固井完井油气层保护技术

固井完井油气层保护技术

内部试验和现场应用证明，水泥砂浆对油气层的破坏严重，永久性的，压裂氧化的坍塌难以解决，直接影响油气井的产量。近年来,随着油田不断开发,井下复杂情况也多样化,低渗井、高压井、漏失井、小间隙井、调整井逐年增多,对固井质量的要求和难度也不断增加,因此必须研究与应用固井完井油气层保护技术。胜利油田通过将管外封隔器的使用多样化,逐步形成了有利于油气层保护、增储上产的固井配套技术,并逐步推广使用且取得了较好的效果。1滤失量的控制常规固井是指井下无异常情况、无特殊工艺的固井施工。其固井油气层保护主要采用低滤失、高流动性水泥浆体系(滤失量一般都控制在70mL以内,自由水接近0,流动阻力很小),既能在现场可泵流速下达到紊流又有很小的流动阻力,从而在泵送过程中大大减少对油气层的回压,以减少水泥浆滤液和水泥颗粒进入油气层,从而减少地层孔隙的堵塞。该种水泥浆体系近几年在胜利油田生产井及探井中广泛使用,使同区块的单井平均产量提高20%以上。2水泥浆漏失,导致油气管定失胜利油田草桥地区的主力油藏——潜山油藏地层压力系数很低,多数在1.1左右,若用常规固井工艺,不但会发生水泥浆漏失,造成层间不能封固,而且会严重污染油气层,造成油井产能下降。因此,胜利油田在对该地区固井工艺进行认真研究的基础上,先后研究应用了封隔器-分级箍双级注水泥工艺和水泥伞-分级箍双级注水泥工艺(见图1),使固井成功率由原来的51%提高到100%,并减少了水泥浆对油层的污染,对油气层的保护取得了明显的效果。3m水平井固井技术草桥油田草古100区块潜山油藏为特稠油藏,地层为潜山破碎带,压力系数低(约1.0),该地区全部采用裸眼完井或筛管完井,由于直井一直产量很低,因此又布置10口水平井。该区块水平井固井的要点是封固好进入水平段A点的ϕ244.5mm技术套管。常规固井采用一次注入低密度水泥浆体系(密度1.6～1.7kg/L的粉煤灰石英砂水泥浆)的方法,由于水平段的A点(即ϕ244.5mm套管鞋处)已进入了潜山层(即油层),尽管采用了低密度水泥浆,但由于液柱压力大大超过油层孔隙压力,且潜山顶部岩层破碎缝洞发育,因而有大量的水泥浆渗入油层,大大堵塞了油气通道,当打开水平段时,使污染区的前部水平段孔隙度降低,大大减少了投产产量。为解决固井过程中水泥浆渗入油气层问题,胜利油田对草古100区块水平井固井工艺进行了改进,采用水泥伞—分级箍组合防水泥渗漏保护油气层技术。管串组合改为:盲鞋+水泥伞+割孔短节(孔在水泥伞内)+3根套管+水泥浮箍+分级箍+管串。改进后的ϕ244.5mm技术套管采用两级固井,第一级封固30m,液柱压力增加很少,因为下部有水泥伞,所以不会漏失。采用连续打开式分级箍可及时循环出多余水泥浆,30m水泥浆封固段把潜山漏层(油层)封隔,以保证二级固井。这样大大减少了固井水泥对油层的污染,然后下筛管(尾管)开采,使原油产量明显提高。在草古100区块布置的10口水平井中,其中2口井采用了常规固井工艺,8口井采用了改进后的“水泥伞—分级箍组合防漏保护油气层固井工艺”。采用常规固井工艺的2口井平均产油量为11.7t/d,而采用新固井工艺的8口井的平均产油量为28.37t/d,单井平均产量提高142%。