華北石油局井下作業(yè)公司為滿足油田高效開發(fā)需要，優(yōu)選水泥漿配方，優(yōu)化固井工藝，探索行之有效的實(shí)用技術(shù)，解決油田低壓、易漏、長封固井段等難題，為油田增儲(chǔ)上產(chǎn)提供支撐。
人工漂珠水泥漿：降低密度有成效
鎮(zhèn)涇油田平均鉆井深度2200米，在固井過程中，一次上返水泥漿深度可達(dá)2000米，因地層的承壓能力低，在封固段如此長的情況下，液柱壓力過高，極易壓漏地層，造成水泥漿漏失。
另外，高含水層影響固井質(zhì)量，易損害油層套管。水泥漿密度偏高易壓漏地層，密度偏低時(shí)，含水豐富層位極易出水，對(duì)水泥環(huán)及套管有嚴(yán)重侵蝕作用，也容易造成地層污染。
要控制水泥漿比重，確保固井質(zhì)量、優(yōu)選水泥漿體系是關(guān)鍵。華北石油局井下作業(yè)公司固井隊(duì)不斷探索，在水泥漿中加入多種硅鋁超輕材料復(fù)配而成的減輕劑，即漂珠，使水泥漿體達(dá)到超低密度，具有良好的流動(dòng)性和黏稠性。同時(shí)，漂珠具有低失水的特點(diǎn)，凝固后的水泥石抗壓和抗折性能也有明顯改善，且水泥石的致密滲透率低，有一定的防油氣水竄能力。
然而，這種漂珠價(jià)格昂貴，消耗量大，固一口2000米深的井，需要漂珠13噸，漂珠費(fèi)用占固井工程款的1/3，如何把這種豪華型的“貴族材料”向?qū)嵱眯偷?ldquo;平民材料”轉(zhuǎn)變，是固井作業(yè)的難題。
華北石油局井下作業(yè)公司固井隊(duì)經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，尋找性能好、價(jià)格低的替代材料，研發(fā)人工漂珠水泥漿體系。該水泥漿體系密度低，可滿足低壓易漏區(qū)塊的長封固段固井需要。該體系中的水溶性聚合物可吸附水化層，束縛更多自由水，堵塞水泥顆粒間空隙，降低水泥濾餅的滲透性。該體系具有一定黏稠性，漿體不易脫水，可進(jìn)一步降低失水，在固井過程中封堵局部漏失層，有效降低成本。
人工漂珠水泥漿具有良好的低密度、高強(qiáng)度特性，可以降低環(huán)空液柱壓力，能夠滿足低壓易漏層固井，實(shí)現(xiàn)長封固段固井。
即時(shí)稠化與有效層流：制伏漏失對(duì)策好
即時(shí)稠化是應(yīng)對(duì)漏失的方法之一，是將水泥漿頂替到位后目的層段的尾漿迅速稠化。具體做法就是在水泥漿中加入一定量速凝劑，調(diào)整水泥漿性能參數(shù)，控制尾漿稠化時(shí)間，在施工安全時(shí)間內(nèi)盡量延長替漿時(shí)間，在頂替到位時(shí)水泥漿迅速稠化，封堵漏層，減少地層流體對(duì)水泥漿的高危侵竄時(shí)間，避免油、氣、水發(fā)生竄槽，影響固井質(zhì)量。
因地層承壓能力比較弱，在水泥漿注入井內(nèi)的過程中，井口壓力隨泵的排量大小而變化，如果排量過大，超過地層壓力，將會(huì)壓漏地層，引起水泥漿漏失。
實(shí)施有效層流注漿是另一種固井對(duì)策。就是根據(jù)地層不同層位，控制水泥漿排量，在水泥漿到達(dá)漏失層位時(shí)降低頂替排量，大泵替漿排量根據(jù)井口壓力而定，以不超過地層的承壓為準(zhǔn)。在注漿期間沖洗領(lǐng)漿準(zhǔn)備出套管時(shí)，提高注漿排量，使沖洗領(lǐng)漿對(duì)目的層井段實(shí)現(xiàn)充分沖刺，在前置液即將到達(dá)中部漏失層位時(shí)，再降低至原注漿排量。同時(shí)，在井口壓力接近地層壓力時(shí)，由固井車替漿，泵、車轉(zhuǎn)換時(shí)保持平穩(wěn)，此時(shí)根據(jù)井口壓力和施工安全時(shí)間逐漸降低替漿時(shí)間。
為實(shí)現(xiàn)有效層流頂替，要對(duì)沖洗領(lǐng)漿的性能進(jìn)行調(diào)整，控制水泥漿有一個(gè)合理的返速和有效層流排量，使注漿開始到水泥漿出套管前，排量較大，在沖洗領(lǐng)漿出套管到上返至漏水層前，排量降低，使水泥漿達(dá)到有效層流狀態(tài)，在沖洗領(lǐng)漿繼續(xù)上返時(shí)，再提高排量。
2009年，華北井下固井隊(duì)在第一批施工的8口井固井作業(yè)時(shí)，采取相應(yīng)固井對(duì)策，除2口滲漏嚴(yán)重外，其他6口井固井質(zhì)量和水泥漿返高都達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
提高漿液頂替率：預(yù)防漏失固質(zhì)量
提高水泥漿的頂替效率，對(duì)防止漏失、提高固井質(zhì)量有著重要意義。他們通過設(shè)計(jì)和加放套管扶正器，確保套管居中度大于67%。目前油層段每兩根套管加一只扶正器，非目的層每4～5根套管加一只扶正器，通過固井軟件模擬，目的層套管居中度達(dá)到91%，非目的層段套管居中度達(dá)到78%，水泥漿在井眼內(nèi)運(yùn)移暢通，有利于提高固井質(zhì)量。
在下套管固井前，他們與鉆井施工單位配合，認(rèn)真準(zhǔn)備井眼，做地層承壓試驗(yàn)，弄清地層承壓能力，便于調(diào)整固井參數(shù)，為一次全封固奠定基礎(chǔ)。在井內(nèi)條件允許情況下，施工人員盡量調(diào)整鉆井液性能，使其達(dá)到低黏、低切和合理的鉆井液密度，利于水泥漿的頂替。
另外，他們深入開展“壁面剪切應(yīng)力”理論在鎮(zhèn)涇油田的應(yīng)用研究，利用該理論設(shè)計(jì)水泥漿性能，了解固井施工參數(shù)，提高水泥漿頂替效率。紊流頂替是國內(nèi)外公認(rèn)的最好頂替方式，但在鎮(zhèn)涇油田受井漏等問題干擾無法實(shí)現(xiàn)，只能采用“有效層流注漿”、塞流等復(fù)合頂替工藝，這樣運(yùn)用壁面剪切應(yīng)力遠(yuǎn)大于鉆井液屈服值，加上在固井前充分循環(huán)鉆井液以及采用相應(yīng)的技術(shù)措施，對(duì)低密度水泥漿進(jìn)行有效層流頂替，完全可以清除泥漿，既能確保替漿效率，又能最大限度地預(yù)防漏失。
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