超稠油浅井固井技术研究

超稠油浅井固井技术研究

X

王　杉1,李爱润2

(1.河南油田钻井公司;2.河南油田测井公司,河南南阳　473132)

摘　要:为了提高河南油田超稠油浅井的固井质量,满足油田蒸汽吞吐开发的需要。认真分析了超稠油田蒸汽吞吐开发后期影响固井质量的有关因素,并采取了相应的配套技术措施。现场应用表明这些措施行之有效,明显地提高了固井质量。

关键词:固井质量;水泥浆;稠油浅井;压力窗口

中图分类号:T E 256 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)08—0123—02 河南油田超稠油区快油层埋藏浅、压实及其成岩作用强度较弱,地层胶结较疏松。某些区块除稠油含量丰富外,上部浅层还蕴藏着天然气。

正因为稠油埋深浅、地层胶结疏松,加上某些区块地表浅层又有气层存在,给超稠油浅井的固井施工带来了一系列的难题。1　超稠油浅井固井难点1.1　油层埋深浅、地层温度低,外加剂选择困难

河南油田稠油油藏埋深浅、地层温度低,外加剂选择困难。注入井筒内的水泥浆强度发展慢,其抵御油气水窜的能力差,固井质量难以保证。

1.2　由于长期注汽开采,使地层压力发生巨大的变化,钻进中经常发生溢流、井涌

长期注汽开采,使地层压力发生巨大的变化,大部分层位压力远远高于原始压力,由于长期周期性注蒸汽开发导致油层套管频繁伸缩,破坏第二界面的胶结质量,使地下高压层沿裂缝上串造成地下压力紊乱,钻进经常发生溢流、井涌或者井漏。

1.3　表层天然气的存在,进一步增大了固井施工的难度

河南油田井楼、古城稠油区块上部90～120m 之间,蕴藏着天然气资源。由于埋深浅,钻开后,钻井液液柱压力难以平衡气层压力,因此该类井钻井过程中,钻井液中气浸严重,有时因钻井液中含气量太高,井口所测量钻井液密度低于清水的比重。受高压气层影响,稠油浅井固井质量难以保证。1.4　地层破裂压力低,压井、固井过程中易发生井漏

稠油浅井完钻井深一般都在200～800m 之间,地层漏失压力低,钻井过程中一但发生井涌,仓促加重钻井液密度,容易压漏地层。LZ 3井钻至井深

440m 起钻时发生溢流,经加重钻井液处理,虽制止了溢流,但又出现了井漏,该井仅因处理井涌、井漏井下复杂情况时间就长达1个月之久。

1.5　稠油蒸汽吞吐开采方案增大了固井施工难度

稠油油田采用蒸气吞吐开采方式。即:开采前首先向开采层内注入一定压力的蒸气,然后焖井3～4天再进行开采。蒸气吞吐开采对固井提出了更高的要求,水泥浆必须返出地面、全井封固良好、水泥石必须具有抗高温特性。

由于稠油产层浅、地层破裂压力低、地表浅层又蕴藏着天然气,加之在注气过程中热应力的作用,套管频繁伸缩,水泥环易损坏,高压注汽使压力沿被破坏的水泥环层间窜通,很容易造成“稠油产层与顶部气层”的窜通,增大天然气层的能量,甚至发生天然气窜通至地表附近的现象,严重影响稠油浅井的钻井和固井施工。

受上述5大因素影响,超稠油浅井固井质量一次合格率低于70%。

2　超稠油浅井固井工艺技术

针对以上固井难点问题,我们从水泥体系、水泥浆密度设计、环空浆柱压力设计,井眼准备,固井工艺等方面入手,经多年的研究和实践,总结出一套行之有效的固井配套技术。2.1　选用低失水、短过渡、微膨胀、沉降稳定性好的优质水泥浆体系

如前所述,超稠油浅井固井首先急需解决低温防窜问题,因此必须设计低温早强短过渡沉降稳定性好的水泥浆体系。经多年研究,优选出低温降失水剂HN-100。HN -100是不渗透剂和早强性膨胀剂的混合物,它一方面在地层滤失中可形成不渗透膜;另一方面该种水泥浆体系具有一定的早强性和微膨

123

　2012年第8期 内蒙古石油化工

X

收稿日期作者简介王杉(5—),毕业于西南石油大学,现在在河南油田钻井公司技术科从事科技管理工作。

2:2012-02-19

:198

胀性,水泥石体积不收缩,可以明显提高水泥浆的早期强度和缩短过渡时间,同时提高水泥浆的沉降稳定性,在水泥浆从液态到固态的转变过程中保持一定的浆柱压力,阻止地层流体窜入水泥浆,具有良好的防窜能力。

