摘 要：隨著大港油田開(kāi)發(fā)的不斷深入，部分區(qū)塊局部注采不平衡、套管斷裂造成層間、層內(nèi)壓力差異突出，形成了多套壓力層系，固井質(zhì)量難以保證，這使得對(duì)水泥漿防竄性能要求越來(lái)越高，本文應(yīng)用顆粒級(jí)配原理和緊密堆積理論，開(kāi)發(fā)出了一套適合于多壓力體系復(fù)雜井固井的非滲透微膨脹防竄常規(guī)密度水泥漿體系，解決多套壓力層系固井技術(shù)防竄難題。

關(guān)鍵詞：非滲透；防竄；水泥漿；多套壓力層系

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.097

大港油田普遍采用加密井網(wǎng)與注水開(kāi)發(fā)等方式來(lái)達(dá)到穩(wěn)產(chǎn)和增產(chǎn)的目的，由于不能采用分片停注卸壓的方法，僅能采取調(diào)整加密井網(wǎng)布井的辦法。這樣施工井與注采井之間距離較近，因而造成注采紊亂，地層連通性強(qiáng)的客觀現(xiàn)狀。同時(shí)，由于大港油田儲(chǔ)層斷塊的特征顯著、地層不均質(zhì)和斷層遮擋等多種地質(zhì)構(gòu)造，再加上巖性復(fù)雜、局部注采不平衡、套管斷裂等原因，造成層間、層內(nèi)壓力差異突出，形成了多套壓力層系，即在一個(gè)井筒內(nèi)形成高低壓并存的格局。主要表現(xiàn)在鉆井和固井中油、氣、水竄及漏失現(xiàn)象突出，尤其是嚴(yán)重影響了固井層間封固質(zhì)量[1-2]。需要開(kāi)展多壓力體系復(fù)雜井固井防竄水泥漿體系研究，解決多套壓力層系固井技術(shù)防竄難題。

1 水泥漿體系的設(shè)計(jì)思路

（1）應(yīng)具有提高地層的承壓能力，防止固井頂替過(guò)程中發(fā)生水泥漿漏失；

（2）漿體穩(wěn)定性與流變性好，紊流頂替臨界排量低，有利于提高頂替效率；

（3）稠化和靜膠凝強(qiáng)度過(guò)渡時(shí)間短，能有效地防止固井后水泥漿靜止候凝失重期間發(fā)生油氣水竄；

（4）控制水泥漿API失水≤50ml，析水≤0.2%，抗壓強(qiáng)度≥14MPa。

（5）改善水泥石與套管和地層之間的膠結(jié)能力，提高固井聲幅質(zhì)量和油氣井的正常生產(chǎn)壽命。

（6）水泥石具有一定的彈塑性，以改善其抗沖擊破碎的能力，減小后續(xù)作業(yè)對(duì)水泥環(huán)封隔性能的影響。

2 水泥漿體系綜合性能研究

2.1 多壓力固井非滲透防竄常規(guī)與低密度水泥漿配方及性能

為了多壓力復(fù)雜井和大位移大斜度及水平井等特殊工藝固井的要求，經(jīng)室內(nèi)大量試驗(yàn)研究，優(yōu)選出了一套微膨脹、低失水（≤50ml）、零析水、高早期強(qiáng)度、高抗壓強(qiáng)度以及水泥石致密性高、抗竄性能力強(qiáng)和漿體穩(wěn)定性與流變性良好的水泥漿體系。即采用以非滲透固體或液體降失水劑和晶格膨脹劑為主體，在根據(jù)顆粒級(jí)配緊密堆積原理，合理進(jìn)行粒度匹配。試驗(yàn)所選用超細(xì)顆粒微硅和早強(qiáng)劑可進(jìn)一步降低水泥漿API失水、達(dá)到零析水、提高其沉降穩(wěn)定性和水泥石早期強(qiáng)度以及抗壓強(qiáng)度、增強(qiáng)其水泥石致密性和水泥漿的抗竄能力。晶格膨脹材料的加入避免了水泥石的體積收縮，并產(chǎn)生適量的體積膨脹，提高了水泥環(huán)封隔地層的能力，改善了一、二界面水泥膠結(jié)封固質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了多壓力復(fù)雜井和大位移大斜度及水平井等特殊工藝固井對(duì)水泥漿低失水（≤50ml）、零析水、高沉降穩(wěn)定性以及水泥石體積不收縮基本要求。

2.2 多壓力體系固井非滲透防竄水泥漿體系綜合性能評(píng)價(jià)

