調(diào)整井延時(shí)聲變固井質(zhì)量變化規(guī)律探究

1、調(diào)整井延時(shí)聲變固井質(zhì)量變化規(guī)律研究 1引言大慶油田開發(fā)已進(jìn)入高含水后期，調(diào)整井固井后聲變質(zhì)量衰減問題已成為制約油田產(chǎn)能的關(guān)鍵問題。為此大慶油田從2001年3月開始，將調(diào)整井固井后測(cè)聲變時(shí)刻由2d延遲到15d，延時(shí)聲變措施執(zhí)行后，調(diào)整井固井檢測(cè)質(zhì)量急劇下滑，合格率從延時(shí)前的99%下降到延時(shí)后的90%。為了更好地掌握固井后水泥環(huán)的膠結(jié)質(zhì)量隨地層壓力環(huán)境、測(cè)聲變時(shí)刻的變化規(guī)律，科學(xué)地提出延時(shí)聲變固井質(zhì)量的考核指標(biāo)，大慶油田組織有關(guān)部門和單位在薩爾圖油田南三區(qū)開展了不同壓力環(huán)境對(duì)調(diào)整井延時(shí)聲變固井質(zhì)量阻礙的對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)區(qū)按地下動(dòng)態(tài)情況分為相對(duì)穩(wěn)定區(qū)和相對(duì)不穩(wěn)定區(qū)，穩(wěn)定區(qū)內(nèi)鉆井20口，不穩(wěn)定區(qū)鉆井18

2、口，全部在固井后2d和15d測(cè)聲變，為了增加對(duì)比度，在部分井加測(cè)了4d、6d、8d和10d聲變。2 試驗(yàn)差不多情況2.1 地理位置與試驗(yàn)環(huán)境2.1.1 地理位置試驗(yàn)區(qū)位于薩爾圖油田南三區(qū)，西起167號(hào)斷層，東至薩大路東約200m，北起南三區(qū)丁30排，南至三區(qū)丁50排之間。以南3-丁30-430井與南3-丁50-435井連線為界，以西是相對(duì)穩(wěn)定試驗(yàn)區(qū)，以東是相對(duì)不穩(wěn)定試驗(yàn)區(qū)。2.1.2 試驗(yàn)環(huán)境設(shè)置相對(duì)穩(wěn)定區(qū)。薩葡層系注水井鉆關(guān)距離450m，在鉆開油層前，300m以內(nèi)的注水井關(guān)井24h之內(nèi)井口壓力小于2.0MPa，300-450m注水井24h內(nèi)井口壓力小于3MPa；高臺(tái)子層系注水井鉆關(guān)距離小于3

3、00m，鉆開油層前井口剩余壓力小于4MPa，所有注水井關(guān)井時(shí)刻從新井開鉆前7d至固井后15d測(cè)聲變結(jié)束為止。采油井依據(jù)不同層位和產(chǎn)液量按三種情況進(jìn)行關(guān)井：面積井網(wǎng)及行列井網(wǎng)采油田關(guān)井距離操縱在150m以內(nèi)；一次加密薩葡差油層井，日產(chǎn)液量大于25m3的井關(guān)井距離操縱在100m，產(chǎn)液量小于25m3的操縱在50m以內(nèi)；高臺(tái)子層系采油井關(guān)井距離操縱在50m以內(nèi)，所有的采油井關(guān)井時(shí)刻從新井鉆開油層至固井后15d測(cè)完聲變?yōu)橹?。相?duì)不穩(wěn)定試驗(yàn)區(qū)。注水井關(guān)井距離、關(guān)井開始時(shí)刻及井剩余壓力與相對(duì)穩(wěn)定區(qū)要求相同，恢復(fù)注水時(shí)刻為一次聲變結(jié)束（固井后2d）。同井場(chǎng)采油井關(guān)井距離50m（產(chǎn)液量40m3），關(guān)井時(shí)刻從新井

