新疆油田探井质量保障与提升

摘要：国石油风险探井康探1井在二叠系两层连获百吨高产，实现了准噶尔盆地阜康凹陷斜坡区岩性油气藏的重大突破。康探1井的突破实现了准噶尔盆地东部油气勘探由源边凸起带向源内凹陷区战略转移，展现了斜坡区和凹陷区岩性油藏规模勘探潜力。阜康凹陷是最近时期新疆油田增油上产的主力军，意义重大。现阶段阜康凹陷地质构造存在埋藏深、温度高、裂缝发育、地层压力系数高、油气显示层多且活跃等特点。油气开发需要对储层进行缝网压裂，缝网压裂规模大、施工压力高、工艺复杂，因此对固井质量要求高，对提高固井质量面临不小挑战。本文将从水泥浆体系、前置液体系、浆柱结构设计、固井施工参数及配套技术措施等方面开展讨论分析，总结出最优方案，保障阜康凹陷探区固井质量。

关键词：水泥浆体系；前置液体系；浆柱结构；施工参数；技术措施

2020年9月19日，康探1井在二叠系上乌尔禾组试油获日产油158m³、日产气11190m³，实现了阜康凹陷斜坡区二叠系油气勘探重大突破，开启了准东地区规模勘探的新篇章。康探1井的突破证实阜康凹陷区勘探条件有利，阜南凹槽、阜中凹槽以及阜北凹槽是凹陷区三大有利勘探区，有利区带面积近3000km²，预测资源量为(10~15)×108t，是准噶尔盆地增储上产的潜在接替区块。随着多级压裂技术应用越来越广泛，对水泥环密封完整性要求也越来越高。固井难度越大，对质量的要求也越高。因此，通过不断开展研究分析，优选出合适的水泥浆体系，形成相关配套技术，多方位提高固井质量，给油气资源的勘探开发提供强有力的技术支持， 确保其安全高效进行显得十分必要。

一 基本情况

1.1 地质情况

1.3  2022年固井质量情况数据统计

二、固井难题

通过分析，找出制约阜康凹陷油层套管固井质量的难题有如下几个方面：

2.1高温高压条件下水泥浆性能的高效、稳定，水泥浆抗侵、防窜能力有待提高。

2.2储层裂缝发育，固井施工漏失风险高。

2.3封固段显示段多且油气活跃，对压稳要求高。

2.4采用油基钻井液，油膜冲洗干净难度大。

2.5井深，施工压力高，对施工机具可靠性要求高。

三、固井质量保障提升开展的研究工作及对策

3.1高温防窜水泥浆体系设计

通过对水泥浆体系外掺料及外加剂优选，研究形成高温防窜水泥浆体系，浆体性能稳定，稠化时间可调，强度发展快，具有良好的失水(<50mL)、流变(n>0.8，k≤0.6)和沉降稳定性(上下密度差≤0.01)，静胶凝过渡时间＜15min，渗透率低，有较好的防窜性能，性能满足固井要求。

配方：G水泥+石英砂+自愈合剂+[防气窜降失水剂+减阻剂+缓凝剂+消泡剂]+水

3.1.1 通过在水泥浆体系中加入自愈合材料，水泥石线性膨胀率≧0.01%，水泥石具备抗压强度发展快、微膨胀及界面胶结强度高等性能，改善水泥环密封能力，满足高温深井固井施工要求。

自愈合材料遇气膨胀示意图

3.1.2通过实验数据对比，优选防气窜降失水剂。这种降失水剂中主要单体具有良好的耐温性，分子链经过微交联处理后 ，具备一定的空间网络结构 ，可以提供触变性能。用该降水剂制备的水泥浆失水量小 ，具有中等稠度和一定的触变性 ，泵送到位后由液态转变为固态的过渡期内，胶凝强度迅速增大 ，提高了水泥浆的内部结构阻力 ，从而达到防止气窜的目的。

相比较其它降失水剂，一是具有较明显的增黏提切作用和一定的触变性，通过增加水泥浆基体内流体的粘滞力来防止油气水窜。二是有效缩短水泥浆稠化及静胶凝强度过渡时间，同时具有良好的降失水性能。              

