盐膏层固井技术探讨

总结了国内外目前的盐膏层固井技术，分析了盐对水泥浆稠化时间、水泥石强度、水泥浆流动度的影响及含盐水泥浆的冲蚀特性，明确了盐膏层固井要解决的问题。     

膏盐层固井水泥浆技术

使用常规水泥浆固膏盐层,由于水泥石与地层胶结质量差,易造成层间窜流,膏盐层水化而引起地层蠕变,产生巨大的地层应力使套管变形,甚至发生套管挤毁或错断,缩短油气井使用寿命.华北石油田钻井工艺研究院研制出了抗盐系列Ⅲ型(ZJ-3、ZK-3、ZH-3)和Ⅳ型(ZJ-4、ZK-4、ZH-4)油井水泥外加剂,并开发出了相应的抗盐水泥浆体系.Ⅲ、Ⅳ系列油井水泥外加剂具有优良的抗盐性能,ZJ-3能抗18%的盐水、ZJ-4能抗26%的盐水;可有效地降低水泥浆失水量至50mL,并具有稳定的缓凝作用,缓凝剂加量和稠化时间的线性关系优良,稠化阶段过渡时间曲线呈直角;该外加剂能满足1000～6000 m、井温为50～160℃的各种类型、各种水质的油气井固井施工.该抗盐水泥浆体系已在华北油田推广使用,固井质量全部优质,其中家59井膏盐层固井获明星工程奖,该井现已生产运行1年以上没有发生问题.     

高压盐层固井水泥浆研究

针对高压盐层的油气井固井特点．注水泥时常采用高密度含盐水泥浆。以颗粒分布原理为基础，优化出加重材料BCW-3S和BCW-1S；采用优化出的加重材料和抗盐的外加剂配制出了含盐及不合盐的、最高密度可达2．6g／cm。的高密度高性能水泥浆。该水泥浆在淡水和含15％NaCl的情况下均具有较低的失水、较好的流变性能和沉降稳定性等性能，凝固水泥石具有较高的强度。适用于高压盐层油气井的固井施工。     

丘陵复杂断块油气田固井配套技术

丘陵油田要建成国际一流水平的油田，固井工程质量显得尤为重要。经过５年的固井技术实践，目前的固井一次合格率１００％，优质率９３．１８％。本文概述了丘陵复杂断块油气田的地质特征和固井特点，分析了诸因素与固井质量的关系，总结了低压易漏复杂井固井配套技术。     

深井厚盐层固井工

长期以来在盐岩层段注水泥总受一些技术性的限制，深井厚盐层固井就更困难，其结果往往造成所下套管被高塑性地层挤毁或水泥与地层之间的胶结不良而造成巨大的经济上的损失。本文针对深井厚盐层的井底温度高，蠕变性强等特点，从水泥浆体系套管强度，顶替效率等方面着手，提出了一套对付蝇厚盐层的措施，在超过５０００ｍ的深井厚盐层固井方面取得了突破，经济效益显著。     

华北油田复杂井固井技术

针对华北油田二连阿南，哈南高压注水采油区块和冀中潜山深井区块固井难度大和固井质量差等问题。华北石油管理局钻井工艺研究院在二连地区采用早强，膨胀和低失水水泥浆，并配合使用套管外封隔器，两凝固井工艺技术。解决了低温高压注水调整井固井作业中存在的问题，提高了固井质量；在冀中地区采用低密度，高强度，零析水，成膜型降失水水泥浆，配合采用双压双凝固井工艺技术，有效防止了井漏，油水互窜等井水复杂事故，提高了固井质量。早强，膨胀和低失水水泥浆低温早强，失水量小于200mL，在凝结过程中能产生有效膨胀，初凝和终凝时间较短，能有效防止气窜及油水互窜，成膜型降失水水泥浆失水量小于100mL，密度和稠化时间易调；有机塑性高分子胶粒在水泥凝结过程中由于被压缩而微膨胀，能有效补偿水泥石孔隙压力，达到防窜，改善水泥石韧性和变形能力的目的。     

深井厚盐层固井工艺

长期以来在盐岩层段注水泥总受一些技术性的限制，深井厚盐层固井就更困难，其结果往往造成所下套管被高塑性地层挤毁或水泥与地层之间胶结不良而造成巨大的经济上的损失。本文针对深井厚盐层的井底温度高，蠕变性强等特点，从水泥浆体系套管强度、顶替效率等方面着手，提出了一套对付深井厚盐层的措施，在超过５０００ｍ的深井厚盐层固井方面取得了突破，经济效益显著。     

