影响调整井固井质量的主要因素及计算方法

第２４卷第２期　钻　井　液　与　完　井　液　Ｖｏ１．２４　ＮＯ．２　２００７年３月　ＤＲＩＬＬＩＮＧ　ＦＬＵＩＤ＆ＣＯＭＰＬＥＴＩＯＮ　ＦＬＵＩＤ　Ｍａｒ．２００７　文章编号：１００１—５６２０（２００７）０２—００４５—０３　影响调整井固井质量的主要因素及计算方法　赵静　刘义坤　（１．大庆石油学院石油工程学院，黑龙江大庆；２．提高油气采收率教育部重点实验室（大庆石油学院），黑龙江大庆）　摘要　油田开发已进入高含水后期，调整井数量越来越多，长期的注水开发，使地层结构遭到严重破坏，调整　井固井质量受到严重影响。针对井径扩大率、钻井液性能、水泥浆密度、地层孔隙压力和孔隙流体渗流速度等影响　调整井固井质量的主要因素进行了分析，并建立了地层孔隙压力和孔隙流体渗流速度的计算方法。结果表明：随　着井径扩大率、钻井液密度、黏度、失水量的增大，调整井固井优质率降低；地层孔隙压力越大，孔隙流体渗流速度　超过临界渗流速度时，调整井固井质量变差；建立的地层孔隙压力和孔隙流体渗流速度的计算方法能准确地预测　地层孔隙压力和孔隙流体渗流速度，为提高调整井固井质量提供可靠的依据。　关键词　固井　固井质量　影响因素　钻井液　水泥浆密度　孔隙压力　渗流速度　中图分类号：ＴＥ２６３　文献标识码：Ａ　油田开发已进入高含水后期，为了保证油田稳　范、井径扩大率高，形成“大肚子”井段和“糖葫芦”井　产、高产和提高采收率，进一步完善注采井网，提高　段。如果井径扩大率超过１５　时，井壁泥饼厚度只　储量的动用程度，每年都要在老区钻相当数量的调　有３～５　ｍｍ，形成钻井液滞留区，此时，即使增大顶　整井。但是由于长期注水开发，地层结构遭到破坏，　替排量，也难以将大井眼死角处的钻井液顶替干净，　水驱油过程中油水界面不平衡移动，层间、层内和平　使水泥浆与未顶替干净的钻井液相互混掺而影响顶　面的矛盾复杂化，井眼剖面高压层、常压层和低压层　替效果，并造成水泥浆与井壁胶结质量变差。所以　交互出现的现象，严重影响了调整井的固井质量。　在调整井固井时应尽量减小井径扩大率，从而提高　因此，许多学者对影响调整井固井质量的因素进行　固井质量。　了研究［１　］。笔者针对影响调整井固井质量的井径　１．２钻井液性能　扩大率、钻井液性能、水泥浆密度、地层孔隙压力、孔　隙流体渗流速度等主要因素进行了研究，并给出了　特别是对于调整井，地层结构较复杂，钻井液性　地层孔隙压力和孔隙流体渗流速度的计算方法。　能的好坏直接影响调整井的固井质量（见表１）。表　１统计结果表明，随着钻井液密度、黏度和失水量的　１　影响因素分析　增加，调整井固井优质率分别下降。所以在调整井　１．１井径扩大率　钻进过程中，为保持井控，钻速、防漏防卡、安全起下　调整井主要开采夹在主力油层之间的薄差层，　钻、平衡地层压力等，要求钻井液密度适当、低滤失　所以在钻井过程中易造成井壁垮塌、井眼尺寸不规　量、强抑制能力，而且具有低黏度切力、高悬浮、高携　表１　钻井液性能对调整井固井质量的影响情况　第一作者简介：赵静，博士研究生，１９７５年生，１９９７年毕业于大庆石油学院，现在主要从事油气田开发工程的研究。地　址：黑龙江省大庆市大庆石油学院石油工程学院；邮政编码１６３３１８。　维普资讯 http://www.cqvip.com

