280）

提高大港油田调整井固井质量研究与应用

付家文1，2，孙勤亮2，林志辉2，王贵富2，郭鸣3，齐奔2，刘文明2，夏宏南1

（1.长江大学石油工程学院，湖北荆州434023；2.中国石油集团渤海钻探第二固井公司，天津300280；3.中国石油集团渤海钻探工程有限公司工程技术研究院，天津300280）

大港油田由于长期高压注水开发主力油层，地层越来越复杂，断块破碎、非均质特性、断层遮挡和局部注采不平衡，原有的地层压力系统已遭到严重的破坏，给钻井和固井都带来了巨大的困难，使得调整井固井质量难以保证。为了建设单位后续油气层的开采的需要，将二界面固井质量作为考核固井质量的重要指标，使得固井面临的形势越来越严峻。因此，开展了以提高界面胶结质量为目的的配套固井技术研究。通过应用纤维清洁井眼技术、钻井液性能调整技术、冲洗型加重隔离液技术和中浅井冬季固井配浆水保温技术等；同时应用了防漏防窜水泥浆技术，使得一、二界面胶结质量大幅度提升，为油田开发提供了技术支撑。

调整井；隔离液；水泥浆；二界面；固井质量

大港油田经过50多年的开发，调整井区块已经进入高含水开发阶段，为了满足油田开发增储上产需要，在港西、港中、港东、枣园、王官屯、自来屯、孔店、羊三木等老油田经过了多次加密，钻了大量的调整井。由于长期高压注水开发主力油层，加上地质复杂，地层非均质特性，断块破碎、遮挡和局部注采不平衡等因素，造成了原有的地层压力系统遭到了严重的破坏，在同一井筒内形成了高压层、低压层和高低压互层的现状，给钻井和固井带来了巨大的挑战。多年来调整井固井质量优质率很低，直接影响了油田产能建设。因此，建设单位将固井二界面优质率作为考核固井质量的重要指标[1]。

1 主要技术难点

1.1 地质复杂

大港油区位于黄骅储集凹陷，属曲流河相沉积带的断块油田，地质结构比较复杂，断块破碎，非均质岩性较为普遍，地层中存在裂缝、特殊岩性（玄武岩、石膏层、煤层等）、地层倾角、断层遮挡、高低压并存等。玄武岩岩质疏松易坍塌，石膏层易溶解，生物灰岩和煤层承压能力低，先天性缺陷造成了钻井过程中井漏、溢流、卡钻等事故频发，固井同样面临巨大挑战。

1.2 多压力系统

油田调整井区块经长期注水开发，已经进入高含水开发阶段，局部注采不平衡，原有的地层压力系统已遭到严重破坏，产层原始压力下降，地层严重亏空，注水井周围压力迅速升高；纵向上形成高压层、低压层和常压层并存的多套压力系统。同一裸眼安全窗口窄，漏失层与高压层间距小于300 m～500 m，漏失与溢流的当量泥浆密度差在0.02 g/cm3～0.10 g/cm3。因此，钻井过程中井涌、井漏时有发生，固井中防漏和压稳两个矛盾难以很好解决。

1.3 油水关系复杂

大港油区部分区块，储层密集，层间距小，而且油水关系复杂，导致层间有效封隔困难。如港西、王官屯、枣园等特殊区块，层间距在1 m～5 m，层间压力系数不均衡，多年的注水开发层间已经发生窜流，有时会引发油气侵、水侵等问题。

1.4 井身结构简化

在国际油价低迷大形势影响下，建设单位大量缩减投资，将三开井改为二开井，因此，裸眼井段越来越长。同一裸眼井段包含砾岩易漏层，断层裂缝，玄武岩、盐膏层、灰岩等特殊岩性，加上注水引起的高压水层的影响，致使钻进过程中事故复杂率明显增多。

2 影响固井质量因素

2.1 钻井液性能的影响

大港油田钻井液主要有硅基钻井液、聚合物钻井液、抑制性钻井液、盐水钻井液等四种，使用最广泛的是聚合物钻井液和硅基钻井液两种，虽然两种体系具有絮凝、携砂能力强等优点，但也存在泥饼造壁和抗钙能力弱的特点[2，3]。一般钻进至下部井段，为了加强抑制性，往往忽视了泥饼护壁能力，使深井或长周期井井壁附着的泥饼虚厚，影响了固井二界面的胶结质量。根据研究表明，水泥胶结强度与泥饼厚度的关系曲线（见图1）。从图1可以看出，无泥饼存在时，胶结效果好，当泥饼形成时，无论多薄，胶结强度都会降低。