三元共聚物抗盐降失水剂在塔河油田石炭系盐层固井中的应用

塔河油田石炭系盐层分布广泛,以纯岩盐为主,埋深在5100～5400 m之间.由于井深,井底温度高,石炭系盐层蠕动能力很强,在未下套管的裸眼中,导致盐层井段水泥浆封固质量较差,并存在不同程度的套管变形或挤毁现象,造成许多井没有完成地质任务. 研究评价了三元共聚物降失水剂DZJ-Y及其优化含盐水泥浆体系.结果表明,三元共聚物降失水剂具有良好的抗盐能力,在饱和盐水条件下能够较好地控制水泥浆失水.在塔河油田T914井φ 244.5 mm/φ 250.8 mm组合技术尾管固井取得成功,盐层段固井质量为优质.现场应用表明,抗盐水泥浆体系具有良好的流动性,失水控制良好,稠化时间可调;水泥石强度普遍较高,有利于提高水泥环的胶结质量;该水泥浆浆体均很稳定,没有析水和沉降;API失水量低,且能产生微膨胀,有助于提高固井质量.该抗盐降失水剂有效地提高了塔河油田石炭系盐层井段固井胶结质量.     

浅层稠油井固井技术

南阳油田的浅层稠油分布面积大,深度一般为200～1000 m,常温下稠油粘度为9050～52000 mPa·s,钻井中井漏、井壁坍塌时有发生,钻井液密度难以控制,固井合格率一直在80%左右,优良率不到60%,固井质量严重影响了油田的产能建设和合理开发.经过对浅层稠油井固井技术的研究、试验,形成了一套适合于浅层稠油井固井的工艺技术措施和水泥浆体系.一般情况下,采用密度为1.90 g/cm3加砂双凝水泥浆体系,该体系性能满足了稠油井低温固井、后期高温注蒸汽开采作业的特殊要求;在30 ℃左右时,长段水泥浆稠化时间控制为90～120 min,短段为50～60 min,失水量小于50 Ml.经现场应用表明,该体系在南阳古城和井楼地区共固稠油井70余口,平均井深为400 m,水泥浆全部返至地面,固井质量合格率达96%,优良率达82%,取得了好的效果.     

提高海26区块侧钻井固井质量工艺技术

辽河油田海26区块侧钻井固井质量差,油井寿命短.分析认为影响侧钻井固井质量的主要因素环空间隙小、套管不居中、注水泥顶替效率不高等.为此,提出了提高固井质量的一系列技术措施:优选出合理的环空间隙,并利用扩孔技术增大环空间隙,采用双胶塞复合碰压固井技术,优化套管扶正器安放位置及其间距,研制新型配套的固井工具,提高套管居中度和水泥顶替效率.该技术措施在海18-4C井、海稠7-27C井和海稠7-25C井等20口侧钻井进行了应用,固井成功率100%,固井质量大幅提高,侧钻井寿命提高了近两倍.     

哈萨克斯坦滨里海盆地巨厚盐膏层固井技术

哈萨克斯坦滨里海盆地Sagiski区块在盐间和盐下都有重大油气发现。但是,该区块巨厚盐膏层分布广泛,盐膏层井段容易产生溶蚀、蠕变,导致井眼不规则,从而在固井过程中固井顶替效率低,水泥浆不能完全充满环空,不能形成整体高强度的水泥环,使套管受到非均匀的外挤载荷(点载荷),致使套管发生变形甚至挤毁。此外,盐层的溶解会对水泥浆性能产生影响,使水泥浆稠化时间延长,影响水泥石强度的发展,严重影响固井成功率和固井质量。通过室内试验,优选出了FSAM-J优质抗盐降失水剂及配套的抗盐外加剂,配制了半饱和盐水水泥浆体系,其性能评价试验结果表明,该水泥浆体系具有流动性好、早期强度发展快、稠化过渡时间短等优点。应用该水泥浆体系,成功封固了Tasw-1井超过1 800 m的巨厚盐膏层,固井质量良好,为揭开盐下油气层提供了保障。     

阿姆河右岸B区块盐膏层固井技术及应用

土库曼斯坦阿姆河右岸B区块的深部地层分布有巨厚盐膏层,在钻井过程中会发生盐层段井径扩大和石膏层段缩径、甚至出现盐岩的塑性流动,挤毁套管等复杂情况,给钻井和固井施工带来了严重的威胁.文章在分析盐膏层的特点和对固井工程产生的危害的基础上,着重论述盐膏层固井的工艺难点、措施,并简要介绍了San-21井盐膏层固井的施工情况.     

顺南井区高温高压防气窜尾管固井技术

顺南井区井温超高,地层压力系统复杂,气层异常活跃,防气窜固井难度大,导致固井质量不合格。为解决气体窜通和水泥石高温强度衰退的难题,开展高温高压防气窜固井优化研究。通过优化外加剂,得到了新型胶乳液硅防气窜水泥浆体系。研究结果表明,用粒径为0.18、0.125或0.09 mm的硅砂复配,能够克服178℃下水泥石高温强度衰退的难题;胶乳水泥浆体系加入液硅后,防气窜能力增大;加入纤维可以使水泥石弹性模量降低48%,抗冲击性好;水泥浆呈直角稠化,具有较好的防气窜能力。优化前置液结构,使用加重隔离液技术实现低速紊流顶替。为防止水泥浆失重导致气层不稳,替浆后反循环洗井并尽快进行环空憋压,实现以快治窜。同时,配套抗高温气密封固井工具与附件,以保证防气窜固井质量。顺南井区φ177.8 mm尾管防气窜固井质量得到良好改善,为该工区高温高压防气窜固井提供重要的技术支撑。      

