周芝琴， 王忠華， 蔣理波， 劉新忠， 王品德， 李 瑞

(1吐哈油田工程技術研究院 2清海油田井下作業(yè)公司)

三塘湖油田儲量豐富，油藏儲層物性較差，為了提升開發(fā)效果和效益，2014年三塘湖油田確定了“水平段固井+大型體積壓裂”的開發(fā)思路，但水平段的固井質(zhì)量差的問題一直存在，2013年水平井固井質(zhì)量合格率僅為80%，優(yōu)質(zhì)率僅為10%，很多井因固井質(zhì)量不合格無法壓裂甚至報廢，造成了巨大的經(jīng)濟損失。部分井即使固井質(zhì)量合格，因水泥石的硬脆性，壓裂中出現(xiàn)環(huán)空竄流。固井質(zhì)量已經(jīng)成為制約三塘胡水平井開發(fā)效果的瓶頸。本文設計了新型增韌防竄水泥漿體系用于三塘湖水平井固井，該體系流動性好、施工性能優(yōu)越，同時在防竄、抗沖擊、改善水泥石力學性能等方面具有明顯的優(yōu)勢。

一、 固井難點分析

1．水泥石脆性影響油氣開發(fā)

常規(guī)水泥石脆性大，射孔沖擊及大型壓裂沖擊會使水泥石產(chǎn)生裂縫，將底水與油氣層溝通，油氣生產(chǎn)中可能會出現(xiàn)底水錐進現(xiàn)象，影響油氣正常生產(chǎn)[1]。

2.固井設計參數(shù)難確定

水平井井眼呈橢圓狀，井徑不準確或無井徑，頂替排量及水泥量確定缺乏依據(jù)，固井質(zhì)量及施工風險較大[2]。

二、增韌防竄水泥漿技術

水平井固井要求水泥漿除滿足施工性能外還要有良好的沉降穩(wěn)定性、低失水、零游離液，后期射孔及大型壓裂對水泥石強度、韌性高的要求[3]。

1.增韌防竄水泥漿體系的設計

通過大量室內(nèi)試驗，優(yōu)選設計的增韌防竄水泥漿體系配方為：天山G中+1.5%BCF-200S+0.7%USZ+0.4%KQ-B+2.0%BCG-300S+2%微硅+0.1%TW302。

2.增韌防竄水泥漿性能評價

2.1 水泥漿防竄性能評價

該水泥漿體系主要通過添加增韌防竄劑BCG-300S達到防竄目的，表1是防竄試驗結果。

表1 防竄試驗結果

試驗數(shù)據(jù)表明，隨著高分子柔性聚合物增韌劑加量的增加，防竄性能更好，加量大于3%的配方均未發(fā)生竄流，具有良好的防竄性能[4]。

2.2 力學性能評價

(1)水泥石韌性評價結果見表2。

表2 水泥石韌性評價結果

注：水泥漿在溫度80℃條件下養(yǎng)護7 d。

(2)水泥石抗沖擊性能評價見表3。

表3 水泥石抗沖擊性能評價結果表

注：水泥漿在溫度80℃條件下養(yǎng)護7 d。

表2、表3 的試驗數(shù)據(jù)表明，隨著增韌劑摻量增加，彈性模量不斷降低，水泥石韌性增強，并且其水泥石抗沖擊功不斷增加，抗沖擊能力增強。

(3)水泥膨脹實驗。增韌防竄劑本身為高分子柔性聚合物，摻入水泥漿后，在水泥水化過程中分散到水泥水化產(chǎn)物表面，吸水溶脹，聚合成膜，使得水泥石本身表現(xiàn)為體積膨脹[5](見表4)。

表4 線性膨脹率測試結果

三、現(xiàn)場應用效果

馬56-8H井目的層是二疊系條湖組，該井水平段長達到創(chuàng)吐哈油田記錄的1 229.26 m，固井難度較大。具體管柱結構如下：

?139.7 mm旋轉(zhuǎn)自導向浮鞋+?139.7 mm短套管1根+?139.7 mm浮箍+?139.7 mm套管1根+?139.7 mm浮箍+?139.7 mm套管串+?139.7 mm免鉆漂浮接箍+?139.7 mm套管串+?139.7 mm免鉆漂浮接箍+?139.7 mm套管串+聯(lián)頂節(jié)。

2014年10月5日，經(jīng)聲幅/變密度測井顯示：馬56-8H井水平段固井質(zhì)量優(yōu)質(zhì)率達95%以上。2014年11月20日該井采用橋塞分段+分簇射孔+復合壓裂技術，分8級共加砂586.7 m3、液量8 080.4 m3，施工壓力50～80 MPa大型體積壓裂后順利投產(chǎn)，水泥環(huán)和界面封隔經(jīng)受住考驗，投產(chǎn)初期日產(chǎn)液達64.8 m3，產(chǎn)油42.27 t。

截至2015年10月，固井質(zhì)量評審59口水平井，固井質(zhì)量一次合格率100%，優(yōu)質(zhì)率94.9%較2013年、2014年固井質(zhì)量有了大的提高，滿足勘探開發(fā)的要求，見表5。

表5 三塘湖油田固井質(zhì)量年度情況對比

四、結論與認識

(1)結合水平井固井的特殊要求和三塘湖區(qū)塊的地層特點，設計出增韌防竄水泥漿體系，其流動性好、施工性能優(yōu)越，同時具有防氣竄、低彈性模量、低失水等特點，在防竄、抗沖擊、改善水泥石力學性能等方面具有明顯的優(yōu)勢。

(2)通過現(xiàn)場應用證明，增韌防竄水泥漿體系有著良好的施工性能，其水泥石力學性能完全滿足固井后壓裂、增產(chǎn)措施的要求，取得了很好的現(xiàn)場應用效果，可在吐哈油田整體推廣應用。

[1]鄭永剛，方鐸,郝俊芳.水平井注水泥的理 論 與 試 驗 研 究[M].北京：中國科學院上海冶金研究所，2000.

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[3]劉崇建,謝應權，郭小陽，等.水泥漿凝結過程的氣竄問題[J].西南石油學院學報,1998,20(4):47- 52.

[4]李坤,徐孝思，黃柏宗.緊密堆積伏化水泥漿體系的優(yōu)勢與應用[J].鉆井液與完井液,2002,19(1):1-9.

[5]孫莉,黃曉川,向興華，等.國內(nèi)水平井固井技術及發(fā)展[J].鉆采工藝,2005，28(5)：23-26.