針對國內(nèi)外防氣竄固井技術(shù)的分析

李慧（長城鉆探工程有限公司測井公司，遼寧 盤錦 124011）

近年來我國經(jīng)濟(jì)水平快速提高，但是隨之也帶來了能源危機(jī)、環(huán)境污染等問題，這些問題中比較嚴(yán)重的一個就是能源安全問題，我國經(jīng)濟(jì)能否穩(wěn)定發(fā)展，取決于能否完善的解決能源安全問題。在油氣田開采中，運(yùn)用防氣竄固井技術(shù)能夠有效提高開采效率。本文將就國內(nèi)外防氣竄固井技術(shù)展開探討。

1 防氣竄固井技術(shù)的必要性

在油氣開采過程中，如果出現(xiàn)環(huán)空氣竄，將會嚴(yán)重影響開采質(zhì)量和效率。出現(xiàn)環(huán)空氣竄的原因是水泥石和地層之間、套管和水泥石之間有空隙，或者是水泥漿竄槽和失重等其他原因。具體來說，在結(jié)束水泥注入后，水泥漿竄槽導(dǎo)致其無法承受大氣壓力或者是膠結(jié)質(zhì)量降低，水泥石基體中混入了氣體，對水泥石膠結(jié)強(qiáng)度產(chǎn)生了影響；同樣的，在井壁和水泥之間或者水泥和套管之間同樣可能混入氣體而導(dǎo)致互竄，影響油氣層測試評價(jià)的結(jié)果。比較嚴(yán)重的將會引起井口冒氣、冒油，最終導(dǎo)致井噴事故，嚴(yán)重影響油氣開采質(zhì)量甚至工作人員的人身安全。因此我國也針對防氣竄固井技術(shù)進(jìn)行了研究分析。

2 防氣竄固井技術(shù)

固井作業(yè)對于油氣鉆井工程來說至關(guān)重要，因?yàn)楣叹鳂I(yè)不僅能夠?qū)⒕硟?nèi)的水層、氣體和油等隔離開來，達(dá)到保護(hù)油氣層的效果，能夠有效延長油氣井的開采壽命，提高開采效果和油氣質(zhì)量。國內(nèi)外專家學(xué)者在20世紀(jì)就針對油氣井防竄固井技術(shù)開展了深入研究和探討，時(shí)至今日，防氣竄固井技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟并應(yīng)用于油氣開采項(xiàng)目中。

2.1 水泥漿體系

2.1.1 基本水泥

目前基本水泥主要有如下幾種：低密度水泥、波特蘭水泥、膨脹水泥、高鋁水泥、微細(xì)波特蘭水泥、微細(xì)水泥高爐渣混合物、微細(xì)波特蘭水泥、高礦爐渣、高細(xì)度水泥、高礦爐渣和波特蘭水泥混合物、微細(xì)高爐礦渣、酸溶水泥、合成樹脂水泥等。隨著新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，各種新型水泥也被研發(fā)出來，給新的固井技術(shù)研發(fā)帶來很大幫助。

2.1.2 外加劑

油田開采需要用到大量化學(xué)劑，其中應(yīng)用最多的就是外加劑，近年來隨著國內(nèi)外研究力度的增加，出現(xiàn)了許多新型外加劑，能夠滿足不同油田的需求，現(xiàn)今使用較多的外加劑有如下幾種：膨脹劑、加重劑、促凝劑、防氣竄劑、膠結(jié)增強(qiáng)劑、降失水劑、防漏劑等等。我國近年來也在大力研究新型固井外加劑，并且取得了很好的成績。國外石油公司為了適應(yīng)更大的密度范圍和溫度范圍，研發(fā)了抗高溫和抗鹽性能都很好的降失水劑，例如Unfla通用降失水劑，由SCHLUMBERGER公司研制，和以往的外加劑相比，這種外加劑使用方便，能夠滿足不同井深的需求。如果要防止出現(xiàn)氣竄問題，提高膠結(jié)強(qiáng)度，那么需要在外加劑中添加特殊材料。目前國內(nèi)外還在研制彈性材料外加劑，添加了彈性材料，那么受到水泥凝固的外力時(shí)就會發(fā)生逆反應(yīng)而抵消這種壓力。為了解決油氣田開采出現(xiàn)的氣竄問題，外加劑是必需的物質(zhì)保障。