（1）選用的非滲透固體或液體降失水劑是依靠高分子聚合物在水泥漿中的可控“聚集”、“交聯(lián)”反應(yīng)，不但在井壁上形成一種致密、堅(jiān)韌、很薄的彈性保護(hù)膜（7MPa壓差下，氣體難以通過(guò)此膜），而且在水泥漿內(nèi)部可形成高分子網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，更增大了氣竄阻力，因此，在水泥漿水化強(qiáng)度不斷發(fā)展的同時(shí)，在環(huán)空水泥柱中產(chǎn)生附加阻力，使水泥漿的總阻力始終大于水泥漿不斷失重引起的地層與環(huán)空壓力差。因此，可有效地降低水泥漿的API失水（≤50ml）和析水（≤0.2%），提高了地層的承壓能力，防止固井注替過(guò)程中水泥漿的漏失，保護(hù)了油氣層，防止油氣水竄槽，從而滿足了多壓力復(fù)雜井固井的要求。另外非滲透液體降失水劑其有效成分分布均勻，水泥漿漿體流動(dòng)度好（≥24cm），無(wú)增稠現(xiàn)象，具有良好的抗鹽性能（在18%NaCl水泥漿中仍有效）。

（2）該套水泥漿體系通過(guò)加入晶格膨脹劑以及超細(xì)顆粒微硅和增強(qiáng)劑，從而進(jìn)一步地降低了水泥漿API失水和析水，即水泥漿API失水可控制在40ml以下，析水為0，避免了大斜度井段和水平井段水泥漿高邊析水而形成的油、氣、水通道所引起的油、氣、水竄；同時(shí)進(jìn)一步提高了水泥漿的沉降穩(wěn)定性和防竄能力，增強(qiáng)了水泥石的致密性，避免了水泥石的體積收縮并產(chǎn)生微膨脹——線性膨脹率0.19-0.62%，提高了水泥石與套管和地層之間的膠結(jié)能力以及水泥環(huán)的韌性和抗沖擊破碎能力，減小了后續(xù)作業(yè)對(duì)水泥環(huán)封隔性能的影響。其24h抗壓強(qiáng)度均>14MPa標(biāo)準(zhǔn)要求，大部分均在20-30Mpa之間。另外，由于其水泥漿體系具有微膨脹性能，因而其膨脹時(shí)，能夠通過(guò)擠壓井壁虛泥餅和大斜度井段及水平井段井眼底邊固相沉積物而增強(qiáng)水泥石與地層的膠結(jié)力，避免大斜度井段和水平井段井眼底邊存在固相沉積物而形成的油、氣、水通道所引起的油、氣、水竄。

（3）該套水泥漿體系具有很好的流變性，n值>0.8。與其它常規(guī)密度水泥漿體系相比，其流型指數(shù)、稠度系數(shù)及屈服值等流變參數(shù)都有較大的改善，易于達(dá)到低速紊流頂替，降低環(huán)空流動(dòng)摩阻，有利于防止環(huán)空動(dòng)態(tài)液柱壓力過(guò)高引起的井漏，對(duì)提高頂替效率較為有利。

（4）該套水泥漿體系不但稠化時(shí)間任意可調(diào)，而且稠化過(guò)渡時(shí)間短，防竄能力強(qiáng)。漿體稠度從30Bc到100Bc稠化過(guò)渡時(shí)間一般在7-12min以內(nèi)，近似“直角”稠化，并且防竄阻力系數(shù)A值較小，防竄能力強(qiáng)。

（5）由于多壓力固井非滲透防竄水泥漿體系添加了超細(xì)顆?！⒐韬驮鰪?qiáng)劑（也叫增塑劑），使水泥石的致密性得到進(jìn)一步的提高，改善了水泥石與套管和地層之間的膠結(jié)強(qiáng)度，同時(shí)提高了水泥環(huán)的韌性和抗沖擊破碎的能力。

3 結(jié)論

研究形成的非滲透防竄固井水泥漿體系改善了水泥石與套管和地層之間的膠結(jié)能力、稠化和靜膠凝強(qiáng)度過(guò)渡時(shí)間短、防竄能力強(qiáng)，能滿足多套壓力層系固井對(duì)防竄的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙艷，周仕明.新型防竄水泥漿體系的研究與應(yīng)用[J].鉆井液與完井液，2001，18（06）：27-30.

[2]朱哲，馬海忠，陳興中等.低成本防竄水泥漿體系固井技術(shù)[J].鉆井液與完井液，2003，20（05）：15-18.

作者簡(jiǎn)介：劉天恩（1984-），男，工程師，從事鉆井工程相關(guān)工作。endprint