4、鉆開油層至一次聲變結(jié)束為止。2.2 試驗(yàn)方案實(shí)施2.2.1油水井關(guān)井實(shí)施情況按照試驗(yàn)方案，試驗(yàn)區(qū)內(nèi)所有38口注水井于開鉆前20d開始關(guān)井放溢，穩(wěn)定區(qū)內(nèi)10口相關(guān)采油井從首輪井鉆開油層之時(shí)開始停產(chǎn)。注水井井口壓力及采油井關(guān)井時(shí)刻均符合試驗(yàn)要求。全部試驗(yàn)過程由開發(fā)和鉆井部門派專人共同監(jiān)督實(shí)施。在相對(duì)不穩(wěn)定試驗(yàn)區(qū)內(nèi)，由于每口注水井阻礙周圍幾口新鉆井，只有3口新井（井號(hào)為南3-丁41-433、南3-丁40-斜435、南3-丁50-435）在固井后2d周圍注水井轉(zhuǎn)注。2.2.2 鉆井實(shí)施情況動(dòng)用8臺(tái)ZJ15鉆機(jī)，共鉆直井34口，定向井4口，鉆井液體系均為聚合物防塌高密度鉆井液體系，整個(gè)鉆井過程中，除南3

5、-丁40-434、南3-丁31-斜434井發(fā)生油氣浸、南1-丁41-432發(fā)生井漏失外，其它井均正常鉆進(jìn)。2.2.3 固井作業(yè)使用引進(jìn)的CPT-Y4型水泥車施工，38口井固井施工參數(shù)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求：平均注速均大于1.25m/s，水泥漿單點(diǎn)密度全部操縱在1.88-1.95g/cm3之間，平均替速大于1.2m/s。在技術(shù)方案上，相對(duì)穩(wěn)定區(qū)20口井全部采納常規(guī)措施，相對(duì)不穩(wěn)定區(qū)18口井有7口使用DSK鎖水抗竄劑，4口井使用DRK抗沖擊韌性水泥。2.2.4聲變檢測(cè)所有試驗(yàn)區(qū)井均采納DLS-1：SBB-61型聲變測(cè)井儀，共測(cè)井108次，其中相對(duì)穩(wěn)定區(qū)5口井和相對(duì)不穩(wěn)定區(qū)3口井，分不測(cè)2d、4d、6d、8

6、d、10d、15d聲變，其余井測(cè)2d和15d聲變。3 試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析3.1 不同試驗(yàn)環(huán)境的地層壓力對(duì)比依照區(qū)內(nèi)部分井RFT測(cè)壓資料和利用電測(cè)資料對(duì)小層壓力計(jì)算，能夠看出，在同一層位，不同試驗(yàn)環(huán)境的地層壓力系數(shù)差不較大（見表1）。在平面上，自北向南，小層壓力有升高趨勢(shì)，由西向東，小層壓力逐步增大，且同一層位不同小層壓力變化范圍較大，這講明非穩(wěn)定區(qū)地層壓力比穩(wěn)定活躍，其緣故是和提早恢復(fù)注水及采油有關(guān)。在縱向壓力剖面上，穩(wěn)定區(qū)和非穩(wěn)定區(qū)各主力油層內(nèi)部高壓低壓交互存在，但總的趨勢(shì)是，自上而上，壓力系數(shù)逐步減小，S0-S2組存在高壓層，S3至P、G油層的部分小層呈欠壓狀態(tài)。表1 南三試驗(yàn)區(qū)不同井區(qū)地層

7、壓力測(cè)量結(jié)果對(duì)比區(qū)域井號(hào)地層壓力系數(shù)S0S1S2S3P1P2G1穩(wěn)定區(qū)南3-丁40-4281.701.110.97-1.421.04-1.480.99-1.211.22-1.290.94南3-丁31-4291.591.370.92-1.400.98-1.051.05-1.141.00-1.220.9南3-丁41-4311.601.300.89-1.190.80-0.820.70-1.200.93-1.150.9-1.3南3-丁50-4331.631.100.90-1.220.91-1.060.67-1.20.90-1.000.8-0.9非穩(wěn)定區(qū)南3-丁2-P311.751.44-1.691.1