４６　钻　井　液与　完　并　液　２００７年３月　屑能力等特性，才能保证固井质量。　泥环的阻渗能力较差，从而影响调整井的固井质量。　１．３水泥浆密度　水泥浆密度大小是影响调整井固井质量的另一　将孔隙流体渗流速度与实测声幅值进行回归拟　合，结果见图２。从图２可以看出，孔隙流体渗流速　度与声幅值成正比关系，即渗流流速小的井固井质　量好，渗流流速大的井固井质量差。一般把开始影　重要因素。调整井固井时常面临高渗低压层和低渗　高压层共存的多套压力层系。在高渗低压层固井施　工时，水泥浆密度一般控制为１．８３～１．８８　ｇ／ｃｍ。，　尽量减少环空液柱压力，从而保证固井质量。而在　响固井质量的渗流流速定为临界渗流速度，也就是　新钻调整井固井候凝期间油层孔隙流体流速至少要　低渗高压层由于水泥浆候凝期间，环空阻渗能力低　于地层孔隙流体侵入能力，在固井施工时，常在水泥　浆中加入高强度锁水抗窜剂，并配合使用套管外封　隔器的方法进行固井。所以调整井固井时，为了压　稳低渗高压层和防止高渗低压层的漏失，必须选择　合适的水泥浆密度，来保证固井质量。　１．４地层孔隙压力　地层孔隙压力是影响调整井固井质量的重要因　素　］。根据杏四、杏五区实测压力资料，ＰⅡ和ＳＩ组　地层孔隙压力较高，达１６．９５　ＭＰａ，渗透率较低；ＰＩ　组地层孔隙压力较低，为７～８　ＭＰａ，渗透率较高。　图１是中７２一Ｐ３７井实测孔隙压力系数随声幅值的　变化规律，从图１可知，声幅值与地层孔隙压力系数　成正比，地层孔隙压力系数越大，声幅值越大。　、、　ｊ掣　馨　｛缸、　孔隙压力系数　图１地层孔隙压力系数随声幅值变化规律　１．５孔隙流体渗流速度　在渗透率高、连通性好、地层孔隙压力较低的油　层，孔隙流体渗流速度会影响调整井的固井质量。　在密井网条件下，由于注采井间距较小，水渗流对水　泥环的影响加剧。水渗流流量越大，氢氧钙石的含　量越少乃至不见。水泥石的孔隙度明显增高，孔隙　中胶结物不发育或没有。由于地层水在流动过程中　会渗入水泥环，地层水渗入水泥环，需要克服水泥石　孔隙的毛细管力，当孔隙的毛细管力不能阻止地层　流体的渗入时，地层水将冲蚀水泥环，地层水与水泥　石孔隙水之间不断进行交换，水泥孔隙中溶解结晶　水化产物将不能析出，造成水泥孔隙中没有填充物，　从而水泥石的孔隙度和渗透率不能进一步减小，水　小于临界渗流速度，否则就会影响固井质量。　＼　ｊ掣　馨　｛缸、　孔隙流体渗流速度／（ｍ－ｎｍ】　图２地层孔隙流体渗流速度随声幅值变化规律　２　计算方法　２．１地层孔隙压力　利用多井作用于地层中任一点Ａ的压力势差　为各相关井单独作用于这一点势差总和的原理，可　以得到地层孔隙压力计算公式：　Ｐ　＿Ｐｅ　＋（　ｌｎ鲁＋　ｚｌｎ鲁＋．．・　＋　ｑｎｌｎ鲁］　式（１）中，Ｒ　为第７ｚ井到供给边缘的距离，ｍ；Ｐ　为　地层中任一点（待钻井点）的小层压力，ＭＰａ　Ｐ　为　小层静压，ＭＰａ　ｒｎ为第　井到Ａ点的距离，ｍ；Ｋ　为地层渗透率，　ｍ　；ｑ　为第　口井的产量，ｒｎ３／ｄ；　为待钻井点处孔隙流体黏度，ｍＰａ・Ｓ。　应用该方法对大庆油田２３口调整井共６８个小　层进行了压力预测，并与实测的ＲＦＴ值对比，绝对　误差不超过±０．５　ＭＰａ。图３是中７２－Ｐ３７井不同　深度预测压力系数与ＲＦＴ实测压力系数对比情况。　对压力系数过高的井采取相应的固井措施，使所钻　的２３口调整井固井优质率超过９８　。　２．２孔隙流体渗流速度　利用地层任一点Ａ孔隙流体渗流速度为各相　关井共同作用于这一点渗流速度矢量叠加的原理，　可得地层点Ａ孔隙流体渗流速度的计算公式：　ｘＡ一６．６３５＞：；－生一ＣＯＳｑ　（２）　维普资讯 http://www.cqvip.com