4充填水泥浆充填技术水泥封固段过长,在施工过程中不但易造成钻井液窜槽、砂堵憋泵、水泥浆失重等问题,而且也会严重损害油气层。胜利油田研究应用了多种配套工艺技术,并取得了良好的效果。1)分级注水泥工艺,把长封固段改为短封固段施工。2)采用低密度水泥浆体系(主要是泡沫水泥浆体系、粉煤灰水泥浆体系和膨润土水泥浆体系)固井,在水泥石强度保证井下要求的情况下尽量降低水泥浆密度(一般1.50～1.75kg/L),以降低水泥浆液柱对油层的压力。3)采用超低密度水泥浆充填技术,对于上部无油层的长封固段井,上部采用1.3～1.5kg/L的超低密度水泥浆作为充填剂,以满足支撑套管和封隔地层的作用;油层段采用高密度水泥浆封固,以提高封固质量。(见图2)。4)采用低滤失高分散水泥浆体系,以减少水泥浆滤失和流动阻力,以保护油层。5)采用封隔器封隔油层上部,不用环空憋压,从而减小液柱对油层的压力(见图3)。5封隔器完井工艺高压低渗井的油层孔隙压力较高,但渗透率很低。由于油层孔隙度较小,稍有水泥颗粒进入地层就会造成永久性堵塞,完井后往往不能出油。该类型的井由于地层压力很高,固井作业时为防止水泥浆失重,多采取压稳候凝(例如加重钻井液、双凝水泥浆、环空憋压等)的方法,这更有利于水泥浆滤液进入油层,造成油层污染。因此,胜利油田研究应用了封隔器完井(见图4)或封隔器辅助固井,即在油层上下用封隔器封隔油层段,油层段不固井,或整段固井但油层段用封隔器封隔,以减小水泥浆对油层的污染。同时采用低滤失高密度水泥浆体系,减少水泥浆滤失,提高水泥石强度和胶结强度,从而既能有效封隔油气层又能减少水泥浆滤液与水泥颗粒进入油气层。据统计,胜利油田坨庄区块高压低渗油藏采用封隔器完井或封隔器辅助固井的井,其原油产量可提高一倍以上。6车古本井4年生产井液充填封隔器长水泥浆充填管外封隔器技术不但能有效解决高压低渗井、漏失井、小眼井、欠平衡井、漏失井等复杂井固井完井及油气层保护问题,而且解决了钻井液充填封隔器寿命短的问题。该技术在车古201区块及纯西区块固井中取得了良好的效果,有效避免了水泥浆对地层的损害,提高了油井产量和整体效益,如纯97-5井比邻井产量提高2～3倍。该技术不但防止了水泥浆对油层的污染,还能解决复杂井固井施工难度大的问题,大大提高了施工成功率,降低了钻井成本。对于探井,该技术能提高勘探效率。7裸眼井筛管顶部注水泥固井技术筛管顶部固井就是筛管顶部注水泥。该工艺在水平井中使用较多,直井也常使用。它一般是在油层上部下技术套管,打开油层后,在油层段下入筛管,不用水泥封固,将筛管顶部的套管注水泥固井,保证油层与其它层位的有效封隔,使油层段不与水泥浆接触,从而避免油层污染。该技术在新疆塔里木广泛应用,塔中水平1井、水平2井、水平3井、水平4井、JF128井等均采用该固井技术,取得日产油千吨的效果。1999年10月份,胜利油田滨南采油厂与胜利油田黄河固井公司共同研究应用了裸眼井筛管顶部注水泥技术,在郑408-17井首次进行了应用,且施工顺利,完全达到设计要求。随后在郑408区块广泛推广应用裸眼井筛管顶部注水泥技术,并取得了很好的效果。8最佳完井方式的确定1)套管外封隔器辅助固井既能减少固井后高压油气水上窜,又能减少固井过程或候凝期间水泥浆对油气层的污染。2)水泥浆不与油气层接触的完井和固井方法是保护油气层的最佳完井方式,如:筛管完井、裸眼完井、筛管顶部注水