8、5-1.41.29-1.350.94-1.00.90-1.330.09南3-丁31-4311.531.20-1.400.9-1.080.84-0.90.54-1.00.8-0.91.15-1.7南3-丁50-4351.610.91-1.650.92-1.220.950.7-1.240.71-1.00.7-0.89南3-丁50-4371.751.61-1.731.27-1.551.07-1.581.0-1.681.0-1.73.2不同試驗(yàn)環(huán)境下固井檢測(cè)質(zhì)量對(duì)比將固井后2d和15d聲變檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，穩(wěn)定區(qū)共固井20口，2d聲變固井質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì)20口，優(yōu)質(zhì)率100%；15d聲變固井質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì)19口，合

9、格1口，優(yōu)質(zhì)率95%。非穩(wěn)定區(qū)固井18口，2d聲變固井質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì)15口，合格3口，不合格2口，優(yōu)質(zhì)率83.3%；15d聲變固井質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì)8口，合格8口，不合格2口，優(yōu)質(zhì)率53.3%。與穩(wěn)定區(qū)相比，2d聲變和15d聲變質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì)率分不下降16.7%和41.7%。能夠看出，穩(wěn)定區(qū)兩次聲變質(zhì)量變化不大，且優(yōu)質(zhì)率較高；不穩(wěn)定區(qū)質(zhì)量較差，15d聲變優(yōu)質(zhì)率降幅較大。3.3 聲變指數(shù)隨測(cè)井時(shí)刻變化對(duì)比3.3.1 固井后2d和15d聲變指數(shù)異常井段對(duì)比統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)區(qū)內(nèi)38口井2d和15d聲變數(shù)據(jù)，單井聲變檢測(cè)質(zhì)量較差（BI0.8）的位置比較一致，但較差井段的長(zhǎng)度卻有不同程度變化。表2為南3試驗(yàn)區(qū)2d與15d聲變膠結(jié)指數(shù)

10、異常井段（0.8）變化情況。能夠看出，在穩(wěn)定區(qū)和非穩(wěn)定區(qū)，BI指數(shù)0.8井段BI0.8井段BI0.8井段長(zhǎng)度m比例%長(zhǎng)度m比例%長(zhǎng)度m比例%長(zhǎng)度m比例%穩(wěn)定區(qū)5643552097.81232.2542496.12193.9非穩(wěn)定區(qū)4796428889.450810.6387277.892422.2合 計(jì)10439980894.06316.0929689.1114310.9表3 南三試驗(yàn)區(qū)井BI指數(shù)隨時(shí)刻變化情況統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目S0S0-S1S1S1-S2S2S3S-PP1P2G1綜合穩(wěn)定區(qū)變差井次8944943610968比例40.045.020.020.045.020.015.030.050.045

11、.034.0不變井次12111616111617141011132比例60.055.080.080.055.080.075.070.050.055.066.0不穩(wěn)定區(qū)變差井次101063119511121087比例50.050.027.816.761.138.916.727.838.944.548.3不變口數(shù)881215791376893比例44.544.566.783.322.250.072.255.650.044.551.7在縱向剖面上，膠結(jié)指數(shù)隨時(shí)刻增加變差的井段要緊集中在封固段的上、下兩端，上部以S0組、S0-S1夾層為主，下部要緊集中在P2組和G1組。其要緊緣故是上部的S0組、S0-

12、S1夾層屬非生產(chǎn)層，且滲透性較差，地層處于長(zhǎng)期憋壓狀態(tài)，固井后，流體一旦浸入水泥環(huán)，則在水泥環(huán)中竄通，形成孔洞，隨著時(shí)刻的推移，流體在孔洞中運(yùn)移引起水泥石強(qiáng)度下降。在P、G油層，由于地層滲透性較好，滲透率（一般在50010-3m2左右），且呈欠壓狀態(tài)，鉆井過程中泥餅增厚，固井時(shí)引起水泥漿大量失水，引起二界面膠結(jié)強(qiáng)度下降。膠結(jié)指數(shù)隨時(shí)刻增加差不多不變的井段要緊集中在S1組、S1-S2夾層、S3組和S-P夾層，這些層位差不多上為薄差層，滲透率較低，受周圍注水井、采油井的阻礙相對(duì)較小。3.3.3 固井后六次聲變結(jié)果綜合對(duì)比為了定量直觀地評(píng)價(jià)聲變質(zhì)量隨時(shí)刻的變化情況，那個(gè)地點(diǎn)引入一個(gè)膠結(jié)不飽和度（）概

