提高复杂断块油藏固井质量工艺技术

提高复杂断块油藏固井质量工艺技术

张相乾

中石化中原石油工程有限公司固井公司 河南濮阳457000

摘要:固井质量直接影响油气产量，优良的顶替效率是保证固井质量的先决条件。破碎性地层固井常常因钻井期间堵漏不彻底或井筒压力窗口窄造成顶替排量选择困难。大排量顶替循环当量密度高易压漏地层，小排量顶替清洁井壁效率低，固井质量因漏失或者弱胶结难以保证。为了保障破碎性地层固井质量，目前采用的主要工艺措施有固井前承压堵漏、降低井筒内工作液密度、降低排量等，其机理主要是防止固井时水泥浆发生漏失。

关键词：复杂断块；油藏固井；工艺技术

引言

在复杂断块油藏Ｙ１断块进行了２１口井应用，有效解决了复杂断块油藏固井施工过程中容易发生漏失，固井质量难以提高的固井难题，对类似区块及井况具有现实的指导意义。

1.固井技术难点

（１）漏失和压稳矛盾共存。东辛油田复杂断块油藏断块走向复杂、断层发育较多、断裂带纵横交错，断块砂体主要以砂岩为主，成岩性作用差，胶结疏松，钻完井过程中多次发生漏失，漏失率达到了53％以上，同时在固井过程中发生漏失，降低了水泥液柱压力，造成油层段油水关系复杂层段难以有效压稳，影响固井质量提升。（２）井壁界面环境差。东辛油田复杂断块油藏砂体主要以砾砂岩、细砂岩、粉砂岩为主，砂岩具有良好的渗透率和连通性造成厚的虚泥饼，影响水泥界面胶结质量。（３）油水关系复杂层间封隔难度大。东辛复杂断块油藏受到条带状断层断块影响，储层注水井网部署，油水关系复杂、边底水发育、压力系统紊乱、层多隔层薄等造成界面胶结质量低，层间封隔难度大，严重影响固井质量。（4）水泥浆顶替效率低。页岩油气井目的层水平段长度较长，套管受重力影响而容易发生偏心，甚至与下井壁相贴，套管居中度差，环空窄间隙处钻井液及岩屑不易清除，容易形成窜槽，造成顶替效率较差，影响环空水泥浆封固质量。气水平井中得到了推广应用，提高了泥浆的润滑性能，减少钻井扭矩，同时防止水敏地层，具有保护井壁稳定等作用。但由于该钻井液体系属于亲油性流体而在井壁容易形成含油滤饼、在套管壁容易附着油膜，因此使用前置液驱替裸眼环空的油基钻井液，从而改善油润湿为水润湿环境、并将胶结面泥饼冲洗干净，这是保证固井质量的前提。而常规冲洗隔离液及水泥浆与合成油基钻井液相容性差，不易形成良好的润湿反转效果，冲洗效率低，清洗油膜困难，对固井质量造成不利影响。

2.提高复杂断块油藏固井质量工艺技术

2.1两亲冲洗隔离液体系

为提高顶替效率，从优化前置液着手：首先需要流态较好、冲洗效率较高的近牛顿流体；其次需要一段黏度相对高一些的流体作为隔离液以增加壁面剪切应力，去除井壁和套管上的虚泥饼，提升顶替效率。针对合成油基钻井液形成的附着油膜和含油滤饼，为对其进行有效清洗以达到润湿反转的目的，采用两亲冲洗隔离液，配方为：表面活性剂KCM035＋润湿剂KCM036＋缓凝剂KCM026A＋抑泡剂KCM043＋悬浮剂KCM004＋加重剂＋水。结合胜利东部油区第一口页岩油气井YYP1现场数据，并使用密度为1.83g/cm3的合成油基钻井液进行相关室内实验评价。

