調整井延時聲變固井質量變化規(guī)律研究

1、調整井延時聲變固井質量變化規(guī)律研究 1引言大慶油田開發(fā)已進入高含水后期，調整井固井后聲變質量衰減問題已成為制約油田產能的關鍵問題。為此大慶油田從2001年3月開始，將調整井固井后測聲變時間由2d延遲到15d，延時聲變措施執(zhí)行后，調整井固井檢測質量急劇下滑，合格率從延時前的99%下降到延時后的90%。為了更好地掌握固井后水泥環(huán)的膠結質量隨地層壓力環(huán)境、測聲變時間的變化規(guī)律，科學地提出延時聲變固井質量的考核指標，大慶油田組織有關部門和單位在薩爾圖油田南三區(qū)開展了不同壓力環(huán)境對調整井延時聲變固井質量影響的對比試驗。試驗區(qū)按地下動態(tài)情況分為相對穩(wěn)定區(qū)和相對不穩(wěn)定區(qū)，穩(wěn)定區(qū)內鉆井20口，不穩(wěn)定區(qū)鉆井18

2、口，全部在固井后2d和15d測聲變，為了增加對比度，在部分井加測了4d、6d、8d和10d聲變。2 試驗基本情況2.1 地理位置與試驗環(huán)境2.1.1 地理位置試驗區(qū)位于薩爾圖油田南三區(qū)，西起167號斷層，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，以西是相對穩(wěn)定試驗區(qū)，以東是相對不穩(wěn)定試驗區(qū)。2.1.2 試驗環(huán)境設置相對穩(wěn)定區(qū)。薩葡層系注水井鉆關距離450m，在鉆開油層前，300m以內的注水井關井24h之內井口壓力小于2.0MPa，300-450m注水井24h內井口壓力小于3MPa；高臺子層系注水井鉆關距離小于30

3、0m，鉆開油層前井口剩余壓力小于4MPa，所有注水井關井時間從新井開鉆前7d至固井后15d測聲變結束為止。采油井依據不同層位和產液量按三種情況進行關井：面積井網及行列井網采油田關井距離控制在150m以內；一次加密薩葡差油層井，日產液量大于25m3的井關井距離控制在100m，產液量小于25m3的控制在50m以內；高臺子層系采油井關井距離控制在50m以內，所有的采油井關井時間從新井鉆開油層至固井后15d測完聲變?yōu)橹?。相對不穩(wěn)定試驗區(qū)。注水井關井距離、關井開始時間及井剩余壓力與相對穩(wěn)定區(qū)要求相同，恢復注水時間為一次聲變結束（固井后2d）。同井場采油井關井距離50m（產液量40m3），關井時間從新井鉆

4、開油層至一次聲變結束為止。2.2 試驗方案實施2.2.1油水井關井實施情況按照試驗方案，試驗區(qū)內所有38口注水井于開鉆前20d開始關井放溢，穩(wěn)定區(qū)內10口相關采油井從首輪井鉆開油層之時開始停產。注水井井口壓力及采油井關井時間均符合試驗要求。全部試驗過程由開發(fā)和鉆井部門派專人共同監(jiān)督實施。在相對不穩(wěn)定試驗區(qū)內，由于每口注水井影響周圍幾口新鉆井，只有3口新井（井號為南3-丁41-433、南3-丁40-斜435、南3-丁50-435）在固井后2d周圍注水井轉注。2.2.2 鉆井實施情況動用8臺ZJ15鉆機，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。2.2.3 固井作業(yè)使用引進的CPT-Y4型水泥車施工，38口井固井施工參數均達到設計要求：平均注速均大于1.25m/s，水泥漿單點密度全部控制在1.88-1.95g/cm3之間，平均替速大于1.2m/s。在技術方案上，相對穩(wěn)定區(qū)20口井全部采用常規(guī)措施，相對不穩(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聲變檢測所有試驗區(qū)井均采用DLS-1：SBB-61型聲變測井儀，共測井108次，其中相對穩(wěn)定區(qū)5口井和相對不穩(wěn)定區(qū)3口井，分別測2d、4d、6d、8d