图1 界面胶结强度与泥饼厚度的关系曲线

2.2 井下复杂工况的影响

随着长期的滚动开发，调整井区块地层日益复杂化，压力系统紊乱，加上井身结构简化等因素影响，导致钻、完井过程中复杂事故率逐年递增。对2010-2013年钻完井复杂率的统计（见表1）。

长期注水开发导致钻井过程中经常发生井涌、溢流、井漏、坍塌、掉块等复杂现象，长期处理复杂过程又形成了“大肚子”井眼。不规则的井眼，使得洗井排量难于选择，“大肚子”死角处泥浆很难清洗干净；经过长时间堵漏处理的井眼，在壁上附着大量的堵漏材料，泥饼质量差[4，5]。因此，严重影响固井二界面胶结质量。

表1 钻完井复杂率统计

3 技术对策

近年来，各油田建设单位为了增储上产的需要，对固井质量提出了更高要求，不仅考核固井一界面质量，而且也考核二界面质量，特别是将二界面优质率进行了量化考核。因此，开展了以“提高固井一、二界面胶结质量”为目的的配套工艺技术研究，研究成果在1 000多口井中进行了应用，取得了良好效果。

3.1 提前停注、泄压

在即将开钻的调整井断块，对周围300 m内有影响的注水井，提前停注泄压，注水井停注的剩余压力不大于2 MPa。一方面可加快钻井速度，减少井下事故和复杂；另一方面给固井营造相对静态环境，从而有利于一、二界面胶结质量的提高。

3.2 纤维清洗井眼

为了提高界面胶结质量，将一定尺寸的纤维配置于钻井液中，通过循环洗井清洁井眼，提高顶替效率。充分利用纤维的高悬浮性混入到钻井液中形成网络结构,从而成倍地增加钻井液的携岩携砂能力，通过洗刷、挠动“大肚子”处的死泥浆和虚泥饼，起到清洁井眼的作用。

纤维清洁井眼技术主要应用于一些复杂井和长裸眼段深井的井眼清洁和净化（见表2）。采用19 mm长ALS纤维进行携砂作业时，先将钻机循环系统滤网拆除，在钻井液中加入0.3%的纤维，进行循环洗井。从振动筛返出的情况，纤维混入钻井液入井后，通过循环能较好包裹沉沙及掉块，说明纤维清洁井眼技术能有效地清洁井眼。

表2 纤维携砂洗井

3.3 钻井液性能改性处理技术

固井前对钻井液性能优化和调整是提高界面胶结质量的重要环节。其方法是在钻井液中加入一定处理剂，提高pH值到一定值后钻井液将增稠，其扰动性能也增强了，因此，在循环洗井过程中剪切井壁上的虚泥饼能力大大提高，从而可以实现有效携砂和清洁井眼（见表3）。如段38-30井pH值由9提到11后，目的层段二界面固井优质率大大提高（见表4）。

表3 钻井液性能优化性能调整

表4 不同钻井液pH值固井质量对比

3.4 振动固井技术

主要在套管串上的浮箍、浮鞋之间安装一个剪切旋流振动器，以固井液为动力源，带动叶栅旋转，并产生径向振动脉冲，带动1 000 m～1 500 m套管产生振动。因此，在循环洗井和替浆过程中提高固井液的流变性，达到清洗井眼、强化紊流替浆效果和改善环空水泥石均匀性能等目的，从而有效地提高界面胶结质量。应用情况（见表5）。

表5 振动固井技术应用情况

3.5 冲洗型隔离液技术

为了提高界面胶结质量，采用冲洗型隔离液，提高界面清洗效果，同时也利于平衡压力设计。配方：悬浮剂+加重剂+冲洗剂+5 mm纤维+水。特别是对于密度高于1.50 g/cm3的硅基钻井液、抑制性钻井液，使用冲洗型隔离液，效果更好，有利于改善固井一、二界面胶结质量。