2.2 壓穩(wěn)氣層技術(shù)

2.2.1 MTC固井技術(shù)

MTC固井技術(shù)也就是Mudto Cement固井技術(shù)，主要是將可水化材料加入鉆井液和外加劑中，這樣就能形成一種固化物并具備一定強(qiáng)度。這種材料不需要很長的過渡時(shí)間，具備優(yōu)良的流變性能，沉降穩(wěn)定，膨脹小，濾失低，目前國外不適用波特蘭水泥而是采用高爐礦渣作為硬性材料。運(yùn)用MTC固井技術(shù)，能夠有效改善固井質(zhì)量，研究表明，部分油氣井已經(jīng)多年沒有發(fā)生過事故。例如美國Rosita油氣田，其中的九口井運(yùn)用了這種固井技術(shù)，取得了令人滿意的防氣竄效果，水力壓裂也未對其產(chǎn)生很大的影響。所以，我們應(yīng)大力研究MTC固井技術(shù)的原理和力學(xué)性能，改善施工設(shè)備，將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于其他領(lǐng)域。

2.2.2 環(huán)空加壓技術(shù)

結(jié)束水泥注入作業(yè)后，要確保氣層壓力不大于油井環(huán)空的液柱壓力，因此要給環(huán)空施加2兆帕到3兆帕的壓力，施加壓力后就能保證氣層壓力小于環(huán)空壓力，也就不會發(fā)生環(huán)空氣竄問題。環(huán)空加壓技術(shù)出現(xiàn)時(shí)間和應(yīng)用實(shí)踐都較早，操作簡便，成本不高，能夠起到較好的防氣竄效果，但是目前這項(xiàng)技術(shù)仍然存在缺陷，因此常常用作輔助技術(shù)。

3 防氣竄固井技術(shù)面臨的技術(shù)難題

3.1 腐蝕性氣體含量高

在油氣田深處，存在大量的酸性氣體，例如二氧化硫和二氧化碳等，在濕度較大的環(huán)境中，會與空氣中的氧氣和水分發(fā)生反應(yīng)，生成腐蝕性物質(zhì)，影響水泥漿性能甚至損壞套管等其他設(shè)備。環(huán)境因素如溫度、壓力和濕度等將會讓情況愈加復(fù)雜。

3.2 壓力層系復(fù)雜

油氣井深度一般不同，有些油氣井需要穿過很多壓力曾，由于壓力系數(shù)不同，將會增加漏氣問題出現(xiàn)的可能性，引發(fā)縮徑、坍塌等問題。如果壓力窗口面積較小，會讓防漏帶的設(shè)置和穩(wěn)壓工作帶來一定困難。

4 結(jié)語

異常復(fù)雜的深層油井地質(zhì)條件增大了鉆井勘探的難度,同時(shí)也對防氣竄固井技術(shù)提出了更高的要求。雖然目前國內(nèi)外固井技術(shù)已取得了較大的成效,但為了適應(yīng)油田勘測的需要,意味著固井材料、油井水泥和外加劑以及工藝技術(shù)等仍需要進(jìn)一步的發(fā)展和完善。

[1]劉愛平.中國石油固井技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢田測井技術(shù)（電子版）,2004,28：23一26.

[2]丁士東,張衛(wèi)東.國內(nèi)外防氣竄固井技術(shù)田石油勘探技術(shù)（電子版）,2002,30（5）：35.

[3]朱禮平，廖忠會,刁素等.川西水平井水泥裝防氣竄評價(jià)方法田石油鉆采工藝.