固井完井油氣層保護(hù)技術(shù)

固井完井油氣層保護(hù)技術(shù)

內(nèi)部試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用證明，水泥砂漿對(duì)油氣層的破壞嚴(yán)重，永久性的，壓裂氧化的坍塌難以解決，直接影響油氣井的產(chǎn)量。近年來(lái),隨著油田不斷開(kāi)發(fā),井下復(fù)雜情況也多樣化,低滲井、高壓井、漏失井、小間隙井、調(diào)整井逐年增多,對(duì)固井質(zhì)量的要求和難度也不斷增加,因此必須研究與應(yīng)用固井完井油氣層保護(hù)技術(shù)。勝利油田通過(guò)將管外封隔器的使用多樣化,逐步形成了有利于油氣層保護(hù)、增儲(chǔ)上產(chǎn)的固井配套技術(shù),并逐步推廣使用且取得了較好的效果。1濾失量的控制常規(guī)固井是指井下無(wú)異常情況、無(wú)特殊工藝的固井施工。其固井油氣層保護(hù)主要采用低濾失、高流動(dòng)性水泥漿體系(濾失量一般都控制在70mL以?xún)?nèi),自由水接近0,流動(dòng)阻力很小),既能在現(xiàn)場(chǎng)可泵流速下達(dá)到紊流又有很小的流動(dòng)阻力,從而在泵送過(guò)程中大大減少對(duì)油氣層的回壓,以減少水泥漿濾液和水泥顆粒進(jìn)入油氣層,從而減少地層孔隙的堵塞。該種水泥漿體系近幾年在勝利油田生產(chǎn)井及探井中廣泛使用,使同區(qū)塊的單井平均產(chǎn)量提高20%以上。2水泥漿漏失,導(dǎo)致油氣管定失勝利油田草橋地區(qū)的主力油藏——潛山油藏地層壓力系數(shù)很低,多數(shù)在1.1左右,若用常規(guī)固井工藝,不但會(huì)發(fā)生水泥漿漏失,造成層間不能封固,而且會(huì)嚴(yán)重污染油氣層,造成油井產(chǎn)能下降。因此,勝利油田在對(duì)該地區(qū)固井工藝進(jìn)行認(rèn)真研究的基礎(chǔ)上,先后研究應(yīng)用了封隔器-分級(jí)箍雙級(jí)注水泥工藝和水泥傘-分級(jí)箍雙級(jí)注水泥工藝(見(jiàn)圖1),使固井成功率由原來(lái)的51%提高到100%,并減少了水泥漿對(duì)油層的污染,對(duì)油氣層的保護(hù)取得了明顯的效果。3m水平井固井技術(shù)草橋油田草古100區(qū)塊潛山油藏為特稠油藏,地層為潛山破碎帶,壓力系數(shù)低(約1.0),該地區(qū)全部采用裸眼完井或篩管完井,由于直井一直產(chǎn)量很低,因此又布置10口水平井。該區(qū)塊水平井固井的要點(diǎn)是封固好進(jìn)入水平段A點(diǎn)的?244.5mm技術(shù)套管。常規(guī)固井采用一次注入低密度水泥漿體系(密度1.6～1.7kg/L的粉煤灰石英砂水泥漿)的方法,由于水平段的A點(diǎn)(即?244.5mm套管鞋處)已進(jìn)入了潛山層(即油層),盡管采用了低密度水泥漿,但由于液柱壓力大大超過(guò)油層孔隙壓力,且潛山頂部巖層破碎縫洞發(fā)育,因而有大量的水泥漿滲入油層,大大堵塞了油氣通道,當(dāng)打開(kāi)水平段時(shí),使污染區(qū)的前部水平段孔隙度降低,大大減少了投產(chǎn)產(chǎn)量。為解決固井過(guò)程中水泥漿滲入油氣層問(wèn)題,勝利油田對(duì)草古100區(qū)塊水平井固井工藝進(jìn)行了改進(jìn),采用水泥傘—分級(jí)箍組合防水泥滲漏保護(hù)油氣層技術(shù)。管串組合改為:盲鞋+水泥傘+割孔短節(jié)(孔在水泥傘內(nèi))+3根套管+水泥浮箍+分級(jí)箍+管串。改進(jìn)后的?244.5mm技術(shù)套管采用兩級(jí)固井,第一級(jí)封固30m,液柱壓力增加很少,因?yàn)橄虏坑兴鄠?所以不會(huì)漏失。采用連續(xù)打開(kāi)式分級(jí)箍可及時(shí)循環(huán)出多余水泥漿,30m水泥漿封固段把潛山漏層(油層)封隔,以保證二級(jí)固井。這樣大大減少了固井水泥對(duì)油層的污染,然后下篩管(尾管)開(kāi)采,使原油產(chǎn)量明顯提高。在草古100區(qū)塊布置的10口水平井中,其中2口井采用了常規(guī)固井工藝,8口井采用了改進(jìn)后的“水泥傘—分級(jí)箍組合防漏保護(hù)油氣層固井工藝”。