稠油热采井固井水泥石耐高温性能研究初探

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1、稠油热采井固井水泥石耐高温性能研究初探武治强李早元程小伟谢鹏郭小阳(西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室)【摘要】固井水泥环高温蒸汽条件下耐高温性能变差导致的套管损坏和层间封隔性能失效问题，将严重危及稠油井的开采安全、稠油产量及油井的生产寿命。论文初步探讨了国内稠油热采井固井水泥石抗高温性能方面认识存在的问题。分别对国内某油田在用加砂水泥体系和实验室研制的以铝酸盐水泥为主材的新型水泥浆体系进行耐高温性能初步评价，结果表明加砂水泥在高温作用下出现抗压强度降低，渗透率增大的现象，耐高温特性不能有效满足高温蒸汽吞吐开采的需求；新型耐高温水泥浆体系

2、则具备良好的耐高温性能，有望改善稠油热采井的固井质量。结合稠油热采井生产情况，同时提出加强作业管理和增强监督机制，开展稠油开采中固井质量的跟踪、检测和评价工作，从而要保证稠油生产阶段固井质量能够有效满足稠油可连续开采的需求和理念。【关键词】热采井固井耐高温特性作用机理延长油井生产寿命目前，国内外稠油开采的主要措施是热力采油，其中又以高温蒸汽吞吐为主，该方法是将过热高温蒸汽注入地层并加热稠油，使其黏度大幅度降低，增加其流动性，使原油流至井底被采出，大大提高了原油的采收率。随着国内蒸汽吞吐等热力采油方式的大范围推广，同时也诱发一系列复杂的技术难题旧。1。

3、根据辽河油田、克拉玛依等国内稠油生产区块现场数据不完全统计，稠油井经过长时间生产后套损率高达30％一50％，由于水泥环层间封隔失效问题导致停产的井的数量以平均每年10％的比例上升。其中经过多轮次高温蒸汽吞吐后水泥石出现高温衰退导致固井质量变差(固井水泥环胶结疏松和抗压强度降低)，是造成套管损坏和水泥环层间封隔失效问题的关键因素之一。由此可见，开展固井水泥石耐高温特性研究和攻关对改善稠油热采井固井质量、提高热采井生产寿命具有重大意义。一、国内稠油热采井固井及开采特点国内稠油热采井油层埋藏深度为几百米至上千米不等，油层温度为20～70"(3。多数地层岩石

4、胶结松散、地层温度不高、压力较低、渗透率较高，这就要求水泥浆在低温下凝结时间要短，早期强度发展要快，才能有效地防止水窜、气窜等井底的各项复杂情况的发生，提高固井质量。二、国内对水泥石耐高温特性认识存在的问题为了提高固井质量、延长油井生产寿命，必须认真分析国内对水泥石耐高温性能认识存在的问题。主要包括以下几点：一热采井固井质量评价认识上的不足；二是水泥石耐高温衰退性能评价缺乏合理的、有效的标准；三是普遍认为常规加砂水泥的耐高温性能能否长期满足热采～43—井开采的需要。1．国内对稠油热采井圉井质量评价存在的问题长期以来，由于管理机制和作业分工等相关环节分

5、离和脱节的影响，国内油田公司针对热采井固井质量验收是否合格一般仅限于新井固井后的质量检验等，很少涉及到对稠油热采井经过多轮次高温蒸汽吞吐之后固井质量的优劣情况进行跟踪、检测和评价，这样得出的结论仅仅表征新油井固井结束后的固井质量的优劣，可能原始固井质量结论好，但随着后期热采井多轮次蒸汽吞吐的进行，固井质量有急剧变差的趋势。如果不能够对热采井固井质量全程进行有效地监管、检测和评价，这将严重影响到油井热采后期的稠油产量、开采安全和生产寿命。2．国内对水泥石抗高温衰退性能评价存在的问题目前国内针对稠油热采井固井水泥石抗高温衰退性能评价，主要是参考sY／T6

6、466—2000((油井水泥石抗高温性能评价方法》，此方法虽然在一定程度上能够评价热采井固井水泥环的抗高温性能，但是却没有提出应该对水泥石抗高温性能进行多轮次、多周期的考察，所以该方法不能全面地、有效地评价稠油热采井水泥环的抗高温衰退性能。三、常规加砂水泥石耐高温方面存在的问题目前，国内普遍认为常规加砂水泥浆体系具有良好的抗高温衰退特性，能够解决固井水泥环经多轮次高温蒸汽吞吐和多周期热循环过程中出现的高温强度急剧衰退、渗透率增大的问题。室内评价国内油田普遍在用常规加砂水泥浆体系的抗高温衰退性能，实验结果不容乐观。实验方法：实验材料选用国内某油田典型加

7、砂水泥体系，按API规范制备水泥浆，在50℃恒温水浴养护箱中养护7天凝固后，进行高温养护，高温实验条件为：315。C×20．7MPa×7d。1．高温对加砂水泥石抗压强度及渗透率的影响(一个轮次)表1常规加砂水泥浆体系模拟高温蒸汽吞吐前后性能对比表养护温度、压力及养护龄期测试项目实验条件50℃×0．1MPa×7d315℃×20．7MPax7d抗压强度，MPa35．23．62渗透率，mD50℃×3．5MPaO．04521．439注：鬲温后渗透翠是水泥囱经315Y×20．7MPa乔护后水泥石样品测试的数值。由表1可以看出国内稠油井固井在用常规加砂水泥浆体系

8、经一个轮次的高温养护后，出现抗压强度衰退明显，渗透率急剧增大的现象，说明该水泥浆体系抗高温衰退性能较差。2．