13、念，它表示在水泥石中，未膠結(jié)的部分（孔隙或混竄）占整個(gè)水泥石的體積百分比。在聲變檢測(cè)圖上，能夠近似地用下式表示：其中a、b為計(jì)算井段的上下點(diǎn)深度；表示a、b之間井深為處的BI值。利用上述計(jì)算方法對(duì)試驗(yàn)區(qū)內(nèi)7口（穩(wěn)定區(qū)內(nèi)4口、不穩(wěn)定區(qū)3口）固井后經(jīng)歷六次聲變檢測(cè)的井平均膠結(jié)不飽和度進(jìn)行評(píng)價(jià)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表4。從表中數(shù)據(jù)能夠看出，在穩(wěn)定區(qū)和非穩(wěn)定區(qū)，所有井的平均膠結(jié)不飽和度都有隨測(cè)聲變時(shí)刻增加而增大的趨勢(shì)，但穩(wěn)定區(qū)內(nèi)增幅特不緩慢，非穩(wěn)定區(qū)內(nèi)增幅較快，但從第10d以后增幅開始減小，差不多趨于穩(wěn)定。以南3-丁50-435井為例（見表5），2d聲變時(shí)的平均膠結(jié)不飽和度為2.0%，15d測(cè)聲變時(shí)即達(dá)到14.

14、16%，同比增加了7.2倍。表4 南3試驗(yàn)區(qū)六次聲變井膠結(jié)不飽和度對(duì)比井區(qū)井號(hào)各次聲變的平均膠結(jié)不飽和度（%）2d4d6d8d10d15d穩(wěn)定區(qū)南3-丁31-4282.571.754.652.541.652.21南3-丁31-4293.393.8211.432.794.253.99南3-丁40-4281.811.326.102.713.653.87南3-丁40-4292.113.13.22.624.134.14非穩(wěn)定區(qū)南3-丁31-4332.373.584.578.7912.5113.71南3-丁41-4332.284.816.139.9313.3913.49南3-丁50-4352.03.74

15、8.2013.6114.1816.16表5 南3-J50-435井六次聲變對(duì)比地層井段壓力系數(shù)平均膠結(jié)不飽和度%2d4d6d8d10d15dS0763-7951.610.940.944.694.0610.0610.94S0-S1795-8120.5903.5312.9412.1817.06S1812-8301.6501.6713.3322.2221.6722.89S1-S2830-8363.3312.543.3343.3343.3345.0S2836-9011.220.311.156.3112.015.3823.23S3901-9260.952.002.805.607.607.209.20S-

16、P926-9455.265.7911.5821.0515.7916.94P1945-9900.7-1.246.227.3312.2212.6710.2210.44P2990-10300.890.51.382.8812.58.754.25底角1030-10680.692.119.479.2120.5223.6823.68平均763-10682.03.748.2013.6114.1816.163.4聲變質(zhì)量與層位壓力關(guān)系對(duì)比為掌握試驗(yàn)區(qū)固井質(zhì)量問題發(fā)生的緣故對(duì)試驗(yàn)區(qū)內(nèi)所有井15d聲變檢測(cè)質(zhì)量較差（0.8井段所占的比例均無明顯變化。在地層壓力環(huán)境不穩(wěn)定條件下，水泥石膠結(jié)質(zhì)量衰減速度較快，15天聲變與2天聲變的膠結(jié)不飽和度上升11%以上，固井檢測(cè)質(zhì)量較差井段（BI0.8）所占的比例上升11.6%。4.3在不穩(wěn)定的地層壓力環(huán)境條件下，現(xiàn)有的鉆井完井工藝和技術(shù)專門難解決延時(shí)聲