采用常規(guī)固井工藝的2口井平均產(chǎn)油量為11.7t/d,而采用新固井工藝的8口井的平均產(chǎn)油量為28.37t/d,單井平均產(chǎn)量提高142%。4充填水泥漿充填技術(shù)水泥封固段過(guò)長(zhǎng),在施工過(guò)程中不但易造成鉆井液竄槽、砂堵憋泵、水泥漿失重等問(wèn)題,而且也會(huì)嚴(yán)重?fù)p害油氣層。勝利油田研究應(yīng)用了多種配套工藝技術(shù),并取得了良好的效果。1)分級(jí)注水泥工藝,把長(zhǎng)封固段改為短封固段施工。2)采用低密度水泥漿體系(主要是泡沫水泥漿體系、粉煤灰水泥漿體系和膨潤(rùn)土水泥漿體系)固井,在水泥石強(qiáng)度保證井下要求的情況下盡量降低水泥漿密度(一般1.50～1.75kg/L),以降低水泥漿液柱對(duì)油層的壓力。3)采用超低密度水泥漿充填技術(shù),對(duì)于上部無(wú)油層的長(zhǎng)封固段井,上部采用1.3～1.5kg/L的超低密度水泥漿作為充填劑,以滿(mǎn)足支撐套管和封隔地層的作用;油層段采用高密度水泥漿封固,以提高封固質(zhì)量。(見(jiàn)圖2)。4)采用低濾失高分散水泥漿體系,以減少水泥漿濾失和流動(dòng)阻力,以保護(hù)油層。5)采用封隔器封隔油層上部,不用環(huán)空憋壓,從而減小液柱對(duì)油層的壓力(見(jiàn)圖3)。5封隔器完井工藝高壓低滲井的油層孔隙壓力較高,但滲透率很低。由于油層孔隙度較小,稍有水泥顆粒進(jìn)入地層就會(huì)造成永久性堵塞,完井后往往不能出油。該類(lèi)型的井由于地層壓力很高,固井作業(yè)時(shí)為防止水泥漿失重,多采取壓穩(wěn)候凝(例如加重鉆井液、雙凝水泥漿、環(huán)空憋壓等)的方法,這更有利于水泥漿濾液進(jìn)入油層,造成油層污染。因此,勝利油田研究應(yīng)用了封隔器完井(見(jiàn)圖4)或封隔器輔助固井,即在油層上下用封隔器封隔油層段,油層段不固井,或整段固井但油層段用封隔器封隔,以減小水泥漿對(duì)油層的污染。同時(shí)采用低濾失高密度水泥漿體系,減少水泥漿濾失,提高水泥石強(qiáng)度和膠結(jié)強(qiáng)度,從而既能有效封隔油氣層又能減少水泥漿濾液與水泥顆粒進(jìn)入油氣層。據(jù)統(tǒng)計(jì),勝利油田坨莊區(qū)塊高壓低滲油藏采用封隔器完井或封隔器輔助固井的井,其原油產(chǎn)量可提高一倍以上。6車(chē)古本井4年生產(chǎn)井液充填封隔器長(zhǎng)水泥漿充填管外封隔器技術(shù)不但能有效解決高壓低滲井、漏失井、小眼井、欠平衡井、漏失井等復(fù)雜井固井完井及油氣層保護(hù)問(wèn)題,而且解決了鉆井液充填封隔器壽命短的問(wèn)題。該技術(shù)在車(chē)古201區(qū)塊及純西區(qū)塊固井中取得了良好的效果,有效避免了水泥漿對(duì)地層的損害,提高了油井產(chǎn)量和整體效益,如純97-5井比鄰井產(chǎn)量提高2～3倍。該技術(shù)不但防止了水泥漿對(duì)油層的污染,還能解決復(fù)雜井固井施工難度大的問(wèn)題,大大提高了施工成功率,降低了鉆井成本。對(duì)于探井,該技術(shù)能提高勘探效率。7裸眼井篩管頂部注水泥固井技術(shù)篩管頂部固井就是篩管頂部注水泥。該工藝在水平井中使用較多,直井也常使用。它一般是在油層上部下技術(shù)套管,打開(kāi)油層后,在油層段下入篩管,不用水泥封固,將篩管頂部的套管注水泥固井,保證油層與其它層位的有效封隔,使油層段不與水泥漿接觸,從而避免油層污染。該技術(shù)在新疆塔里木廣泛應(yīng)用,塔中水平1井、水平2井、水平3井、水平4井、JF128井等均采用該固井技術(shù),取得日產(chǎn)油千噸的效果。1999年10月份,勝利油田濱南采油廠與勝利油田黃河固井公司共同研究應(yīng)用了裸眼井篩管頂部注水泥技術(shù),在鄭408-17井首次進(jìn)行了應(yīng)用,且施工順利,完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求。隨后在鄭408區(qū)塊廣泛推廣應(yīng)用裸眼井篩管頂部注水泥技術(shù),并取得了很好的效果。8最佳完井方式的確定1)套管外封隔器輔助固井既能減少固井后高壓油氣水上竄,又能減少固井過(guò)程或候凝期間水泥漿對(duì)油氣層的污染。2)水泥漿不與油氣層接觸的完井和固井方法是保護(hù)油氣層的最佳完井方式,如:篩管完井、裸眼完井、篩管頂部注水