低密度水泥浆配方主要成分:油井水泥、石英砂、漂珠、低温降失水剂、增强剂、分散剂。高密度水泥浆配方主要成分:油井水泥、石英砂、低温降失水剂、早强剂、分散剂。

通过对水泥浆防窜能力的实验测试,水泥浆体系中当HN_100加量大于1.2%时具有较好的防窜性能,水泥浆初凝前仍维持较高的浆柱压力。

2.2　固井前对周边注、采井采取一定范围内的停采、停注方法

在总结经验教训基础上,我们采取在钻开油层前15天至固完井3天后的时间内,新钻井周围200m 范围内的井必须停止注汽,若周围井处于焖井期,必须在排液一段时间,地层泄压后方能钻开油气层,防止钻井过程中发生井涌、井喷。

2.3　固井施工中的防涌措施

由于长期注气开发,地下压力紊乱,并且在90-120m存在气顶油层,在钻井过程中经常会发生井涌。从现场施工看:一些区块钻井液密度低于1.42g/ cm3压不住井、而钻井液密度高于1.50g/cm3就可能发生井漏,压力窗口小于0.9。因此,在这些区块钻井和固井时,必须搞好防喷及其它安全措施,并严格控制环空液柱压力在压力窗口之内,既能压稳高压层又不至于发生井漏。

固井施工时我们取消了清水冲洗液,采用低密度水泥浆作冲洗液,通过平衡压力计算确定各种密度的水泥浆用量,进行合理的浆柱结构设计,确保冲洗液对封固段井壁的“冲刷”,同时,冲洗液进入环空后,仍能压稳高压地层而又不发生漏失。

2.4　固井施工中防漏措施

从钻井及固井施工看:发生钻井液或水泥浆漏失主要集中在:一是表层套管鞋处(约占80%);二是目的层上部、渗透性良好的砂层段。

固井施工中我们采取了如下防漏措施:下套管前对漏失层段进行堵漏。在钻井过程中发生过井漏的稠油浅井,在下套管前通井时,对漏层进行堵漏,提高地层的承压能力;注水泥浆期间防漏措施。为确保固井施工中水泥浆不发生漏失,上部封固井段采用低密度水泥浆,下部采用密度为1.90g/ 3高密度水泥浆,确保环空最大液柱压力大于地层压力而小于地层的漏失压力。另外,漂珠是一种较好的低密度材料,颗粒直径为40～300Lm,壁厚为直径的5%～30%,密度为0.6～0.7kg/l。因其密度低、颗粒小且呈空心状,易被吸附在微裂缝隙处,其对上部封固段具有一定的堵漏功能。使用水泥伞减慢水泥浆的漏失速度。通常我们在目的层上部、渗透性良好的砂层段加水泥伞,防止水泥浆下沉,并支撑静液柱压力,水泥伞的设计允许流体自由向上流动、阻止流体向下流动。改善水泥浆体的流变性、降低固井施工压力。通常在水泥浆中加入0.5～1. 0%的减阻剂(USZ),以改善水泥浆的流变性,使水泥浆初始稠度低于10个BC。采用小排量进行替浆。固井施工后期至碰压时,采用小排量顶替,严格控制替浆排量<400L/min,以免施工压力过高、压漏地层。

3　应用效果

2006年以来,通过采用以上配套技术措施,在超稠油浅井固井中取得了显著效果,声幅变密度评价固井质量一次合格率均在95%以上。

4　几点认识

低失水、短过渡、微膨胀且沉降稳定性好的优质低密度水泥浆体系或高密度水泥浆体系是保证固井质量的重要前提;

HN_100具有一定的微膨胀性且与增强剂、早强剂、分散剂均有良好的配伍性,当HN_100加量大于1.2%时,在水泥浆凝固过程中能起到压力补偿作用;

采用低密度水泥浆取代清水作冲洗液,合理的浆柱设计,既能在固井过程中压稳高压层,又能增加水泥浆的接触时间,是提高浅井固井施工安全和提高固井质量的好办法。

固井施工前,对漏失段进行堵漏,提高地层的承压能力、在易漏失井段按装水泥伞是一条提高漏失井固井质量行之有效的办法;

固井前对周边注气井采取一定范围内的停采、停注泄压的办法,这是防止稠油浅井钻井过程或固井过程中发生井涌、井喷的一条有效途径;

采用小排量顶替、可降低固井施工压力、防止水泥浆漏失。

[参考文献]

[1]　刘崇建,等.油气井注水泥理论与运用[M].

北京:石油工业出版社,1990.

[2]　《钻井手册》(甲方)编写组编.钻井手册[M].

北京:北京石油工业出版社,1990.

[3]　顾军矿场固井技术[M]北京石油工业出

版社,

124内蒙古石油化工 2012年第8期　

cm..:

1997.