松辽盆地八屋、十屋地区浅探井固井技术

齐先立，郭子文，刘华俊，包振江，李 艳，钟 声

(中国石化中原石油工程有限公司固井公司，河南濮阳 457001)

八屋、十屋油田位于松辽盆地东南隆起南端十屋断陷内，一般井深2 200～2 700 m左右。两油田为裂缝型构造-岩性油气藏，其中，沙一段和营城组裂缝主要发育于八屋断裂带和小宽断裂带，原始地层压力系数较低，一般在0.64～1.13，属于异常低压油藏，钻井过程中经常发生漏失，且存在大量泥岩，部分井段掉块严重，易形成“糖葫芦”井眼和椭圆型井眼；浅层气多且分布较散，在井深300 m到井底都有气层存在，固井时很难实现“双压稳”，全井采用低密度水泥浆封固，上部水泥浆强度发展较慢，水泥浆候凝过程中易发生气窜。如何提高该地区固井质量，对确保后期生产开采具有重要的意义。

1 固井工艺技术

1.1 井眼准备

要求下套管前带原钻具组合通井，划眼时要保持正常钻进时的钻井液黏度和密度，确保井眼的稳定。通井时要充分循环泥浆，循环排量不低于钻进时的最大排量，循环时间不低于2周，彻底将井底和水平井段沉积的岩屑循环干净；对不规则的井段采取短起下钻划眼，保证井眼畅通；同时要求将黏度大于120 s以上的稠泥浆(20～30 m3)注入井内携砂。“大肚子”和“糖葫芦”井段在通井时采用分段循环法，确保井眼畅通、干净，满足下套管要求，为套管的顺利入井创造条件。

下完套管后先小排量顶通破坏泥浆长时间静止形成的胶凝结构，然后通过大排量循环泥浆的方式清除井壁和套管壁上形成的虚泥饼，循环排量不低于钻进时的最大排量，循环时间不低于2周；在压稳不漏的情况下调整钻井液的性能，使固井前的泥浆性能达到“三低一薄”，即低黏、低切、低失水[1]和薄泥饼，以达到提高顶替效率的目的。

1.2 套管扶正器和分级箍的选择和安放

(1)主要目的层井段2根套管加1只弹性扶正器；在井径不规则井段3根套管加1只弹性扶正器；在井径由小变大、由大变小处，加放1只弹性扶正器。为保证上部套管居中度，在井口以下4根套管加1只弹性扶正器。在大斜度井段和水平井段可以采用刚性和弹性扶正器交替加入。

(2)针对漏失特别严重的井，一般采用双级固井，根据漏失情况，分级箍一般安放在漏失层顶部以上100～200 m处。

1.3 前置液的设计

一般井采用高效冲冼液(CX-1),占环空高度250 m；掉块严重的井采用悬浮性能优良的加重隔离液(CW-700)和少量冲洗液作为前置液。冲洗液一般是在清水中加入适量的表面活性剂，利用其润湿和乳化作用，冲洗干净井壁和套管壁原油，同时加重隔离液密度介于钻井液密度与水泥浆密度之间，具有良好的稳定性、流变性等 ，表观黏度在80～120 s。前置液、钻井液和水泥浆三者之间必须有良好的相容性。从而控制水泥浆窜槽问题和提高水泥浆顶替效率。合理设计加重隔离液与钻井液和水泥浆的密度差，前置液的设计用量按照其与井壁的接触时间不低于10 min计算。

1.4 替浆排量的确定

(1)对于井径规则、施工压力不高和排量不受限制的井，应选择大排量紊流顶替，根据水泥浆、钻井液等性能数据模拟，环空水泥浆的上返速度在1.0～1.5 m/s时达到紊流。

(2)对于长封固段、不规则的“糖葫芦”且有漏失存在的井，由于受到施工压力、井径不规则等现场因素的制约，替浆排量受到限制，可以采用紊流和塞流相结合的方法替浆，在替浆前期施工压力较低时，采用大排量紊流顶替，施工后期压力高时，为防止井漏采用小排量塞流顶替，以提高水泥浆顶替效率，避免水泥浆窜槽 。

2 水泥浆配方体系优选及评价

针对该区块地层薄、易发生漏失的情况，全井采用低密度水泥浆体系。在水泥浆中加入早强剂和防气窜剂，以提高低温下水泥石的早期强度，并使其具有一定的微膨胀作用，防止上部浅气层发生气窜。其性能必须满足以下条件：①水泥浆应满足低失水、零析水性能；②水泥浆要具有良好的沉降稳定性；③水泥浆稠化过渡时间短。由于该地区的浅气层多而分散，因此，要求水泥浆具有防气窜能力，要求水泥浆稠化曲线呈直角稠化；④为防止体积收缩产生微间隙，要求水泥浆具有一定的微膨胀性能；⑤低温下低密度水泥石的强度应大于14 MPa。

针对上述要求，通过优化，筛选出一套适合松辽盆地浅探井的水泥浆体系，其主要配方：嘉华G级+ (15～20)%减轻剂+ 4.0%稳定剂+ 4.0%防气窜剂+( 0.5～1.0)%分散剂+(2.0～5.0)%降失水剂+(3.0～5.0)%早强剂+适量缓凝剂(或促凝剂)。