3.6 配浆水保温技术

大港油田处于渤海湾地区，冬季温度接近零度，每年冬季天气温度下降时，固井质量也急剧波动，分析主要原因是水温降低之后混配的水泥浆水化速度放缓，凝固时间增长，水泥浆体系防窜性能减弱所致。因此，在中、浅井固井时天气温度降低对固井质量有一定影响。为了改变这一现状，通过室内配水车间安装加热系统和水罐运输车安装保温套等措施，保证固井用配浆水出厂前水温保持25℃左右，施工之前配浆水温度保持在15℃以上，扭转了每年寒冬季节由于气温变冷对固井质量的影响。

4 优选防窜、防漏水泥浆体系

针对大港油区调整井井下情况复杂、多压力体系并存、油气活跃等特点，采用防窜、防漏水泥浆体系。水泥浆领浆配方：G级水泥+降失水剂+防窜剂+弹塑剂+5 mm纤维+减阻剂+调凝剂+消泡剂（见图2）。

图2 水泥浆静胶凝强度曲线图

由图2可以看出：该水泥浆体系性能对井温和密度变化影响不明显，强度发展快，10 h的抗压强度达到12 MPa，静胶凝强度过渡时间为8 min，属于强防气窜水泥浆体系。

5 现场应用

2014年以来，通过纤维清洁井眼技术、固井前钻井液性能改性技术、冲洗型加重隔离液技术和中浅井冬季施工配浆水保温技术等技术的应用，并结合防窜、防漏水泥浆体系的优化等，大港油区调整井固井质量有了显著提高。截止2016年，固井一、二界面优质率分别达到了82.71%和69.43%，较2013年一、二界面优质率分别提高了19.46%和27.67%（见表6）。

表6 2014-2016年固井质量统计

6 结论

（1）采用硅基钻井液完钻的井，固井前通过加入一定处理剂，提高钻井液的pH值，有利于提高固井一、二界面胶结质量。

（2）通过在钻井液或冲洗液中加入一定尺寸的纤维循环洗井，有助于清除泥饼和提高携砂能力，从而有效清洁井眼。

（3）在冬季气温比较低情况下，采用固井配浆水加热保温技术有利于提高中、浅井固井质量。

［1］杨智光，程艳，和传键，等.大庆调整井固井技术研究与应用［C］.2004年固井技术研讨会论文，2004：261-278.

［2］周英操，杨智光，肖志兴，等.大庆油田调整井固井技术及应用［J］.大庆石油学院学报，2004，（6）：11-13.

［3］姚晓.调整井固井水窜的根源分析及现行防窜技术评析［J］.钻井液与完井液，2001，18（5）：13-16+20.

［4］楚广川，朱骏蒙，齐光峰，等.缅甸Pyay油田复杂地层防漏防窜固井技术［J］.石油钻探技术，2009，37（1）：62-64.

［5］钟福海，宋元洪，费中明，等.缅甸D区块窄密度窗口防漏防窜固井技术探讨［J］.钻井液与完井液，2010，27（5）：61-64.

Research and application of improving cementing quality of adjustment well in Dagang oilfield

FU Jiawen1，2，SUN Qinliang2，LIN Zhihui2，WANG Guifu2，GUO Ming3，QI Ben2，LIU Wenming2，XIA Hongnan1
（1.College of Petroleum Engineering，Yangtze University，Jingzhou Hubei 434023，China；2.No.2 Cement Company BHDC，Tianjin 300280，China；3.Institute of Engineering and Technology，BHDC，Tianjin 300280，China）

Due to the Dagang oilfield development of the main oil reservoir through longterm high-pressure water injection,the layers became more and more complex,and the fault block fragmentation,heterogeneity,fault block and local injection production imbalance.Moreover,the original pressure system has been seriously damaged,brought great difficulties to the drilling and cementing,which was difficult to guarantee the cementing quality.In order to achieve the need of oil and gas exploration in the future,the second interface cementing quality was an important index to evaluate cementing quality,the cementing situation has became more and more serious.So,we carried out the research of cementing technology to improve the interface bonding quality.Through the application of fiber hole cleaning technology,drilling fluid performance adjustment technology,flush type weighting spacer tech－nology and shallow well cementing in winter with water insulation technology etc,at the same time,the technology of leak proof and anti channeling cement slurry has been used to improve the quality of the first and second interfaces.

adjustment well；spacer fluid；cement paste；two interface；cementing quality

TE256.6

A

1673-5285（2017）06-0046-05

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.06.010

2017－04-26

2017－05-19

付家文，男，高级工程师，1998年毕业于西南石油大学石油工程专业，渤海钻探第二年固井公司副总工程师兼研究所所长，邮箱：491165870@qq.com。