水平井固井水泥漿體系的相關(guān)研究

朱偉倫(西部鉆探鉆井工程技術(shù)研究院， 新疆 克拉瑪依 834000)

水平井固井水泥漿體系的相關(guān)研究

朱偉倫(西部鉆探鉆井工程技術(shù)研究院， 新疆 克拉瑪依 834000)

油、氣資源作為支撐經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)，其成功開采對社會和國民經(jīng)濟發(fā)展發(fā)揮著重大的作用，然而油、氣資源在開采的過程中總會遇到各種各樣的問題，特別是水平井固井水泥漿體系問題，因此，研究水平井固井和水泥漿技術(shù)是當(dāng)前的重點需求，本文主要闡述了水平井固井水泥漿體系在實踐中的相關(guān)探索和研究。

水平井固井；水泥漿；體系

進入21世紀(jì)，石油、天燃?xì)獾饶茉粗饾u呈現(xiàn)枯竭之勢。2000年，據(jù)《全國油氣礦產(chǎn)儲量通報》稱，我國剩余可開采石油礦產(chǎn)資源僅為24．56億噸，我國石油消耗量為世界第三，在這樣的形勢下，油、氣等資源就顯得尤其貴重。我國內(nèi)陸油氣資源是每年全部供應(yīng)資源中的主要來源，內(nèi)陸油氣資源占比重大，如何高效、高質(zhì)的開采內(nèi)陸資源，是目前資源開采界重點研究的問題之一。而水平井固井技術(shù)是油氣資源開采中必不可少的一項技術(shù)，水平井固井也是必不可缺的一項環(huán)節(jié)。在以往的水平井固井技術(shù)中，不僅不安全、油氣產(chǎn)量低，經(jīng)濟效益更差，因此，對新的水平井固井水泥漿體系進行深入研究，可以有效提高內(nèi)陸水平井固井質(zhì)量。

1 水平井固井完井技術(shù)要求

(1)固井要求 水泥環(huán)支護作用是固井的首要要求，在目前的固井技術(shù)中，水平井和大角度往往會偏離井下軌跡，套管在進入水平井的過程中就會受到縱向地層的壓力，因此，改進水泥環(huán)的支護作用是當(dāng)前固井的首要要求[1]。

水平井在作業(yè)中，為了油氣資源能順利開采，也為了預(yù)防在開采過程中出現(xiàn)砂巖掉落、巖層滲透問題，所以對水平井固井技術(shù)必須有特殊要求。它的要求主要有以下幾點：①水平井固井技術(shù)必須能支撐并且鞏固易松動的砂巖層。②水泥環(huán)必須是連續(xù)并且堅固的，以起到支撐和保護套管的作用。③射孔必須擁有勻稱的環(huán)空和充填良好的水泥介質(zhì)。④必須隔離和封住注水泥井段內(nèi)的產(chǎn)層和滲透性巖層，以防水泥井段層間出現(xiàn)竄通現(xiàn)象。

(2)注水泥技術(shù)要求 ①必須采用高粘度的鉆井液，高粘度的鉆井液可以解決高角和水平井井筒斷面底巖屑，更可以避免在鉆井途中出現(xiàn)的巖屑床問題。②泥漿在水平井段凝固后產(chǎn)生的重力作用會讓油井上側(cè)的井筒形成自由液體通道，最后會導(dǎo)致油、氣、水竄問題。③套管能否正常的進入到水平井段中，關(guān)聯(lián)到管柱強度、管串結(jié)構(gòu)、水平井井身質(zhì)量、水平井井身軌跡等問題。④在泥漿凝固后產(chǎn)生的重力作用下套管，套管容易偏心側(cè)鉆孔地層，最終降低水泥漿頂替效率。

(3)水泥漿體系設(shè)計要求 目前，水平井固井主要采用低密度水泥漿，低密度水泥漿的制備原理是利用其固體物質(zhì)粒子堆積，堆積的固體顆粒提高了水泥漿的固相體積，最終也保證低密度和高強度水泥漿粒度分布[2]。

低密度水泥漿的配置要求主要有五個：①流變性能良好。②可調(diào)節(jié)水泥漿稠化時間。③水泥漿失水量小、無游離水。④密度減輕材料要適宜。⑤早期強度要提升。

(4)注水泥的技術(shù)要求 注水泥的技術(shù)要求主要有四個：①水泥、地層、套管膠結(jié)三者之間有良好的強度。②水泥漿失水量應(yīng)當(dāng)控制在50ml/30min內(nèi)。③固體顆粒能起到控制水泥漿穩(wěn)定性的作用。④水平井段和大角度套管的水平要提高。

2 膨脹水泥漿室內(nèi)相關(guān)研究

(1)常規(guī)膨化水泥漿體系 傳統(tǒng)的水泥漿往往加入晶體膨脹劑FI7D或WD-L，但這樣的水泥漿體系流動性較差。目前主要選取雙凝水泥漿體系，即添加減輕劑的使用，在雙凝水泥漿體系下，流動度在1．92的密度下可以達到230mm。

(2)水泥漿結(jié)構(gòu)的設(shè)計 水泥漿體出現(xiàn)空氣泄漏流主要是由水泥漿本身膠凝特征造成的。但在P環(huán)＋P阻地下，水泥漿凝結(jié)過程中就不會出現(xiàn)竄流，即環(huán)空液柱有效壓力＋氣侵阻力＞地層液體壓力，就不會發(fā)生流竄現(xiàn)象。水泥漿在凝固之前往往會出現(xiàn)失重現(xiàn)象，在這個過程中，當(dāng)環(huán)空氣凝住壓力＋水泥內(nèi)部電阻＜地層壓力，就可能造成層間竄流彼此，甚至嚴(yán)重的導(dǎo)致水泥失敗。而采用雙凝的水泥漿結(jié)構(gòu)就解決了以上問題。

(3)對水泥漿體系綜合性評價 在固井過程中采用高效的降濾失劑，可以避免水泥漿中的水分流水，使水泥凈漿的水損失控制在50ml范圍內(nèi)，添加降濾失劑的水泥漿流動性好，它的抗壓強度在20至25MPa，抗壓強度性能優(yōu)良。

除此，水泥漿更有早期強度高且微膨脹的特點[3]，早期強度表現(xiàn)為水泥漿凝固后增加了抵抗地層流體的能力。微膨脹表現(xiàn)為水泥漿的微膨脹性能防止水收縮形成間隙后導(dǎo)致地層流竄。

3 結(jié)語

保證水平井固井質(zhì)量的關(guān)鍵在于常規(guī)膨脹水泥體系，采用常規(guī)膨脹水泥體系的水平井固井過程有兩大優(yōu)勢，一是它為水平井提供了優(yōu)秀的配套組合；二是能避免水泥石收縮導(dǎo)致的流竄問題，從根本上改善了水泥環(huán)的固井質(zhì)量和密封效果。因此，在水平井固井技術(shù)中，應(yīng)優(yōu)選常規(guī)膨脹水泥體系。

[1]姜開文.高穩(wěn)定性水泥漿研究與應(yīng)用[J].中國石油與化工,2015,1(12):60-61.

[2]黃珺.提高水平井固井質(zhì)量技術(shù)的研究[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2015,4(7):82-83.

[3]王永松,許明標(biāo),王曉亮，等.小井眼固井水泥漿流變性研究[J].石油天然氣學(xué)報,2014,36(11):138-139.

朱偉倫(1992-)，男，漢，新疆克拉瑪依市人，助理工程師，本科，研究方向：固井水泥漿方向。