第２４卷第２期　赵静等：影响调整井固井质量的主要因素及计算方法　４７　表４子Ｌ隙流体渗流速度与小层声幅值　井号　井位坐标　＊盛　井别　＊　层位　一　，　渗流速度声幅值　…纵坐标横坐标　ｍ　ｍ／ｈＸ５一Ｊ１一Ｐ９２７注入井２９３７２　Ｘ５一Ｊ１一Ｐ９３１注入井２９１０１　Ｘ５一Ｊ３一Ｐ９３０注入井２８２８４　Ｘ５—３０一Ｐ９３２注入井２８４１５　Ｘ５一儿一Ｐ９２６采出井２９４１７　Ｘ５—３１—７２９采出井２８０６９　图３　中７２一Ｐ３７井压力预测值与ＲＦＴ实测值的对比曲线　Ｘ４一Ｊ４—７０４注入井３０７３０　ＶｙＡ＝６．６３５　Ｌｓｉｎａ　（３）　Ｘ５－Ｊ３一Ｐ９２７采出井２８５６２　ｉ一＝１几Ａ　Ａ　７．　Ａ一￣／　＋　２ＹＡ　（４）　２．给出了地层孑Ｌ隙压力和孑Ｌ隙流体渗流速度　式（２）～（４）中，　为Ａ点的流速在ｘ轴上的分量，　的计算方法，利用该计算方法可以准确计算地层孑Ｌ　ｍｍ／ｈ；　为Ａ点的流速在Ｙ轴上的分量，ｍｍ／ｈ；　隙压力和孑Ｌ隙流体渗流速度，为选择合理的钻井液　为第ｉ井距待钻井Ａ点的距离，ｍ；ｑ　为第ｉ井单　和水泥浆密度，提高调整井固井质量提供可靠依据。　层的产液量或注入量，ｍ。／ｄ；ｈ　为油层有效厚度，　ｍ；　为油层有效孑Ｌ隙度，　。应用该方法对大庆　参考文献　油田４９口油水井进行了实例计算，结果见表４。从　［１］姚晓．调整井固井水窜的根源及现行防窜技术评价．钻　表４可以看出，当地层孑Ｌ隙流体渗流速度超过５０　井液与完井夜，２００１，１８（５）：１３—１６　ｍｍ／ｈ时，声幅值均超过２０　，固井质量变差。　对其中３７口渗流速度超过５０　ｍｍ／ｈ的井进行　３一　０　一∞　Ｏ　　一　９　一　；　～　７∞　；　　～　７　Ｅ２３郭小阳，杨远光，李早元，等．提高复杂井固井质量的关　键因素探讨．钻井液与完井液，２００５，２２：５３—５８　停、关，同一井场相关油水井控制渗流速度均达到了　［３］纪宝华，王明升．大庆长垣北部影响固井质量的地质因　优质固井。　∞　弘　素分析．断块油气田，１９９９，６（６）：４９—５１　６　２　９　９　５　９　３　８　Ｅ４３齐奉中，袁进平．提高调整井固井质量的技术与认识．　３　结论　钻采工艺，２００２，２５（５）：６－８　１．从井径扩大率、钻井液性能、水泥浆密度、地　孙　Ｅ５３　肖志兴，梁宏权，纪宝华，等．多压力层系下固井液密度　确定方法的研究．石油钻采工艺，１９９９，２１（６）：２０—２４　层孑Ｌ隙压力和孑Ｌ隙流体渗流速度等方面分析了影响　调整井固井质量的因素。　（收稿日期２００６—０９－２０；ＨＧＦ＝０７２Ｌ８；编辑　李晓岚）　（上接第３８页）　３．铁棒和岩心经冲洗后，其界面胶结强度均高　量和形成滤饼的成分，以利于后续固井作业的顺利　于清除部分吸附层和虚滤饼的胶结强度，且随着冲　进行并提高固井质量。　洗时间的延长，界面胶结强度进一步提高，但冲洗时　６．模拟人造岩心在高温高压下形成滤饼时应　间应有一个合适的值。　在动失水仪中进行，从而更真实地模拟井下情况。　４．固井作业前，应采用适当的方法尽量清除虚　参考文献　滤饼和吸附层以提高第一、第二界面胶结强度，但其　Ｅ１３赵黎安，孟宪宝，杜卉，等．钻屑与油井水泥的胶结特　前提是保证井壁稳定。　性．大庆石油学院学报，１９９６，２０（２）：９０—９３　５．在以后的钻井作业中，应重视形成滤饼的质　（收稿日期２００６—０７—１７；ＨＧＦ一０７１Ａ４；编辑　张炳芹）