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河50區(qū)塊固井水泥漿體系技術(shù)論文
摘要:河50區(qū)塊是勝利油田產(chǎn)能建設(shè)的重點(diǎn)開發(fā)項(xiàng)目。該區(qū)塊地質(zhì)情況復(fù)雜,且由于施工井是老區(qū)調(diào)整井,存在地面環(huán)境受限、油水關(guān)系復(fù)雜、是典型的老油田區(qū)塊。并且經(jīng)過三十多年開采,已全面進(jìn)入高含水期,嚴(yán)重制約著油田和采油廠上產(chǎn)大局。地下壓力系統(tǒng)遭到破壞,給固井工程提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。常規(guī)的固井技術(shù)不能滿足該地區(qū)的固井要求。為此,針對(duì)該地區(qū)大位移、小半徑繞障定向井的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn),開發(fā)優(yōu)化了低密度膨脹水泥漿體系,并結(jié)合其他固井工藝技術(shù)解決了現(xiàn)場(chǎng)固井技術(shù)難題。并且取得了良好的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果。
關(guān)鍵詞:河50斷塊;固井工程;地質(zhì)結(jié)構(gòu);低密度水泥
前言
精細(xì)油藏描述結(jié)果顯示,作為整裝斷塊的河50潛力巨大。該區(qū)塊新井以大位移、小半徑繞障定向井為主,存在地面施工條件差、地下井網(wǎng)密集防碰難度高、上部地層易縮徑、下部地層壓力不均衡等多項(xiàng)生產(chǎn)技術(shù)難點(diǎn),施工難度非常高。不但給鉆井技術(shù)面提出的新的難題,而且給固井工程也提出了較高的要求。固井設(shè)計(jì)要求固井水泥漿體系技術(shù)必須滿足:水泥漿穩(wěn)定性好,低失水,零自由水,早期強(qiáng)度發(fā)展快;水泥石抗壓強(qiáng)度高,韌性好。滿足該地區(qū)特殊的地層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。
一、固井難點(diǎn)分析
綜合以上地質(zhì)特點(diǎn)和固井要求,該區(qū)塊的主要固井難度集中在以下3個(gè)方面:
(1)大位移、小半徑繞障定向井套管居中困難,在拉力和自重作用下,大斜度井段套管與上下井壁大面積接觸,套管嚴(yán)重偏心,窄邊鉆井液很難被水泥漿頂替走,影響封固質(zhì)量。
(2)水泥漿在大斜度井段凝固時(shí),由于重力作用,形成上稀下稠,上側(cè)的水泥石強(qiáng)度低,滲透率高,易引起油氣水竄槽。
(3)固井封固段長,上部地層壓實(shí)作用差、壓力低,固井施工過程中極易發(fā)生漏失,常規(guī)水泥固井的施工風(fēng)險(xiǎn)大。
二、水泥漿性能要求
綜合以上地質(zhì)特點(diǎn)和固井要求,水泥漿性能具體要求以下6個(gè)方面:
(1)低濾失量。如果水泥漿濾失太大,不僅污染產(chǎn)層,而且水泥漿變稠,流動(dòng)阻力增大,井漏的風(fēng)險(xiǎn)隨著增大,因此一般要求水泥漿的API濾失量小于50mL。
(2)零游離液。控制游離液為0是提高大位移定向井固井質(zhì)量的關(guān)鍵,游離液聚集都會(huì)在井眼高邊形成積水帶,成為層與層之間竄通的途徑,地層流體就會(huì)通過此通道竄流。
(3)水泥漿過度時(shí)間短。稠化過度時(shí)間(30-100Bc)越短,水泥漿的抗氣竄能力越強(qiáng),固井效果較好。
(4)高沉降穩(wěn)定性。水泥漿即使無游離液析出,仍可能發(fā)生固相沉降,使井眼高邊部位水泥漿變稀,低邊部位水泥漿變稠。凝固后,高邊產(chǎn)生強(qiáng)度較弱的滲透性水泥石,不能充分封隔油氣水層,可能導(dǎo)致井內(nèi)流體在環(huán)空中流動(dòng)。
(5)水泥石早期強(qiáng)度發(fā)展迅速。低密度水泥漿早期強(qiáng)度發(fā)展情況不滿足現(xiàn)場(chǎng)固井要求,出現(xiàn)強(qiáng)度發(fā)展緩慢,或者水泥漿稠而不硬,給氣竄的產(chǎn)生提供機(jī)會(huì)。水泥漿石滲透性高,易引起腐蝕性介質(zhì)的腐蝕。同時(shí)延長了鉆井周期。