3.1.3 缓凝剂的选择。室内通过对两种缓凝剂进行实验数据对比，选择性能较好的缓凝剂B，不出现倒挂现象，顶部48h内起强度。

3.2配套技术措施优化

3.2.1扶正器的选择和设计

① 扶正器安放位置调整。套管扶正器的安放位置由接箍处调整到中间位置，通过软件对多口井进行模拟计算，平均居中度提高3-5%，提高顶替效率。

② 扶正器类型选用。直井段，规则井段选用整体弹性扶正器，不规则井段选用树脂螺旋扶正器。同样条件，通过对扶正器类型进行调整好平均顶替效率，提高5-7个百分点。（树脂旋流扶正器具有顺时针螺旋线流道，可改变单一的一维轴向流动顶替方式，形成横向扰流，有利于驱替环空窄间隙死泥浆及其附着与井壁的油膜、虚泥饼，从而提升二界面胶结质量。）

3.2.2浆柱结构调整和设计

① 水泥浆稠化时间控制。领浆的稠化时间对压稳，防气窜有很大的影响。领浆稠化时间过长，不利于领浆段的防气窜，领浆稠化时间过短，不利于尾浆失重后的压稳。在保证施工安全的前提下，领浆在施工时间上附件60-90min，尾浆的稠化时间控制在30min以内，最大限度的实现尾浆的即时稠化。这样当下部尾浆处于失重状态时，上部领浆还保持较高的静液柱压力和传递压力的能力；领浆失重时，尾浆已起强度，有效防止水泥浆在凝结过程中因失重造成的油气窜槽。

② 浆柱结构设计。原有的基础上浆柱结构上进行调整，优质先导浆+高效驱油型隔离液（800-1000m）+高效冲洗液（100-200m），前置液接触时间增加至15-20min以上。冲洗液有较低的紊流临界速度0.30-0.5m/s，同时可以将附着在套管和井壁上的隔离液、钻井液的混合物携带干净，创造良好的胶结环境。同时可以释放施工参数，降低施工漏失风险，还可以提高顶替效率。

3.2.3施工参数的调整

①通过两套固井软件进行模拟。经过大量数据证明，随着顶替速度的增大，顶替效率也在逐渐增大。优选最佳方案，采用变排量施工，提高注水泥排量，施工返速尽可能大于1m/s，确保储层段顶替效率。

3.2.4精细加回压措施

实践证明：水泥浆在候凝期间由于失重，使环空液柱压力降低，在井口环空加回压，可以提高候凝期间环空液柱压力，保持压力，防止环空窜槽，稳定产层，对提高固井质量有帮助。

计算公式：施工完井底静当量为 ρ1，施工中最大动当量为ρ2，考虑施工结束后加回压至最大动当量，计算可知加回压值为：

P1=（ρ2-ρ1）*0.00981*井深；

按照尾浆全失重加回压值为:

P2=(ρ水泥浆-ρ地层盐水)*0.00981*H尾浆段长,故尾浆失重后加回压值为：P回=P1+P2。

按照地破处承压当量密度加回压值为：

P3=(ρ地破-ρ泥浆密度)*0.00981*H地破井深

综合考虑，施工结束立即关井加回压至P1，待尾浆顶部静胶凝发挥补压至P回。

备注：水泥浆静胶凝强度从48-240pa，这段“过渡时间”，是发生窜流的危险期，加回压在静胶凝强度达到48pa，把回压补上。

四、现场应用

从源头设计入手，制定施工设计方案，严格把控施工关键环节，现场应用两井次，一次合格率100%，确保了生产套管固井质量满足集团公司固井质量“五条红线”要求。

五、结论

5.1针对不同的地质特征，选择合适的水泥浆体系尤为重要，对提高固井质量很关键。

5.2科学的施工方案，现场高标准的执行，有利于提高固井成功率。

六、参考文献

1  中国石油勘探——杜金虎 , 何海清 , 杨涛 , 等 . 中国致密油勘探进展及面临的挑战 [J]. ,2014,19(1):1-9.

2  先进动力与能源技术——郭凯凯,朱庆国,范淑慧,任雪凤,任建棚.固井技术发展与趋势研[J].,2021,11

3  中国石油勘探——何海清, 支东明, 唐勇, 刘超威, 陈洪, 郭旭光, 王泽胜. 准噶尔盆地阜康凹陷康探1井重大突破及意义[J]., 2021, 26(2): 1-11.