哈萨克斯坦盐上井固井技术研究

中石化哈萨克斯坦阿特劳州Myentek和sazankurak油田具有地层易漏、浅层气活跃、盐上层渗透率高等特点,固井施工险高,质量难以保证.通过对气窜水窜机理的研究,利用非渗透交联技术和颗粒级配理论,优选出了以漂珠微硅为复合减轻荆、胶乳、膨胀剂为防气窜剂的低密高强非渗透防气窜水泥浆体系,密度可控制在1.20～1.45 g/cm3.开发了新型上拉式刚性、柔性自动灌钻井液浮箍.并根据该地区地层压力地层特征,通过固井施工压力系数的计算和监测预测技术,最终形成了哈萨克斯坦盐上井固井配套工艺技术.在该地区35口井中运用,固井质量合格达94.28%,基本解决了该地区固井存在的难题.     

玉门油田水平井固井技术

针对玉门油田水平井开发、多级压裂的作业特点,以建立长期有效的层间封隔为目标,通过开展固井材料、水泥环失效分析和固井工艺技术研究,开发了驱油前置液、增韧防窜水泥浆、水泥环完整性评价等固井技术。通过工艺配套和材料集成,形成玉门油田水平井开发固井技术。2015年以来,在玉门油田完成全部水平井固井应用7井次,固井一次合格率为100%,优质井4口。已投产的3口水平井,压裂后平均含水率在30%以下,比同区块的井位明显降低。该技术还在玉门油田小间隙固井推广使用8井次,固井优质率达到了75%。水平井固井技术取得了良好的应用效果,该项技术具有广阔的市场应用前景。      

家3-21X井仿生固壁钻井液技术

家3-21X井位于华北油田高家堡构造西北部家3断块,该井含有多个断层,在沙河街组含有大段盐膏层,出现过不同程度的井垮、井漏、缩径、电测遇阻甚至卡钻等复杂问题。为此提出了在原复合盐钻井液配方基础上引入仿生处理剂,以增强井壁稳定,同时添加NaCl,以抑制盐岩溶解的思路,并开展了室内配方优选和评价实验,形成了仿生固壁-复合盐钻井液体系。结果表明,该体系抑制性好,对复合盐岩屑的回收率高,其中盐膏岩的回收率达85%,膏泥岩的回收率达95%,较原体系明显提高;室内加入0.6% CaCl2污染,钻井液流变性能变化不大,综合性能易于调控。该体系在家3-21X井应用,井壁稳定效果好,平均井径扩大率降低幅度达62%,施工周期缩短。     

胶乳水泥浆体系在酒东区块尾管固井中的应用

玉门油田酒东区块的井尾管固井质量一直不理想,已成为制约该油田发展的瓶颈。胶乳水泥浆因其具有良好的稳定性、流变性和防窜性等特点,在国内外得到了广泛应用。2010年通过分析酒东区块的地质资料和固井技术难点,决定在该区块应用该体系,优选了适合该区块的胶乳水泥浆配方,研究了其性能及配套的固井工艺措施。全年采用胶乳水泥浆进行尾管固井13次,得到的应用效果为固井合格率为100%,优质井为7口,声幅测井结果表明,优质段长所占比例为56.5%,固井质量较以往得到了大幅度提高。     

提高王南沟区块固井质量技术研究

王南沟区块是安塞油田近几年勘探开发的重点。针对该区块目的层含油水层、底水油藏、原油伴生气和地层压力不平衡而严重影响封固段固井质量的问题,研制成功了GJR早强、降失水水泥浆体系,突出早强、微膨胀和触变性,适当放宽降失水控制。已固井300口,固井一次合格率100%,优质率90.6%。     

杭锦旗区块漂珠-氮气超低密度泡沫水泥固井技术

为解决杭锦旗区块固井井漏难题,实现水泥浆一次安全上返形成完整水泥环,提高固井质量和保证井筒的完整性,开展了漂珠-氮气超低密度泡沫水泥固井技术研究。在漂珠低密度水泥浆体系中充入氮气,并加入发泡剂和稳泡剂,形成了高压充氮气发泡工艺,设计了密度为1.15~1.20 kg/L的漂珠-氮气超低密度泡沫水泥浆;自主设计研发了机械注氮设备,配套了现场节流加回压装置,形成了超低密度泡沫水泥浆控压防漏固井技术。该固井技术在杭锦旗区块5口井技术套管固井中进行了应用,水泥浆均一次性安全上返。其中,JPH351井井下泡沫水泥浆平均密度为1.15 kg/L,封固段长2 800.00 m,固井质量优良。研究与应用结果表明,漂珠-氮气超低密度泡沫水泥固井技术可以解决杭锦旗及类似区块低压井固井漏失难题。