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：﹥220mm

e、初凝时间：30—70min

f、终凝时间：﹤10min

g、稠化时间：40—120min

h、高温高压失水：﹤250mL

i、24小时抗压强度：﹥14Mpa

j、流性指数：0.70—0.90

k、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 0.4

2 240 1.92 40 178 35

2 2 0.42 260 1.92 35 36 5

3 3 0.42 260 1.92 35 53 5

4 4 0.42 260 1.92 3

5 6

6 5

5 5 0.42 260 1.93 35 85 4

6 2 0.42 260 1.92 40 35 4

7 3 0.42 260 1.92 40 45 4

8 4 0.42 260 1.91 40 61 4

9 5 0.42 260 1.92 40 74 4

10 4 0.42 260 1.92 50 52 3

11 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 7d

1 2

30℃

19min

13Mpa

初稠﹤10Bc

52min-20Bc

61min-70Bc

45℃

30min

7Mpa 102

40℃、

0.1Mpa 14.8 30.6

2 3

40℃

19min

13Mpa

初稠﹤10Bc

65min-20Bc

70min-70Bc

45℃

30min

7Mpa 45

40℃、

0.1Mpa 16 31.4

3 4

40℃

19min

13Mpa

初稠﹤10Bc

110min-20Bc

114min-70Bc

45℃

30min

7Mpa 32

40℃、

0.1Mpa 18.4 32.4

4 5

50℃

20min

15Mpa

初稠﹤10Bc

90min-20Bc

96min-70Bc

45℃

30min

7Mpa 29

40℃、

0.1Mpa 19.2 35.4

5 0

60℃

25min

28Mpa

初稠﹤10Bc

142min-70Bc

45℃

30min

7Mpa 1208

40℃、

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