水平井固井工藝技術(shù)難點(diǎn)研究

孫利民(遼河油田曙光采油廠 遼寧 盤錦 124000)

隨著石油鉆井技術(shù)的提高，高效益，低成本的水平井逐年增多。由于水平井的特點(diǎn)，給固井工作帶來以下問題：1、套管不居中，套管環(huán)空水泥環(huán)厚度嚴(yán)重不均；2、井筒泥餅、環(huán)空巖屑不易被清除干凈；3、頂替過程若返速不合適，水泥漿易沿底邊推進(jìn)，將與泥漿混竄，候凝時(shí)上部易形成水帶等。上述問題對固井質(zhì)量造成的后果：頂替過程易發(fā)生堵蹩，留水泥塞或井漏污染油層及水泥面低返漏封油層；不能常壓候凝，使水泥環(huán)膠結(jié)質(zhì)量降低；水泥環(huán)竄槽，發(fā)生水竄，影響產(chǎn)油量。

針對水平井的固井技術(shù)難點(diǎn)，從以下方面研究，確保水平井固井質(zhì)量。

一、井眼凈化

水平井的水平位移大，井眼長，井眼的低部容易形成了巖屑沉積床，既阻礙巖屑的攜帶，又使清除巖屑復(fù)雜化。通常采用以下方法可以有效凈化水平井井眼。

1.通過使用擴(kuò)眼鉆頭，加放扶正器通井等技術(shù)措施，消除巖屑沉積床，保證井徑規(guī)則，井眼暢通，掛去浮泥餅，有利于水泥膠結(jié)質(zhì)量。

2.提高環(huán)空鉆井液返速：不論井斜角多大，通過調(diào)整泵壓和泵排量，提高鉆井液的環(huán)空返速都能達(dá)到有效攜帶巖屑的效果，達(dá)到凈化井眼的目的。

3.井斜在0°-45°使用層流，55°-90°使用紊流將提高清井效果。

4.通過提高鉆井液密度和粘度能夠達(dá)到有效攜帶巖屑的效果，但鉆井液密度的提高對油層容易造成污染，應(yīng)慎重采用。

5.在斜井中，鉆井液觸變性過高非常不利于鉆屑的輸送，在鉆柱不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)更是如此。井眼底部容易形成幾乎不流動(dòng)的流體層，使鉆屑滯留在井底，這種影響對細(xì)顆粒來說尤為嚴(yán)重。所以在完鉆后要調(diào)整鉆井液性能，降低觸變性。

6.周期性劃眼起下鉆，降低鉆井液靜切力，將稠化的鉆井液在井底形成鉆屑沉積床攪動(dòng)起來并攜帶清除掉。對于使用井下馬達(dá)鉆進(jìn)而沒有鉆盤轉(zhuǎn)動(dòng)的水平井，進(jìn)行周期性劃眼起下鉆至關(guān)重要。

二、套管居中

套管在斜井段因自重偏心造成環(huán)空窄間隙附近滯留鉆井液，水泥漿頂替達(dá)不到效果，甚至無水泥。通過應(yīng)用扶正器提高套管居中度可以改善水泥漿頂替效率。

1.在能夠保證套管居中度的情況下盡量少用扶正器。

2.井斜角小于45°采用雙弓彈性扶正器。

3.井斜角大于45°的技術(shù)套管內(nèi)和堅(jiān)硬的裸眼段盡可能多的使用鋼性（滾輪）扶正器

4.在大斜度封固井段依據(jù)實(shí)際亦可以鋼性和彈性扶正器交替使用。

5.下套管要按設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)順序下入套管及附件，按設(shè)計(jì)要求加放扶正器數(shù)量和扶正器類型，執(zhí)行有關(guān)下套管規(guī)程。連續(xù)灌泥漿，每10根滿一次。下套管要控制下放速度，以免損壞扶正器。注意井口返出，若有漏失現(xiàn)象，必須起出套管，進(jìn)行堵漏，不漏時(shí)方可再下套管。

三、水泥漿性能

水泥漿性能是保障固井質(zhì)量的關(guān)鍵，尤其是水泥漿的穩(wěn)定性和失水量。

水泥漿的穩(wěn)定性由自由水和固相沉降兩項(xiàng)參數(shù)確定。水泥漿從靜止開始在上部析出自由水，逐漸匯集形成流道，井內(nèi)流體可以流動(dòng)，自由水沿著環(huán)空高邊聚集，形成低密度液體連通，水泥凝固后在上部形成粗細(xì)、長短不一，支脈狀的通道，容易造成油、氣、水的竄槽。由于自由水的析出在底部又會(huì)形成松散的水泥顆粒沉積，與井壁膠結(jié)效果很差，同樣會(huì)產(chǎn)生通道造成層間竄流和氣體運(yùn)移。因此，提高水泥漿的穩(wěn)定性是關(guān)鍵，主要方法是提高水泥漿的粘度和膠凝強(qiáng)度。