(6)水泥石韌性好。水泥石抗沖擊韌性、抗折強(qiáng)度是衡量材料塑性的量度,隨兩者的提高,水泥石韌性越好,能夠承受更大的沖擊;彈性模量則是剛性的量度,彈性模量越大,變形的能力越差,越易脆裂。
三、水泥漿體系的優(yōu)選
(1)低密度泡沫水泥漿體系技術(shù)
泡沫水泥漿是一種超低密度水泥漿,它是在水泥漿中充入氣體(N2或空氣)并加入水泥添加劑而形成的一種穩(wěn)定水泥漿體系,其配制方法有機(jī)械充氣法和化學(xué)發(fā)氣法。泡沫水泥漿具有濾失量低、隔熱性能好、穩(wěn)定性好、稠化時(shí)間易于控制,并具有低污染和一定的堵漏性能。其突出優(yōu)點(diǎn)是在較低密度下,仍能保持較高的強(qiáng)度。采用低密度化學(xué)泡沫水泥漿固井有利于解決低壓易漏井和長封固段井的固井難題,有利于提高固井質(zhì)量,經(jīng)濟(jì)效益明顯。
(2)低密度漂珠水泥漿體系技術(shù)
選擇漂珠為減輕劑, 具有密閉、粒細(xì)、質(zhì)輕、壁薄和活性高等基本性能。可以配制出密度在1.40～1.60g/cm3的低密度水泥漿體系。該體系流動(dòng)性較好,具有較高的穩(wěn)定性、動(dòng)切力和凝膠強(qiáng)度,在60℃下,失水量小于50mL,24h抗壓強(qiáng)度大于8.0MPa�，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)表明,低密度水泥漿體系可以應(yīng)用在易漏失井上,能有效地解決這些地區(qū)底層壓力低,固井時(shí)易漏的問題。 (3)塑性微膨脹水泥漿體系技術(shù)
塑性微膨脹水泥漿是通過在常規(guī)固井水泥漿內(nèi)添加一定比例的膨脹劑、增韌劑等外加材料,而形成的一種新型的具有高韌性強(qiáng)度的固井水泥漿體系。高韌性、微膨脹性,是這種水泥漿體系的特點(diǎn)。所謂的高韌性,是指水泥漿中添加了纖維類增韌物質(zhì)。在常規(guī)水泥漿內(nèi)添加增韌劑,就如同在水泥中加入了“鋼筋”一樣,使“混凝土”變成“鋼筋混凝土”,這樣就較好地解決了原有水泥漿固化后的脆性問題。塑性微膨脹水泥所具有的微膨脹性能,可以提高水泥漿與地層間的膠結(jié)質(zhì)量。
針對(duì)河50區(qū)塊特殊的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和固井設(shè)計(jì)要求,優(yōu)選并開發(fā)出了適合該區(qū)塊地質(zhì)條件的塑性微膨脹水泥漿體系,該體系具有:(1)低濾失量(50～200mL/30min);(2)在水泥漿處于塑性狀態(tài)時(shí),產(chǎn)生明顯的塑性膨脹以解決水泥漿在過渡時(shí)間內(nèi)因水化收縮造成的膠凝失重問題,達(dá)到防竄的目的;(3)在水泥漿硬化階段產(chǎn)生膨脹,解決水泥漿硬化后體積收縮劇增、誘發(fā)環(huán)空微間隙而引起竄槽的問題。此外,該水泥漿體系能大幅度提高水泥環(huán)的膠結(jié)質(zhì)量,達(dá)到防竄、防滲和提高固井質(zhì)量的目的。
四、應(yīng)用效果
1、河50區(qū)塊34口新井于全部投產(chǎn)。投產(chǎn)初期日產(chǎn)油能力350.5噸,目前日產(chǎn)油能力204.9噸,含水64.2%,平均單井日產(chǎn)油6.0噸,達(dá)到了區(qū)塊調(diào)整目標(biāo)。油層上部全部采用低密度水泥漿體系封固,油層全部采用塑性微膨脹水泥漿體系封固。水泥返高至井口,實(shí)現(xiàn)了真正的全井封固。
2、保護(hù)油層套管,提高油井壽命。
五、認(rèn)識(shí)與建議
(1)該水泥漿體系技術(shù)在河50區(qū)塊固井取得了良好的效果,實(shí)現(xiàn)了勘探開發(fā)的總目標(biāo)。
(2)塑性微膨脹水泥漿體系,可以增加水泥石的彈性,減少射孔對(duì)水泥環(huán)的破壞,保證水泥環(huán)密封質(zhì)量,同時(shí)可以有效保護(hù)油氣層,有利于油井投產(chǎn)后各項(xiàng)酸化壓裂等增產(chǎn)措施的實(shí)施。
(3)河50斷塊地下結(jié)構(gòu)特征在勝利油田老區(qū)塊具有代表性。隨著該項(xiàng)技術(shù)在河50斷塊應(yīng)用取得的突破,將會(huì)讓老油田難以開采的薄層,油水層壓力體系復(fù)雜的油藏獲得重新投產(chǎn)的可能。
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