探讨低渗透油田防窜防漏固井技术

王飞

摘要：低渗透油田在我国目前已探明的石油地质储量中所占有的比重达到2/3以上，具有较大的开发潜力。但许多低渗透油田底部油藏和上部地层所形成的地质年代不同，其压力系数差异较大，同时由于地层岩石构造的影响，在固井过程中极易发生固井水泥漏失并诱发气窜、水窜等固井质量事故。针对低渗透油田固井过程中压力平衡、水泥浆失重、水泥浆漏失等固井技术和固井质量问题，本文提出通过研制具有低温早强、防窜及防漏等高性能的固井水泥浆，有效解决了低渗透油田固井技术难点，提高了固井质量和固井效率。

关键词：低渗透油田;防窜防漏;固井技术;研究应用

1 引言

低渗透油田在我国已探明的石油地质储量中，所占比重达到2/3以上，具有较大的开发潜力。但由于许多低渗透油田的层系较多、压力系统复杂，导致固井过程中容易发生固井水泥浆漏失、油气水上窜等事故，固井质量得不到保证。为此，本文提出通过研制具有低温早强、预防油气水窜及防漏失等高性能的固井水泥浆，以提高低渗透油田的固井质量和固井效率，促进固井技术的发展。

2 低渗透油田固井难点分析

2.1 表层固井难度分析

第一，浅层地表水比较活跃，容易发生水窜、气窜等问题。

第二，如果在施工温度较低（20℃以下）的情况下，固井水泥浆的凝结时间比较长，强度发展缓慢，对固井质量和效率都会产生影响。

第三，如果井底温度比较低，许多常规促凝剂配置的固井水泥浆体系满足不了固井技术的需求，如果固井水泥浆早期强度发挥迟缓、析水率大、水泥浆渗透率高、水泥浆体积収缩等现象发生，极易诱发气窜[1]。

2.2 油层固井难度分析

第一，目的层埋藏比较浅，水层和油层间隔距离小，水层发育活跃，是大多数低渗透油田具有的共同特点。因此，油层固井过程中存在地层流体窜槽的风险，对固井质量和后期开采都造成严重影响。常规的固井水泥浆在侯凝阶段地层水会不断侵入，使固井水泥的胶凝结构遭到破坏，固井质量受到影响。

第二，油藏埋藏浅，井下温度低，对固井水泥的早期强度要求特别高，如果浅井段（井深在0-800米）地层温度低于30℃，固井过程中就會发生水泥浆凝结时间长、强度发展缓慢和早期强度要求高的矛盾，固井质量难以保证。

第三，由于地层构造因素，许多低渗透油田存在地层容易失稳现象，如果采用大排量循环很容易造成井壁掉块，而采用小排量循环则又会影响井眼净化和固井顶替效率[2]。

第四，由于长时间的开发生产，地层的原始压力被彻底改变，形成了多套压力层系，压力异常，层间压差比较大，固井过程中容易发生漏失现象。

3 低渗透油田防窜防漏固井技术研究

3.1 固井水泥浆设计

对于低渗透油田固井过程中的防窜防漏问题，在水泥浆的设计应综合考虑以下因素：

第一，防窜性能。为了有效防止发生油气水窜问题，要最大限度的缩短水泥浆凝固过程中的静胶凝强度过渡时间及静胶凝强度的发展速度，降低失水量，提高水泥石的致密性能及环控密封性能。

第二，防漏性能。为了防止漏失，水泥浆的密度必须控制在小于地层破裂压力梯度的范围内，并具有一定的触变性能，渗透率低，有利于提高地层的承压能力，提高固井质量。

第三，低温性能。固井水泥浆在20-30℃的环境下应具有低温早强及快凝的性能。

第四，流变性能。为了降低环控间隙窄所带来的高循环摩阻，水泥浆应具有良好的流变性能。

第五，必须严格控制水泥浆的失水。

3.2油层固井技术研究

（1）低密度水泥浆体系

根据低渗透油田的特点，针对不同的早强剂、降水剂、膨胀剂的特点，要进行实验室多组正交试验，研制与之配套的并具有失水小、水泥石早期抗压强度发展速度快、防气窜水窜能力强的低密度水泥浆体系，以满足低身体油田防窜固井的技术要求。

第一，早强剂优选。低温早强剂在温度较低的环境下，可以促进水泥浆的水化反应，提高增强材料的水化活性。通过对M59S、G204和CA61S三种早强剂性能实验室分析，35℃环境下24h抗压强度，M59S效果最好（14.9MPa），CA61S次之（14.3 MPa）。

第二，沉降稳定性。良好的沉降稳定性是保证固井质量的前提，低密度水泥浆增大了水灰比，容易造成水泥颗粒沉降，影响固井质量。因此要通过实验室对减轻剂、增强剂的颗粒级配进行研究，配制出稳定性优良的低密度水泥浆。

第三，低密度水泥浆体系优选。通过实验室对比实验分析，采用新型系列产品外加剂配置的低密度水泥浆系列具有失水小、游离液较低、强度发展快、微膨胀、沉降稳定性优良、稠化时间易调等特点，完全能够满足低渗透油田防窜防漏固井的技术要求。

（2）高密度水泥浆体系

对于浅层含水丰富的低渗透油田，固井水泥浆体系采用常规1.90g/cm?防气窜微膨胀体系所研制出的水泥浆体系具有稠化时间短、抗压强度高的特点。通过实验室分析，该油层高密度水泥浆体系24h抗压强度达23.2MPa，失水18ml，稠化时间120min左右，具有明显的低温早强特点，完全能够满足低渗透油田开发开采的需求[4]。

（3）油层固井施工工艺研究

第一，冲洗液量设计1.0m3，冲洗液加入GC314或渤星BCD-200S液体桶装分散剂，提高对井壁的泥饼的冲洗效果。

第二，加重隔离液采用低密度水泥浆体系，密度1.40-1.50g/cm3，设计量注入量为4m3，从而有效的冲刷井壁和套管壁。

第三，采用双塞固井方式，避免水泥浆在套管内运行时与钻井液发生污染，利用下胶塞对套管内虚泥饼进行有效清除，确保套管鞋处水泥石的质量。

第四，双凝界面的确定：根据井下油气活 跃程度和油气层位置，并兼顾压稳和防漏，一般尾浆返高在气顶以上50m的位置。

4 结语

实践证明，通过对水泥浆有针对性的设计，较好的解决了低渗透油田固井过程中防窜防漏的技术难题，有效提高了固井质量和固井效率，固井优良率达到100%，对促进低渗透油田防窜防漏固井技术的发展具有重要意义。

参考文献：

[1]于涛.低渗透油田防窜防漏固井技术探讨[J].西部探矿工程，2019，31（6）：69-70，75.

[2]贾付山.大庆中低渗透油田防窜防漏固井技术研究[D].黑龙江大庆：东北石油大学，2005.

[3]于永金，徐明，齐奉忠 等.深井窄密度窗口防窜防漏固井技术探讨[J].

[4]腾兆健，郭文猛，饶辰威 等.低渗透油气藏水平固井用增韧防窜剂的研发和应用[J].钻采工艺，2019，42（3）：101-103，111.

[4]赵成恩，王贵富，徐凯.滨29×1井防窜防漏综合配套固井技术[J].钻井液与完井液，2010，27（5）：65-67.