6、、10d、15d聲變，其余井測2d和15d聲變。3 試驗結果對比分析3.1 不同試驗環(huán)境的地層壓力對比根據區(qū)內部分井RFT測壓資料和利用電測資料對小層壓力計算，可以看出，在同一層位，不同試驗環(huán)境的地層壓力系數差別較大（見表1）。在平面上，自北向南，小層壓力有升高趨勢，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，這說明非穩(wěn)定區(qū)地層壓力比穩(wěn)定活躍，其原因是和提前恢復注水及采油有關。在縱向壓力剖面上，穩(wěn)定區(qū)和非穩(wěn)定區(qū)各主力油層內部高壓低壓交互存在，但總的趨勢是，自上而上，壓力系數逐步減小，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 南三試驗區(qū)不同井區(qū)地層壓

7、力測量結果對比區(qū)域井號地層壓力系數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-P311.751.44-1.691.15

8、-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不同試驗環(huán)境下固井檢測質量對比將固井后2d和15d聲變檢測結果進行對比，穩(wěn)定區(qū)共固井20口，2d聲變固井質量優(yōu)質20口，優(yōu)質率100%；15d聲變固井質量優(yōu)質19口，合格

9、1口，優(yōu)質率95%。非穩(wěn)定區(qū)固井18口，2d聲變固井質量優(yōu)質15口，合格3口，不合格2口，優(yōu)質率83.3%；15d聲變固井質量優(yōu)質8口，合格8口，不合格2口，優(yōu)質率53.3%。與穩(wěn)定區(qū)相比，2d聲變和15d聲變質量優(yōu)質率分別下降16.7%和41.7%?？梢钥闯?，穩(wěn)定區(qū)兩次聲變質量變化不大，且優(yōu)質率較高；不穩(wěn)定區(qū)質量較差，15d聲變優(yōu)質率降幅較大。3.3 聲變指數隨測井時間變化對比3.3.1 固井后2d和15d聲變指數異常井段對比統(tǒng)計試驗區(qū)內38口井2d和15d聲變數據，單井聲變檢測質量較差（BI<0.8）的位置比較一致，但較差井段的長度卻有不同程度變化。表2為南3試驗區(qū)2d與15d聲變膠

10、結指數異常井段（<0.8）變化情況。可以看出，在穩(wěn)定區(qū)和非穩(wěn)定區(qū)，BI指數<0.8的井段都隨測井時間推移而增加（平均增加4.9%）；但穩(wěn)定區(qū)增加幅度較?。▋H1.7%），非穩(wěn)定區(qū)增加幅度較大（11.6%）。3.3.2 分層位膠結指數變化對比統(tǒng)計試驗區(qū)內38口井2d和15d聲變數據，單井各層位BI指數大小均發(fā)生了不同程度的變化。表3為南三區(qū)試驗井不同層位兩次聲變BI指數變化情況統(tǒng)計。結果表明，在穩(wěn)定區(qū)內，膠結指數隨時間的增加變差的層平均34%，保持不變的層占66%；在非穩(wěn)定區(qū)，膠結指數隨時間增加變差的層占48.3%，比穩(wěn)定區(qū)增加14.3%，膠結指數保持不變的層占51.7%。 表2 南三

11、試驗區(qū)2d與15d聲變異常井段變化情況項 目油 層封固段總長m2d聲變15d聲變BI>0.8井段BI<0.8井段BI>0.8井段BI<0.8井段長度m比例%長度m比例%長度m比例%長度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10439980894.06316.0929689.1114310.9表3 南三試驗區(qū)井BI指數隨時間變化情況統(tǒng)計項目S0S0-S1S1S1-S2S2S3S-PP1P2G1綜合穩(wěn)定區(qū)變差井次8944943610968比例40.045

12、.020.020.045.020.015.030.050.045.034.0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881215791376893比例44.544.566.783.322.250.072.255.650.044.551.7在縱向剖面上，膠結指數隨時間增加變差的井段主要集中在封固段的上、下兩端，上部以S0組、S0-S1夾層為主

