影響石油固井質(zhì)量的主要因素及改進(jìn)策略研究

趙楊

【摘 要】石油的固井質(zhì)量不僅關(guān)系到石油的安全生產(chǎn)，同時還關(guān)系到鉆井工作的順利進(jìn)行，因此石油固井對于鉆井來說具有重要的意義，需要采取措施保證固井質(zhì)量。本文對影響石油固井質(zhì)量的因素進(jìn)行了分析，并提出了有效的應(yīng)對策略。

【關(guān)鍵詞】石油；固井質(zhì)量；因素；改進(jìn)策略

石油鉆井工程具有一定的危險性，并且其系統(tǒng)性和復(fù)雜性較強(qiáng)，石油的固井工程是一項(xiàng)隱蔽工程，其具有特殊性，在施工過程中既要保證工程的質(zhì)量還應(yīng)該減少工程的施工時間。影響石油固井質(zhì)量的因素很多，包括鉆井液、水泥漿、地層巖性等，相關(guān)人員應(yīng)該針對這些因素采取有效的措施進(jìn)行處理，從而保證固井的質(zhì)量，提高石油鉆井的效率。

一、影響石油固井質(zhì)量的因素

（一）鉆井液對石油固井質(zhì)量的影響

石油固井相關(guān)工作進(jìn)行的過程中需要使用質(zhì)量水平較高的鉆井液。鉆井液本身各項(xiàng)參數(shù)與固井質(zhì)量有著較為密切的關(guān)系。鉆井液影響固井的因素主要包括：（1）鉆井液的切力。這是影響頂替效率的關(guān)鍵。合理的鉆井液切力以及膠凝的性能是保障高頂替效率的關(guān)鍵；（2）鉆井液密度。浮力效應(yīng)是指鉆井液密度與水泥漿密度的差值對頂替效率產(chǎn)生的影響。密度低的鉆井液具有很強(qiáng)的浮力效應(yīng)，它和水泥漿密度的差值較大，能夠提高固井的質(zhì)量。而高密度的鉆井液與水泥漿密度差值較小，其浮力效應(yīng)不明顯，對于固井質(zhì)量具有不利的影響；（3）鉆井液的粘度。鉆井液的粘度會影響鉆井液的流動性，其粘度越高，鉆井液的流動性會越小，會使頂替效率降低；（4）鉆井液的失水量。如果鉆井液大量失水會導(dǎo)致地層和水泥石之間的膠結(jié)程度變差，對固井質(zhì)量造成影響。

（二）水泥漿對石油固井質(zhì)量的影響

（1）外部因素影響。外部因素主要包括環(huán)的實(shí)際長度和水泥漿的密封質(zhì)量。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)得出，密封長度控制在1200～800米，固井質(zhì)量最佳。在注入水泥漿時，環(huán)空返速會影響頂替效率，因此需要提高環(huán)空返速；（2）自身因素影響。提高水泥漿的密度可以提高固井質(zhì)量，要提高水泥漿的密度需要增加水泥漿的流量梯度以及浮力。如果水泥漿的注入速度過快可能會出現(xiàn)分層膠凝沉淀現(xiàn)象，如果注入的速度過慢可能會增加注射難度，一旦水泥漿失水過多，多出的水會滲到地層中，直接影響土體的硬度，從而影響水泥的質(zhì)量。

（三）地層巖性對質(zhì)量的影響

在石油固井中水泥環(huán)和地層是第二界面，地層巖性會在一定程度上影響固井的質(zhì)量。在進(jìn)行石油固井的過程中，由于地層構(gòu)成本身具有較高的吸水性，在水泥凝固期間，很容易會喪失大量的水分，會直接影響到第二界面之間的膠結(jié)程度，甚至使鉆井坍塌。由于每一個油井所存在的地層環(huán)境各不相同，雖然在初期不會對開采造成影響，但是隨著時間的推移，巖層活動局部的壓力會不斷地增強(qiáng)，會出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，可能降低膠結(jié)度，最終影響石油固井的質(zhì)量。

（四）井眼條件

施工的安全性和頂替效率都會受到井眼條件的制約，主要影響因素包括以下幾個方面：（1）井眼質(zhì)量。一般情況下井壁都是粗糙的，井徑是沒有規(guī)則的，井眼從縱向看為鋸齒狀，橫向看為葫蘆狀。不規(guī)則的井眼會降低頂替效率，尤其是在井徑變化比較大的井段，會導(dǎo)致水泥漿不能和地層良好的膠結(jié)影響固井的質(zhì)量；（2）井的類型。不同的井型，固井施工過程中水泥漿的流動速度和阻力不同。定向井和水平井存在井斜，其和直井相比套管居中度比較低，并且頂替效率低，影響固井的質(zhì)量；（3）環(huán)空間隙。套管與地層的間隙大小會影響頂替效率，在環(huán)空返速相同的情況下，小間隙與大間隙的雷諾數(shù)相比相差很多，小間隙的雷諾數(shù)較小，因此其發(fā)生紊流要困難。小間隙井眼固井施工時，井內(nèi)流體的流動阻力大，排量低，不易實(shí)現(xiàn)紊流頂替，會降低頂替效率。

