调整井古井技术

调整井固井技术在吉林油田的研究与应用李广华冷雪车宏飚董海玉王金凤（吉林石油集团钻井技术服务公司研究所吉林松原）摘要吉林油田随着勘探开发事业的迅速发展，调整井的大量开发和新增产措施的不断实施，给固井工作带来了新的问题和提出了更高的要求。

由于油井开发过程中大量注水，使地下情况更为复杂、地下流体分布更难以掌握，地下水气窜问题严重影响了固井质量和后继采油、强化采油等后期作业。

LG早强防窜水泥浆具有流动性好、失水低、凝结时间短、形成的水泥石渗透率低、早期强度高、水泥与地层和套管两界面胶结良好的优点，同时采取了配套使用冲洗液、紊流顶替等施工工艺，适合于吉林油田调整井固井作业，在现场应用中，该技术固井施工顺利，固井质量大幅度提高，解决了固井调整井的技术难题。

主题词：调整井、防窜、水泥浆体系、固井质量、早强防窜水泥浆吉林油田每年有几百口调整井，是吉林油田增产创效的重要力量，这些井井深都在500-1500米，井底温度较低，由于在长期注水开采，地下情况十分复杂，地下流体分布难以掌握，地下水气窜问题严重影响了固井质量和后继采油、强化采油等后期作业，严重者甚至造成固井失败，造成无法弥补的经济损失。

因此急待解决固井水泥浆防窜问题。

根据老区调整井完井的要求和特点，特别是易水窜地区，要提高固井质量，最主要的问题是必须使水泥浆具有良好的防窜能力，这就要求水泥浆在良好的流动性具有失水低、凝结时间短、形成的水泥石渗透率低、早期强度高、水泥与地层和套管两界面胶结良好的优点，因此在调整水泥浆性能时往往要加入好几种外加剂，如改善流动性的分散剂、提高强度的早强剂、降低失水量的降失水剂，这些加入多种外加剂的方法往往带来许多新的矛盾和问题，具体表现在：1）外加剂间配伍性和相溶性差。

2）外加剂间相互副作用。

3）现场施工繁琐、不易掌握、性能能以保证和调节。

4）明显增加固井成本，使实际应用受到极大的限制。

这些因素导致水泥浆体系难以有效的封窜和提高固井质量。

因此，研究应用一种新型水泥浆外加剂来形成早强抗窜水泥浆体系，应用高分子聚合物的化学、物理原理，水化膨胀机理和链交接机理，从多方位来控制地层水气窜，同时采用恰当的施工工艺，以提高固井质量。

其意义和技术经济价值在于：使用一种水泥外加剂使水泥浆具有高流动性、低失水、早强、低渗、微膨等特性，使水泥浆和地层及套管2界面良好胶结，实现有效封窜，同时便于现场施工和掌握，易于推广应用。

该技术应用以来共固井43口，合格率100%，优质率78.81%，有了极大的提高，该成果是一项崭新的技术，具有相当高的经济效益和社会效益。

室内研究1、作用机理探讨a、减阻分散作用机理：LG改变水泥颗粒的表面性质和胶体的电动特性及形成洛合物，拆散了水泥浆体系的网状结构和阻止了聚合物分子自身的桥联，释放出被包裹的拌和水并束缚在水泥颗粒的表面，随水泥颗粒表面一起流动，使水泥颗粒分散性和稳定性提高，流动性变好，有利于提高顶替效率，达到提高固井质量目的。

b、降低失水量的作用机理：LG增强了水泥颗粒和滤饼的负电荷密度，拆散了水泥浆体系的网状结构，使水泥颗粒均匀分布，形成牢固的吸附水化层，有效固定水泥浆体系中的游离水，构成弹性胶粒和液膜，缩小滤饼的孔隙和增大滤失阻力。

其主要是改善滤饼的质量。

c、提高强度作用机理：加速水泥水化的速度，使结晶—沉淀更充分、更完善，降低水泥石的渗透率和孔隙率，形成致密的水泥石，形成链交接、缩小孔隙体积，使水泥颗粒更紧密排列，同时增加水泥石的韧性，使水泥石的强度提高。

2.配方研究根据吉林油田调整井水窜严重这个难题，以及调整井的分布情况和井深不同，设计形成以下性能指标：d、流动度：﹥220mme、初凝时间：30—70minf、终凝时间：﹤10ming、稠化时间：40—120minh、高温高压失水：﹤250mLi、24小时抗压强度：﹥14Mpaj、流性指数：0.70—0.90k、稠度系数：﹤0.1PaS n以设计指标为依据，严格的执行油井水泥外加剂的试验规程和操作规程，进行了下列各项性能的研究优选。

（1）凝结时间优选在不同养护温度下，调整LG加量，可以获得不同的凝结时间，通过反复的试验，优选出LG加量为2—5%，养护温度35-50℃的凝结时间，具体试验结果见表1。

表1 LG水泥浆常规性能数据表序号LG加量水灰比流动度mm密度g/cm3养护温度℃初凝时间min终凝时间min %1 0 0.42 240 1.92 40 178 352 2 0.42 260 1.92 35 36 53 3 0.42 260 1.92 35 53 54 4 0.42 260 1.92 35 66 55 5 0.42 260 1.93 35 85 46 2 0.42 260 1.92 40 35 47 3 0.42 260 1.92 40 45 48 4 0.42 260 1.91 40 61 49 5 0.42 260 1.92 40 74 410 4 0.42 260 1.92 50 52 311 5 0.42 260 1.92 50 66 4从表1中的数据可以看出，加入LG后，水泥浆体系的流动度明显提高，均大于260mm，改善了水泥浆的流变性，使入井水泥浆易紊流冲洗，降低了水泥浆的泵送难度，提高泵效，进而提高顶替效率，有利于提高固井质量。