13、，下部主要集中在P2組和G1組。其主要原因是上部的S0組、S0-S1夾層屬非生產層，且滲透性較差，地層處于長期憋壓狀態(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，隨著時間的推移，流體在孔洞中運移引起水泥石強度下降。在P、G油層，由于地層滲透性較好，滲透率（一般在500×10-3m2左右），且呈欠壓狀態(tài)，鉆井過程中泥餅增厚，固井時引起水泥漿大量失水，引起二界面膠結強度下降。膠結指數隨時間增加基本不變的井段主要集中在S1組、S1-S2夾層、S3組和S-P夾層，這些層位基本上為薄差層，滲透率較低，受周圍注水井、采油井的影響相對較小。3.3.3 固井后六次聲變結果綜合對比為了定

14、量直觀地評價聲變質量隨時間的變化情況，這里引入一個膠結不飽和度（）概念，它表示在水泥石中，未膠結的部分（孔隙或混竄）占整個水泥石的體積百分比。在聲變檢測圖上，可以近似地用下式表示：其中a、b為計算井段的上下點深度；表示a、b之間井深為處的BI值。利用上述計算方法對試驗區(qū)內7口（穩(wěn)定區(qū)內4口、不穩(wěn)定區(qū)3口）固井后經歷六次聲變檢測的井平均膠結不飽和度進行評價，統(tǒng)計結果見表4。從表中數據可以看出，在穩(wěn)定區(qū)和非穩(wěn)定區(qū)，所有井的平均膠結不飽和度都有隨測聲變時間增加而增大的趨勢，但穩(wěn)定區(qū)內增幅非常緩慢，非穩(wěn)定區(qū)內增幅較快，但從第10d以后增幅開始減小，基本趨于穩(wěn)定。以南3-丁50-435井為例（見表5），

15、2d聲變時的平均膠結不飽和度為2.0%，15d測聲變時即達到14.16%，同比增加了7.2倍。表4 南3試驗區(qū)六次聲變井膠結不飽和度對比井區(qū)井號各次聲變的平均膠結不飽和度（%）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.

16、139.9313.3913.49南3-丁50-4352.03.748.2013.6114.1816.16表5 南3-J50-435井六次聲變對比地層井段壓力系數平均膠結不飽和度%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-

17、9260.952.002.805.607.607.209.20S-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聲變質量與層位壓力關系對比為掌握試驗區(qū)固井質量問題發(fā)生的原因對試驗區(qū)內所有井15d聲變檢測質量較差（<0.8）層位進行了統(tǒng)計，見表

18、6。可以看出，檢測質量不好的井段主要集中在S0以及S2、P1、P2等主力油層，這與前邊統(tǒng)計的聲變質量衰減的主要層位分布基本一致。以南3-丁50-435井壓力剖面為例，S0組低滲層地層壓力系數達1.6，固井后壓差僅0.3MPa；S2組、P、G油層均存在壓力系數低于1.0的欠壓層， 表6 南3試驗區(qū)固井質量異常層位統(tǒng)計井區(qū)異常層位S0S0-S1S1S1-S2S2S3S-PP1P2G1穩(wěn)定區(qū)(20口)口數156351436478比例%75.030.015.025.070.015.030.020.035.040.0非穩(wěn)定區(qū)(18口)口數13131031710614125比例%72.272.255.616.794.455.633.377.866.727.8合計(38口)口數2819138311312181913比例%73.750.0347.221.181.634.231.647.450.034.2如P1組965m處壓力系數僅0.7，固井時壓差達8.21Mpa，因而在聲變檢測時，無論在高壓低滲層，還是在低壓高滲層，均出現(xiàn)較大幅值，固井質量不合格(見圖1)。S0S1S2S3P1P2G12d4d6d8d10d15d圖1 南3-丁50-435井6次聲變對比4 結論4.1 穩(wěn)定的地層壓力環(huán)境是保