固井中常出现的问题及技术研究

1 问题的提出

吉林油田地质情况复杂, 对完井固井施工带来一定的困难, 简要介绍如下:

1.1 大小断层相互交错, 地层裂隙发育, 降低了固井的一次成功率。

1.2 地层中流体的矿化度高, 影响水泥浆体系及水泥石的性能。

1.3 吉林油田地层岩性特点决定了钻井液的选用, 钻井液挂壁冲洗不净影响固井质量。

1.4 钻井易塌, 井斜、井径不规则及井眼扩大率达15.3%以上时, 固井施工顶替效率差。

2 实验优选水泥外加剂并对外掺料进行优选

2.1 固井用水泥浆中填加的外加剂

首先应通过实验来优选使用何种水泥外加剂, 主要有如下几种:

2.1.1 分散剂:

一般选用USZ, 它最主要作用是促进水泥的流动性, 适宜添加量为0.15-0.3%。

2.1.2 缓凝剂:

一般选用GH-6型。

2.1.3 消泡剂:

地表水与固井水泥搅拌时易发生气泡, 它会对固井施工和封固质量产生不利影响, 试验中G级水泥主要添加XP-1消泡剂;矿渣水泥主要添加G603消泡剂。

2.1.4 实验中对ZJK103降失水剂降滤失规律、抗盐性能及其对水泥石抗压强度的影响进行了系统研究, 数据表明:

水泥石抗压强度不受ZJK103降失水剂影响, 用采出液或高矿化度拌合水配浆对水泥石进行养护, 其抗压强度的发展趋势并没有发生变化, 这表明降失水剂的抗盐性优越。用G级水泥, 地表水, 添加ZJK103降失水剂配制成密度为1.88g/cm3的水泥浆, 加热至58℃时所测定的水泥浆稠化时间, 比不加入ZJK103降失水剂短10分钟左右, 稠化曲线出现直角效应, 满足固井需要。

2.2 水泥外掺料优选技术

吉林油田地层水有较高的矿化度, 一定程度上影响水泥浆及水泥石的性, 可选矿渣水泥改善水泥浆性能。通过实验, 可以获得矿渣外掺料的比表面积以及矿渣的组分对水泥浆活性影响的数据, 并由此得到矿渣外掺料的配比。水泥外掺料可以使原有水泥的钙硅比发生改变, 添加外掺料后的钙硅比在1.61-1.90之间, 水泥浆的综合性能将大幅提高。

初始稠度:将5%钻井液加入够纯G级水泥中, 初稠达到45.1Bc, 而添加28%的矿渣, 其初始稠度只有39Bc;

稠化时间:纯G级水泥中加入5%钻井液后, 可大大缩短水泥浆稠化时间, 而在G级水泥中混入约30%的矿渣水泥后再添加5%的钻井液, 水泥浆的稠化时间基本无变化;

水化热:纯G级水泥具有较高的水化热, 而矿渣水泥随着矿渣比例的加大, 水化热会逐渐降低。

抗压强度:纯G级水泥中添加钻井液添后, 抗压强度会大幅下降, 而加入30%矿渣水泥其抗压强度下降幅度较小。

按一定的配合比, 将矿渣外掺料填加到纯G水泥中, 矿渣不仅和钻井液具有良好的相溶性, 而且矿渣抗腐蚀性能优良, 且添加比例越大其抗腐蚀能力越强, 根据实验, 矿渣的添加量在30%左右为宜。

3 水泥浆体系与地层储层特性适用性研究

3.1 水泥浆体系优选

根据对不同厂家水泥组分及化学性能分析, 优选以下两种水泥浆体系进行研究:

在海坨子区块选用的水泥浆体系:矿渣水泥+消泡剂+0.2%分散剂

吉林油田其它区块选用的水泥浆体系:纯G级水泥+消泡剂+0.2%分散剂

3.2 冲洗液优选

“挂壁现象”广泛存在于两性复合离子钻井液的使用中, 影响了固井的质量, 因此吉林油田在经过多次室内及现场试验的基础上, 开发出了一种能提高顶替效率的冲洗液, 固井300余井次, 固井质量合格率提高明显。

该冲洗液物理特性:密度1.0-1.28 g/cm3;冲洗效率>78% (冲洗液接触时间为7-14min;与现场钻井液和水泥浆相容性良好) 。

4 应用效果

4.1 海坨子区块试验效果

应用水泥浆配方及其综合技术措施:G+30%矿渣+0.3%分散剂 (SXY) +降失水剂 (3%BXF-200L/2.5%G302) +消泡剂。

截止2013年底该区块共固井85口, 合格率高达97.5%, 比上一年度提高约十二个百分点。

4.2 吉林油田其它区块试验效果

应用水泥浆配方及其综合技术措施:G+0.3%分散剂 (USZ) +2.5%降失水剂 (BXF-200L) +消泡剂;G+0.3%分散剂 (USZ) +1.0%降失水剂 (ZJK103) +消泡剂。

截止2013年底固井102口, 合格率升至98.1%, 比2012年提高了约13个百分点。其中应用ZJK103降失水剂固井23口井, 合格率达到100%。

5 结语

通过增加一定比例外加剂, 改善了水泥浆体系及水泥性能, 提高了固井质量, 为油田稳产、增产提供技术保障, 形成了一套满足吉林油田开发需求的固井配套技术:

经实验研究确定优选水泥矿渣外掺料的主要化学成分, 合理级配颗粒、选用合适的配合比, 得到一种新型抗腐蚀的固井水泥——矿渣水泥, 与我油田研究开发的抗盐油井水泥降失水剂形成了一套全新的适合我油田的水泥浆体系。同时开发的新型冲洗隔离液, 性能稳定, 冲洗效率高, 与钻井液水泥浆相溶性好, 大大提高了顶替效率。

摘要：本文从吉林油田的地质构造、施工环境特点出发, 分析了地层、钻井液及水泥浆等影响固井质量的主要因素。通过对水泥浆外加剂及外掺料的实验评价, 优选出了适合该油田的矿渣水泥及抗盐降失水剂, 并对水泥浆体系与地层储层特征适用性方面进行了实验研究, 在此基础上, 开发了适合吉林油田的水泥浆体系及冲洗隔离液体系。经过过现场应用, 使吉林油田固井质量合格率平均提高了7个百分点, 并初步形成了适应吉林油田特点的固井配套技术。

关键词：吉林油田,固井,水泥浆,冲洗液