2.2磨铣钻具选型

螺杆钻作为油田修井施工中最常用的钻具之一，主要包括旁通阀、电动机总成、万向轴总成以及传动轴总成等部件。目前适用于Φ124.26mm的井筒处理螺杆钻型号较多。根据井身结构以及井筒处理质量安全的要求，优选满足小直径、高排量、高转速、大扭矩的C5LZ95*7.0或C5LZ95*7.0-Ⅱ螺杆钻。螺杆钻使用技术要求：（1）螺杆入井前的检查：开泵检查旁通阀是否能够完全关闭、是否正常抖动，并记录电动机压降。（2）施工过程中的注意事项：钻进时，应尽可能保持恒定的输出流量，使螺杆输出扭矩稳定，便于观察泵压变化；加钻压时要平稳加压，避免螺杆电动机频繁憋死，造成螺杆提前损坏，严重时会造成井下事故；排量、钻压要按照表1中推荐范围使用，如需要大排量时，可使用中空电动机。

2.3水泥浆体系及性能

针对页岩油气井高温高压、长水平段和后期压裂开采等特点，固井方案采用3种凝固时间、3种不同密度的水泥浆体系。领浆、中浆为纤维膨胀水泥浆，尾浆为塑性胶乳防窜水泥浆，调整稠化时间，提高压稳效果。领浆、中浆加入纤维堵漏材料形成三维空间网架结构，实现前期防漏，提高地层承压能力。尾浆在满足失水、游离液、沉降稳定性、抗压强度等性能的基础上，加入弹塑性材料，改良水泥石力学性能，缩小了水泥石弹性模量，满足页岩储层长水平段固井及后期压裂开采需求。

2.4水泥浆性能

水泥浆密度可分为低密度、常规密度和高密度三类，在常规密度下水泥浆的顶替效率最高，对固井质量的影响最小。低密度水泥浆密度差小，易漏失，顶替效率低；高密度水泥浆泵送困难，压稳难度大，气窜风险高，且性能难以保障。水泥浆失水状况会对水泥浆的流动度、稳定性、稠化时间等造成一系列的影响。水泥浆失水量太高，不仅会导致注水泥作业过程中顶替效率下降，还可能发生水泥浆提前稠化，导致“灌香肠”现象或是造成失重现象，这些对固井质量都是非常不利，甚至是致命的，因此，很有必要将其控制在合理范围。

2.5深层超深层固井全过程控制

1）固井是一项综合的、系统的工程，需根据特定区块不同井次固井技术难点，全面考虑固井全过程中影响因素对固井质量的影响。针对川西地区油层套管固井技术难点，识别41项关键影响因素，构建了固井全过程管控数据库。2）利用灰色关联分析方法识别了深井超深井固井质量主控因素，利用主控因素可以在钻井设计阶段优化设计井身结构，优选钻井液体系，合理设计封固井段长度，为固井设计提供参考依据。3）基于灰色模糊神经网络方法建立了固井质量预测模型，开发了固井全过程数据管理与应用系统，实现了固井信息浏览与管理、固井影响因素的识别与分析，固井质量的预警与预测等功能，能够有效地辅助固井决策，优化固井设计及施工参数，为深井超深井固井提供有力的数据支撑。

2.6固井辅助工具应用技术

为了进一步提升东辛复杂断块油藏的固井质量和油井寿命，优选了两种辅助固井工具液压扶正器和薄隔层封隔器。主要目的是提高油水关系复杂层位套管居中度和层间封隔能力。液压扶正器具有承压能力强，复位力大，适应复杂井眼环境，原始外径小，相比常规扶正器外径小11.9％，有利于套管安全下入，张开外径大，可100％支撑井壁，能有效提升套管居中度。薄隔层封隔器胶桶内由于水泥充填，其封隔效果强，水泥固化后耐腐蚀、长效性好，现场操作简单，便于施工。

结束语

（１）开发的低密增强型水泥浆体系，有效解决了低压漏失层段的漏失问题，实现了水泥浆长封固段固井和上部套管的保护。（２）研发的抗水侵强胶结水泥浆体系，实现了水泥浆遇水不易被侵蚀和溶解迁移，提高了水泥浆对环空的充填程度和界面胶结质量，有效封隔了油水关系复杂层位，提高了井筒密封完整性。（３）形成了一套复杂断块油藏固井施工工艺技术措施，有效改善了井筒环境和套管居中度，保障了固完井全过程压稳地层，有效助力了固井质量的提高和固井施工的安全。（４）在复杂断块油藏断块进行了２１口井应用，有效解决了复杂断块油藏固井施工过程中容易发生漏失，固井质量难以提高的固井难题，对类似区块及井况具有现实的指导意义。

参考文献

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