1.提高水泥漿的粘度的方法包括增加固相顆粒的細(xì)度、減少水灰比等；也可以加入懸浮劑或增粘劑，諸如纖維素、聚酰胺等。

2.增加水泥漿的膠凝強(qiáng)度的方法一般是加入三氯化鋁、三氯化鐵和硫酸鋁等。

水泥漿失水既會(huì)發(fā)生工程事故，還損害油氣層。水泥漿失水分為注水泥頂替時(shí)的動(dòng)失水和靜止候凝時(shí)的靜失水。在注水泥頂替階段，水泥漿在流動(dòng)中沖蝕鉆井液在井壁形成的泥餅，同時(shí)又生成新的濾餅發(fā)生失水現(xiàn)象。經(jīng)過一定時(shí)間后，濾失速度達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，濾餅的增厚、沖蝕和水泥漿密度達(dá)到平衡狀態(tài)。在靜止侯凝階段，濾餅逐漸增厚到完全充滿環(huán)空的程度，隨著水泥漿的凝固，靜壓不再被傳送到更深的層段。從注水泥開始直到水泥漿完全凝固，失水始終發(fā)生。

在油氣井注水泥施工中，通過增加水泥顆粒的懸浮性，提高水泥漿粘度，使之難以脫水，更多采用添加降失水劑的方法降低水泥漿失水。

四、保證頂替效率

提高注水泥的頂替效率就是如何最大程度有效地驅(qū)替鉆井液，是保證水泥膠結(jié)質(zhì)量和水泥環(huán)密封效果的基本前提，對于保證固井質(zhì)量至關(guān)重要。

1.套管居中，環(huán)空均勻，流體通道暢通是保證軀體效果的關(guān)鍵。

2.活動(dòng)旋轉(zhuǎn)套管，能顯著提高頂替效率。通過活動(dòng)旋轉(zhuǎn)套管可以將環(huán)空各間隙處的鉆井液趨于均勻頂替，一般旋轉(zhuǎn)速度以10～20 r p m為宜。

上下活動(dòng)套管 ，改變液體流動(dòng)方向，使液體處于剪切狀態(tài)，能有效破壞鉆井液的膠凝結(jié)構(gòu)和觸變特性。上下活動(dòng)套管一般采用5分鐘一次，行程約10 m（一根套管的長度）。

3.調(diào)整鉆井液性能，在保證井下安全的前提下，通過降粘藥劑盡量降低其塑性粘度和切力，減小鉆井液的觸變性影響，提高流動(dòng)性，使附著在井壁的滯留鉆井液易被驅(qū)替帶走。。

4.增大水泥漿與鉆井液密度差，對提高水泥漿頂替效率有較好的作用。一方面，其浮力作用使液體交接處的水平分界面更穩(wěn)定。另一方面，改變了液體流動(dòng)的相互關(guān)系，即水泥漿的壓力梯度相對增加，而鉆井液的阻力梯度則相對降低。

5.頂替流態(tài)是提高頂替效率的一個(gè)重要參數(shù)。紊流頂替是最好的流態(tài)；高速層流也是提高頂替效的一種可行措施。延長紊流接觸時(shí)間與增大紊流程度，都有提高頂替效果的作用。

6 、注水泥漿在起壓前采用大排量頂替,起壓后降低排量至碰壓。碰壓后試阻流環(huán)，若好用不倒流，則常壓候凝。若不好用，頂至最高替壓以上1M Pa，關(guān)井候凝。

五、關(guān)鍵環(huán)節(jié)

1.水泥漿量的確定：由于水平井井徑數(shù)據(jù)很難獲取或數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，所以設(shè)計(jì)水泥漿量的附加量根據(jù)地層等因素多增加3-5%。

2.頂替量準(zhǔn)確計(jì)量：考慮因井眼軌跡變化大對膠塞密封的影響，頂替量增加2%左右。

3.水泥漿的污染控制好，采用與水泥漿相溶性好的前置液；在尾管固井時(shí)，在懸掛器以上替入與水泥漿相溶性好的后置液。

4.現(xiàn)場施工優(yōu)選施工設(shè)備和技術(shù)人員確保設(shè)計(jì)的執(zhí)行和工序的銜接。

5.采用哈里伯頓CPT-Y4水泥車進(jìn)行施工，CPT-Y4車具有RCM自動(dòng)混漿系統(tǒng)和ADC密度控制系統(tǒng)，雙機(jī)雙泵，密度自動(dòng)控制，可保證各項(xiàng)施工參數(shù)，