从凝结时间数据可以看出，加入LG后的凝结时间较净浆明显缩短，养护温度相同时，初凝时间随加量的增加而变长，35℃养护时，2%加量初凝时间36min，5%加量初凝时间为85min，终凝时间都小于5min。

表中凝结时间数据符合设计指标，可满足500-1500米调整井的固井施工要求，它的明显优势是可大大减小地下油、气、水侵入水泥浆中，使水泥浆凝结时间变长，甚至不凝，导致环空窜槽的可能性，有利于保证固井质量，提高采收率。

（2）稠化时间、失水、抗压强度优选在优选出凝结时间的基础上，在室内进行了LG加量不同的水泥浆稠化时间、失水、抗压强度三大主要性能的优选，性能数据见表2。

表2.LG水泥浆稠化时间、失水、抗压强度性能数据表序号LG加量%稠化时间min 失水量mL 抗压强度Mpa 条件用时条件失水条件24h 7d1 230℃19min13Mpa初稠﹤10Bc52min-20Bc61min-70Bc45℃30min7Mpa 10240℃、0.1Mpa 14.8 30.62 340℃19min13Mpa初稠﹤10Bc65min-20Bc70min-70Bc45℃30min7Mpa 4540℃、0.1Mpa 16 31.43 440℃19min13Mpa初稠﹤10Bc110min-20Bc114min-70Bc45℃30min7Mpa 3240℃、0.1Mpa 18.4 32.44 550℃20min15Mpa初稠﹤10Bc90min-20Bc96min-70Bc45℃30min7Mpa 2940℃、0.1Mpa 19.2 35.45 060℃25min28Mpa初稠﹤10Bc142min-70Bc45℃30min7Mpa 120840℃、0.1Mpa 14.6 25.4从表中的各项数据可以看出，各项性能均符合设计指标，能满足固井施工要求，特别是稠化时间，初稠小10Bc，20Bc时稠化时间就足以满足施工要求。

20Bc 至70Bc只有几分钟，呈明显的直角效应，稠化时间可调性强，可适应不同井深固井，能有效的防止油气水窜。

从失水的数据可以看出，随LG加量的增加，失水量明显降低，且不影响其他性能，有利于保护油气层，提高采收率。

24h抗压强度净浆14.6Mpa，加量2%时为14.8，比净浆提高了1.4%，加量5%时为19.2Mpa，比净浆提高了31.5%，后期强度7天也明显高于净浆水泥石，并且LG加量越多，抗压强度提高的幅度越大。

（3）LG水泥浆胶结强度的实验用自制的模拟实验装置对水泥石进行了胶结强度对比实验，实验结果见表3。

表3.水泥浆胶结强度数据表加量越大，胶结强度提高幅度越大。

加量为3%时，胶结强度6.05Kpa ，比净浆的3.03Kpa 提高了50%，加量5%时，胶结强度比净浆提高了60.9%，从数据分析可以看出：早强防窜水泥外加剂配制水泥浆可大大提高水泥石与第一界面和第二界面的胶结强度，有利于提高固井质量。

（4）早强防窜水泥浆流变性能的优选从表中数据可以看出，随LG 加量的增加，流性指数增加。

原浆的n 值为0.5049，2%LG 水泥浆n 值为0.5624，比净浆提高了11.4%，3%加量时比净浆提高了82.8%，由n 值变化明显看出，早强防窜剂提高了水泥浆的n 值，加量越大，n 值越接近1。

从表中数据可以看出，加有LG 的水泥浆k 值明显下降，2%加量时比净浆降低了43.9%；4%加量时比净浆降低了93.4%。

这说明该早强防窜剂的加入能降低水泥浆的稠度系数，减小流动阻力，有利于提高顶替效率和固井质量。

通过以上大量的水泥浆性能试验结果表明，LG 是一种高效水泥外加剂。

用LG 调配的水泥浆具有良好的性能，初凝时间合适，终凝时间小于5分钟，稠化时间可调，低失水，强度高。

因此，DWA 是一种理想的水泥外加剂。

综合性能数据见表5表5 LG 水泥浆性能数据表LG 加量 % 水 灰 比 流动 度mm 密度 g/cm 养护 温度 初凝 时间 min 终凝 时间 min 稠化 时间min 失水 量 mL 24h 抗压强度 MPa n k 2 0.42大于 35 36 61 100 14.8 0.56 0.079 ～ 260 1.92 ～52 5 ～ 32 ～ ～～45011018.40.88 0.094现场试验通过大量的室内物理化学研究，优选出了LG多作用高效水泥外加剂。

其水泥浆体系具有低失水、高流动性、高机械强度、凝结时间可调、稠化曲线呈直角效应的独特优点。

它可满足我油田调整井的固井施工要求。

保证固井质量，提高固井优质率。

同时通过实践对比，采用以下工艺和措施：（1）固井前降低水泥浆粘度、切力、密度，使用初稠小、流动性好的水泥浆固井。

（2）根据每口井的具体情况使用合理压差固井，有效防止对产层的伤害。

（3）采取配套使用冲洗液的方法，以提高顶替效率。

（4）井身质量合格，井径规则，确保套管居中。

在这些措施的保障下，我们在现场不同地区、不同井深试验了43口井，固井合格率100%，优质率78.81%，较用其他体系有了大幅度的提高。

其中现场跟踪19口井，主要是木头地区、扶余地区、西部斜坡，都获得了满意的效果，现场水泥浆性能稳定，符合室内试验及设计指标。

木头地区同期用其他外加剂固井66口，其中有12口不合格，而用LG固井12口，合格率100%，固井合格率提高了12.12%。

我们对同排井固井质量做了具体统计对比，其中木152排共固井24口，用LG固井5口，合格率100%。