下二门油田窄密度窗口固井技术研究

下二门油田位于南襄盆地泌阳凹陷东部，属断块油田。主要地质特征是：产层裂缝较为发育，浅油层埋深在500m-700m，深油层埋深达2400m；地层孔隙喉度大、某些井段地层破裂压力低、漏失层多(几乎全井渗漏)；某些井段气层较发育，地层压力高，造成在钻进过程中经常发生溢流、井涌，加重泥浆后又发生井漏，导致固井施工过程中既要防止漏失、压稳涌层，还要保证封固段的固井质量，造成该地区固井质量一次合格率偏低。

1 固井难点

1.1 储层物性较好，孔隙结构复杂

下二门油田储层物性较好，孔隙度分布在20%-26%之间，平均孔隙度为23.04%；渗透率主要分布在500-2500×10-3μm²之间，平均为1170×10-3μm²。非均质性十分严重（非均质系数为1.18-2.73），地层破裂压力低，固井施工中易发生漏失；承压堵漏困难，经统计该区块发生漏失时钻井液密度在1.26 g/cm³-1.47 g/cm³之间，破裂压力为1.75 g/cm³-2.03 g/cm³。

1.2 层间压力紊乱

长期的注聚、注水开发，造成地层压力异常，溢流、井涌频发，压稳和防漏矛盾突出。

同时含油井段长、油水层密集分布，高低压共存，层内、层间窜槽现象突出。如下F5-232X1井是下二门油田核二段Ⅳ油组一口注聚井，完钻井深1280m（油层顶底979-1259m），共有45个层，其中油层31个（隔层小于2m的24层，占油层数的77.4%）。

1.3 顶替效率低

加重与堵漏后钻井液性能变差，造成固井顶替时冲洗效率差。

2 解决固井难题的方案

2.1 防窜水泥浆体系研究

主要从提高水泥浆早期强度入手，保持水泥浆具有微膨胀性和一定的触变性，研发了低温早强防窜水泥浆体系。研究的水泥浆体系能很好的防止地层油水层的侵蚀和层间窜槽，弥补水泥水化的体积损失并防止产生水带，通过现场应用，只使用防窜水泥浆体系效果不很明显，对应的油水层曲线幅度较高。

2.2优化浆柱结构设计

进行水泥浆柱压稳计，采用双密度水泥浆体系，上部采用密度为1.50 g/cm³的低密度水泥浆，下部采用常规密度水泥浆体系。使用固井设计软件模拟施工，优选施工参数，计算出循环压耗，保证动液柱压力低于漏失压力，防止施工过程中发生漏失。

2.3 前置液设计

冲洗液用高效冲洗剂配制，用量8 m³-12m³，隔离液用石英砂配制，密度控制在1.30 g/cm³左右，用量在6 m³-8 m³。

2.4 配套技术

针对存在的异常压力地层，配套使用管处封隔器（ECP）对主要油气层进行局部封隔，使高压油气水无法上窜下扰，起到局部截阻和防窜的效果。2017年以来，在下二门油田有16口井使用管外封隔器36只，其中水泥充填式7只，水力胀封式29只。

2.5采用大排量注水泥浆及变排量顶替方法

注水泥浆时采用双车注，排量1.80m³/min-2.20 m³/min，保证前置液出套管后达到紊流，顶替时采用紊流加塞流顶替方式，压力升高后降低排量，在提高顶替效率的基础上，保证井下安全。

3 现场应用

2017年至2020年共在下二门油田实施31口井，钻井出现复杂情况的有18口，占下二门固井施工井数的58.06%。针对出现的复杂情况，采用多种方法提高固井质量，其中防窜水泥浆体系和管外封隔器配合使用的16口井，固井质量优质率有明显提高。

下F5-232X1井是下二门油田H2Ⅳ油组的一口注水井，下F5-232X1井完钻井深1312m，完钻钻井液密度1.40 g/cm³，油气层活跃，下F5-232X1井轨迹周围300m范围内有相关注水井10口，300m-500m范围内有注水井16口。钻进至724m（砂岩层723m-728m），发生漏失，漏速27m³/h，采取加胶液稀释泥浆，泥浆密度由1.40g/cm³降至1.24 g/cm³，粘度36s ，漏速降至6-10m³/h，总漏失量约40m³。维持钻进，开泵有漏失（漏速2-3m³/h），停泵接单根有溢流（溢流量1-2m3/h）。

针对此情况，如果采用常规方法施工，注水泥及水泥稠化过程中会发生油气上窜，导致窜槽发生或造成固井质量不合格。施工中，在目的层段油气活跃层位（1028.88-1031.90m、1053.64-1056.72m、1078.68-1081.7m）各下入1只管外封隔器，共下入3只管外封隔器，固井注水泥结束后憋压打开管外封隔器将高压层密封，防止高压油气上窜对水泥浆的侵蚀。采用低温早强水泥浆体系，水泥浆性能见表 2，稠化曲线见图 1，施工参数表 3，封隔器使用情况见，使用效果对比见表 5。