表1为 65℃、35 MPa条件下的水泥浆性能实验结果。从中可以看出，该低密度水泥浆体系具有良好的控制滤失水能力和流变性能，稠化时间可调，早期强度高等各项性能优良，能够满足该区块固井技术要求。

表1 低密度水泥浆实验数据

针对气层特别活跃的井，在此配方的基础上适当地加大防气窜剂的加量，以增强水泥石的微膨胀性能，同时过渡时间短，可以有效防止气窜的发生。

利用水泥浆性能系数法将水泥浆稠化过渡时间与水泥浆的滤失量综合考虑[2-3]：

式中:t100BC——水泥浆稠度为100BC的时间，min;t30BC——水泥浆稠度为30BC的时间，min;B——水泥浆30 min的失水量，mL。

当0≤SPN≤3时，防气窜性能好；当3

表2 低密度防气窜水泥浆性能评价结果

3 实际应用

该技术在十屋、八屋油田共应用100余口井，合格率100%，优良率98%。

以SW20井应用为例，该井是松辽盆地十屋断陷中央构造带边岗圈闭部署的一口预探井，设计井深1 950 m，完钻井深1 745 m，气顶312 m，油底1 665 m。该井在钻进到1 628.06 m时发生漏失，井口失返，共计漏失276 m3钻井液，决定进行挤水泥堵漏。两天后扫水泥塞至1 628.06 m时，再次发生井漏，漏速5 m3/h，决定边钻边堵漏，但钻进至1 651.69 m时，漏失严重无法继续正常钻进。停泵观察期间，泥浆密度为1.16 g/cm3，井口溢流量2～3 m3/h，循环测后效，后效值达到37.393%。进行循环加重，钻井液密度提至1.18 g/cm3，还有溢流出现。决定间断循环，静止堵漏，期间漏失钻井液26 m3。静止期间溢流5 m3/h。后配堵漏泥浆20 m3进行堵漏。11月6日下光钻杆分段循环至井底1 651.69 m处，发生漏失，泵入堵漏泥浆20 m3后，起钻至表层套管。11月7日做承压试验，承压1.5 MP，承压30 min。继续钻进至井深1 668.30 m时井漏加速，池体积由58 m3下降55到m3，漏速45 m3/h，注入堵漏泥浆10 m3(堵漏材料：复合堵漏剂1吨、稻壳20袋)后起钻至表层套管内静止堵漏，在后续钻进过程中一直存在漏失。钻进至1 745 m时，决定提前完钻并进行强行固井。直至固井施工前共计漏失钻井液约150 m3。

由于该井漏失严重，地层承压实验难以实现，下套管前要求认真通井、堵漏，但只能小排量循环，无法建立有效地循环，决定强行下套管固井，采用双级固井，分级箍设计在漏失层以上1 525 m处。阻位以上每30 m加一只弹性扶正器；分级箍上下20 m处，每10 m各加一只弹性扶正器；0～1500 m处，每50 m加一只弹性扶正器，以保证套管居中。

第一级采用1.50 g/cm3的低密度水泥浆，第二级采用1.55 g/cm3的低密度水泥浆。隔离液采用高效能冲洗液4.0 m3，注水泥浆8 m3，前2 m3前导浆平均密度为1.35 g/cm3,其余水泥浆密度平均为1.53 g/cm3。注水泥和替浆排量均控制在0.3～0.8 m3/min，为防止压漏地层，一级替浆后期即水泥浆返出套管时，采用塞流顶替(0.2 m3/min)。一级固井施工正常，打开循环孔，以0.5 m3/min排量循环8 h后，进行第二级固井，注高效能冲洗液10 m3，注水泥浆55.5 m3，前5 m3前导浆平均密度为1.45 g/cm3,其余水泥浆密度平均1.54 g/cm3。固井施工正常，水泥返出地面。经声幅测井，全井共封固油气层23层，声幅值均在15%以内，固井质量优质。

4 结论

(1)采用双级箍与低密度水泥浆体系配合使用，更加有效地降低了固井施工发生漏失的机率，提高了固井质量。

(2)高效能冲洗液(CX-1)具有良好的驱油能力，能有效地清除套管壁和井壁上附着的油膜，提高一、二界面水泥浆的胶结质量。加重隔离液(CW-700)悬浮稳定性好，能有效隔离钻井液与水泥浆并能促使薄弱井壁的稳定。

(3)低密度防气窜水泥浆体系具有低失水、短过渡、稠化时间可调和早期强度发展快等优点，直接可用于封固产层。

(4)采用双凝防气窜水泥浆体系，保证了下部水泥浆失重对气层的压稳，防止了环空气窜的发生。

[1] 刘崇建，黄柏宗，徐同台,等.油气井注水泥理论与应用[M].北京:石油工业出版社,2001.

[2] 曹贵业.大牛地气田低压低渗储层固井工艺技术研究与应用[J].石油地质与工程,2005，19(5):54-56.

[3] 姚展华，赵世华，任秋军，等.关于浅层气井压井液安全附加值的探讨[J].石油地质与工程，2013，27(4):108-110.