振动胶塞固井技术在JF1-8-4井的应用
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发布者：周坚 孙万兴 张小建 张海涛 宋磊磊
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时间：2019年7月24日 09:18
摘要：解放渠东油田TIII油组为底水块状构造油藏,油层、隔层厚度薄，油层与水层间互窜问题十分严重。固井声幅测井结果显示: 在水层、油层、隔层位置都有高峰值出现, 难以满足注采需要。利用振动固井技术可以有效改善水泥浆流动性能，充分提高水泥浆水化，提高胶结强度，改善水泥石微观结构，减少水泥浆失重和防止环空气窜。
关键词：薄油层；水窜；振动胶塞；水泥浆性能；固井质量解放渠东油田纵向上分为三个相互独立的油藏，TI1为边水层状构造油藏，TI2为边底水层状构造油藏；TII油组为边底水块状构造油藏；TIII 油组为底水块状构造油藏，油藏埋深 4400－4900。JF1-8-4井是布署在解放渠东油田一口开发井，钻探目的是挖潜三叠系TII、TIII油组剩余油,兼探TI油组水淹状况。二开采用Ф241.30mm钻头钻至井深4534m完钻，Φ200.03mm套管下至4532m常规固井。由于长期注水开采，地层中含水量增多，层间互窜现象严重，固井质量不易保证。为此，从防窜机理入手，优选隔离液体系、优化水泥浆性能、应用振动胶塞和环空压力补偿技术防止了地层流体侵入，确保了固井质量。
一、概况
1.井身结构
一开：￠406.4mm 钻头×井深 801m，￠273.05mm 套管×800m；二开：￠241.3mm 钻头×井深 4534m，￠200.03mm 套管×4532m。
2.钻井液性能：见表1
表1 钻井液性能
ρ/ FV/ PV/ YP Gel/ FL/ CS/ Cl-/
cm3 S mPa.s Pa Pa/Pa ml % mg/l
1.25 50 13 6 2.5/7 4 0.2 14330
3. 电测情况
井温：97.5℃×4534m
井径：电测平均井径为257.72mm，扩大率6.8%，油层段扩大率12.6%
4. 油层分布及油气显示
钻进期间在三叠系见油气显示112.0m/17层，其中TⅠ油组25.0m/8层，TⅡ油组45.0m/6层，TⅢ油组42.0m/3层。 TⅡ油组井段 4420.00-4443.00m 显示最好，钻时 1-7min/m，岩性为浅灰色荧光细砂岩，气测全烃：0.85↑61.15%，C1：0.7862↑54.0368%，其它组分全；现场综合解释：油气层。
序 号 层位井段(m)厚度 (m)岩 性气测解 释
1TI4206.0～ 4210.04灰色粉砂岩干层
2 TI4238.0～ 4243.05 黑灰色泥岩差气层
3 4275.0～ 4279.04 灰色泥质粉砂 岩、浅灰色荧光 砾状砂岩差油气 层4 4281.0～ 4283.02 浅灰色荧光含砾 细砂岩差油 气层5 4285.0～ 4288.03 浅灰色荧光含砾 细砂岩差油气 层6 4314.0～ 4315.01 灰色荧光粉砂岩差油气 层7 4322.0～ 4325.03 灰色粉砂岩气层
8 4329.0～ 4332.03 灰色泥质粉砂岩差气层
9TII4370.0～ 4379.09 灰色泥质粉砂岩差气层10TII4383.0～ 4384.01 灰色细砂岩差气层
114387.0～ 4389.02 灰色细砂岩差气层
124392.0～ 4394.02灰色粉砂岩差气层
134420.0～ 4443.023浅灰色荧光细砂 岩油气层144443.0～ 4451.08 浅灰色细砂岩差气层
15TIII4469.0～ 4471.02 灰色粉砂岩差气层