二、提高石油固井質(zhì)量的策略

（一）提高鉆井液自身的性能

要提高鉆井液的自身性能需要從其密度、失水量、粘度、切力進(jìn)行提升。首先，如果鉆井液密度小于1.20g/cm3，固井質(zhì)量優(yōu)質(zhì)率高于85%。在進(jìn)行鉆進(jìn)直至固井作業(yè)時，在壓穩(wěn)地層流體并滿足各個油田井控要求的前提下，可以適度地降低鉆井液的密度，增加浮力效應(yīng)，提高頂替效率；其次，鉆井液的失水量應(yīng)該控制在5～6毫升之間。鉆井過程中可控制鉆井液的失水量低于6ml；再次，如果鉆井液的粘度小于25mPa·s，石油固井的優(yōu)質(zhì)率會提高1%。因此，需要有效控制注水泥前鉆井液的粘度，當(dāng)密度在1.30g/cm3以下時，粘度控制在10～30mPa·s；當(dāng)密度為1.30～1.80g/cm3時，粘度控制在22～30mPa·s；最后，要控制好鉆井液的切力，當(dāng)密度在1.30g/cm3以下時，屈服值不能超過5Pa，當(dāng)密度為1.30～1.80g/cm3時，屈服值不超過8Pa。

（二）提高水泥漿的自身性能

一般，水泥漿的失水量不超過100ml，密度介于1.95～2.0g/cm3時，水泥漿的性能最佳，如果條件允許，水泥的稠化時間越短越好，這樣能將水泥環(huán)受空氣水分影響的程度降到最低。此外，也可以通過外部材料的中和作用控制水泥漿的性能。如加入二磷酸鹽可以降低切力，提高頂替效率，加大水泥漿的用量能夠控制水泥漿的失水量。為了讓水泥漿具備早后期的抗?jié)B、膨脹、防腐、失水率低等特性，可以采用防腐抗?jié)B的水泥漿體系，有效降低地層巖性對水泥漿凝固度的影響，進(jìn)而提高界面間的膠結(jié)度，提高固井的質(zhì)量。

（三）降低地層因素對固井質(zhì)量的影響

（1）采用低密度防漏水泥漿、分級固井可有效降低易漏地層因漏失對固井質(zhì)量的影響；（2）降失水劑可以減小水泥漿的失水，加入外加劑能夠減少析水，降低地層吸水性對水泥環(huán)質(zhì)量的影響；（3）在水泥漿中加入防腐蝕劑、防氣竄劑等外加劑能夠提高水泥石對地層流體的抗腐蝕能力；（4）采用雙凝或多凝水泥漿、管外封隔器、環(huán)空加壓等方式可有效壓穩(wěn)地層流體，大大降低水泥漿候凝時流體侵入的影響；（5）優(yōu)選針對性的水泥漿應(yīng)對特殊地層。比如鹽水泥漿體系應(yīng)用于含高壓鹽水層、鹽巖層的固井施工，從而降低地層鹽侵對膠結(jié)質(zhì)量的影響。

（四）提升井眼質(zhì)量

（1）鉆井工藝設(shè)計(jì)人員考慮周全，設(shè)計(jì)出合理的井身結(jié)構(gòu)；（2）鉆井、定向井、泥漿等各個施工單位高度重視固井工程，在直井段要做到防斜打直，在造斜段做到增斜平穩(wěn)，保證井眼軌跡平滑，井壁穩(wěn)定，井身的質(zhì)量良好，有利于套管順利下入，對于提高固井施工時的頂替效率具有重要的作用；（3）通過調(diào)節(jié)鉆井液和水泥漿的動切力比值、壓力梯度比值，提高小間隙環(huán)空固井時的頂替效率。

三、結(jié)束語

綜上所述，當(dāng)前，我國的石油資源比較匱乏，為了給人們提供充足的石油資源需要做好石油的鉆井工作，石油鉆井工作能否順利進(jìn)行和石油固井的質(zhì)量具有密切的聯(lián)系，因此應(yīng)該保證固井的質(zhì)量。影響石油固井的因素很多，相關(guān)人員應(yīng)該針對這些問題采取合理的措施，從而提高固井質(zhì)量，保證鉆井工作順利進(jìn)行。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張亞洲.固井質(zhì)量的影響因素及對策研究[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2018，38（01）：15-16.

[2]秦曦，李勇志.影響石油固井質(zhì)量主要因素及改進(jìn)研究[J].石化技術(shù)，2017，24（09）：164+160.

[3]張宏林，王金鵬.石油固井中影響質(zhì)量的主要因素及改進(jìn)措施探析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（03）：112.