164494.0～ 4500.06浅灰色荧光细砂 岩油气层174500.0～ 4534.034浅灰色细砂岩差气层
5.周边情况
JF1-8-4井周边1Km范围内有采油井10口，注水井14口，注水层位TI、TII、TIII均有。
二、固井施工技术难点
1.油层段井径扩大率12.6%，呈“糖葫芦”形状，顶替效率低。
2.油层、隔层多而薄，最薄的油层厚度1m, 最薄隔层也仅2米厚，互窜问题十分突出。
3.裸眼段长，需封固不同压力体系地层，“窜、漏”可能同时发生。
4.渗透性地层易引起水泥浆失水过大，造成施工事故，损害油气层。
5.水泥浆一次上返 4534m，上下温差达 70℃，易造成环空水泥浆强度发展上下不均衡。
6.施工量大，施工时间长，水泥浆稠化时间长，结构发展慢，压稳困难。
7.对固井质量要求严。( 1) 返高一般要求返至地面( 2) 油层及隔层段固井质量要求优质，其余井段固井声幅值小于 30%。
三、固井设计与技术对策
1.严格控制好套管下放速度，防止产生激动压力压漏地层或造成井壁跨塌，保证套管顺利下到位，并能够正常建立循环；2. 优化水泥浆配方，严格控制水泥浆失水和析水，并以电测资料为依据合理设计水泥浆量，固井使用硅粉水泥浆与低密度水泥浆两种；
3.合理安放套管扶正器，保证套管居中度，并合理设计施工排量，提高顶替效率；
4.套管下放到位后，必须充分循环洗井 2 周以上方能进行固井施工；
5.采用近平衡压力固井、保持施工的排量和压力稳定、确保施工及候凝整个过程的压力平衡，防止井漏、坍塌、溢流等复杂情况的发生；
6.为提高固井质量，保证顶替效率，施工排量按环空每米返速计算。
7.采用振动胶塞固井，改善流体性能，提高顶替效率，提高水泥胶结强度，提高固井质量。
四、振动胶塞固井工艺原理
振动胶塞固井原理主要是通过谐振器安装在固井胶塞的本体上，不改变现有的注水泥工具，根据施工的工艺流程，设计振动时间；便于提高水泥浆的胶结强度。
五、JF1-8-4井Φ200.03mm套管正注反挤室内化验:
水泥浆体系:
常规密度：阿 G+互利微硅（100:3） cm3；设计密度 1.88g/低密度： 阿 G+LANDY-30S＋微硅(100:30:25) 计密度 1.35g/cm3设领浆稠化曲线（稠化时间 361min/100Bc)
尾浆稠化曲线（稠化时间 288min/100Bc）
六、JF1-8-4井Φ200.03mm套管正注反挤施工情况:
在正注时使用振动胶塞固井,先装入水泥头、根据固井设计，设计振动时间；遥控激振过程、注前置液、碰压后自动激振过程、碰压后自动激振调整振频，共振后完成关闭。施工完后环空打压，之后测声幅结果显示，固井质量优质。
结论
1.解放渠东油田井具有长封固裸眼段，注水泥浆量大，施工压力高，易出现蹩高压；且管外静液柱压力大，且循环压耗高，替浆排量受限制，顶替效率低会影响水泥返高固井质量等施工难点，根据井径合理选加扶正器，确保套管的居中度，提高顶替效率。对于井眼不规则，井径扩大率大的井段，为防止水泥浆窜槽，下入旋流扶正器，使水泥浆在环空产生一个横向流动，提高顶替效率，使用振动胶塞固井，有利于提高顶替效率。
2.振动胶塞固井作用是通过谐振器的振动激发套管环空流体共振，提高顶替效率，谐振器振动可破环入井流体的内部结构，改善流体的流动性；
3.谐振器的振动可打散水泥颗粒的聚集，水泥水化更加充分，缩短了水泥稠化的过渡时间，使得水泥浆更加均匀，提高水泥浆的强度，可以减少水泥浆的静切力，维持静液水泥浆的凝结，收缩得到补偿，提高了第一界面、第二界面的胶结强度，有利于防固井窜槽。
参考文献:
[1]王恩合 王学良 王学成 陈杰 陈杰 王雪梅《动态振动固井技术研究及现场试验》【石油钻探技术],2011年04期.
作者简介:周坚(1968年-)男、汉族，浙江萧山人，工程师，主要从事固井管理及技术工作。
