深水地區(qū)固井中難點(diǎn)分析及解決對(duì)策

趙東睿

（西安石油大學(xué)，陜西 西安 710065）

1 深水固井工程的難點(diǎn)

1.1 溫度偏低

雖然當(dāng)前我國(guó)相關(guān)建設(shè)部門一直十分重視深水固定開井建設(shè)工程，并且在固井開工的設(shè)計(jì)過程中充分使用了全新的施工技術(shù)設(shè)計(jì)方式，并且為此投入了大量的技術(shù)人力物力和大量財(cái)力，但是在具體的固井施工設(shè)計(jì)過程中仍然普遍存在一些技術(shù)難點(diǎn)上的問題。首先說這是溫度偏低的實(shí)際情況。在一般正常情況下的太陽光照射只能直接照射到屬于海水的內(nèi)部表層，由于大海風(fēng)浪和高速海流等自然作用的直接影響，會(huì)直接導(dǎo)致屬于海水的表層熱量還在不停的進(jìn)行交換，但是這樣的熱量交換作用范圍僅限于在一個(gè)海平面以下100～400m的海水范圍之內(nèi)。在400m以下的海水范圍，溫度非常低，想要在這一溫度層面上的開展一些相關(guān)的深水固體鉆井工程施工則是會(huì)顯得更為困難。通過多年相關(guān)的市場(chǎng)調(diào)查研究結(jié)果顯示，這一高溫區(qū)域的平均溫度始終一直保持在5～6℃。由于當(dāng)?shù)販囟绕?，在人們進(jìn)行建筑施工的后期過程中會(huì)容易受到來自外界不同高溫程度的變化影響，進(jìn)而對(duì)整個(gè)建筑工程的后期施工進(jìn)度也會(huì)造成較大影響。

1.2 水泥漿應(yīng)用效率不高

首先主要是整個(gè)墻體井身的分層結(jié)構(gòu)不合理，導(dǎo)致在墻體套管的施工過程中，很難及時(shí)進(jìn)行分層居中綜合處理，這就容易導(dǎo)致墻體水泥和砂漿無法及時(shí)進(jìn)行有效的綜合應(yīng)用。其次，在對(duì)一些淺層表面比較松軟的砂質(zhì)地層來說，在淺層鉆井的運(yùn)行過程中可能會(huì)直接受到整個(gè)淺層井身水氣的快速流動(dòng)有所影響，這樣就可能會(huì)直接影響整個(gè)淺層井身內(nèi)部結(jié)構(gòu)，進(jìn)而就會(huì)造成摩擦力逐漸增大的一種情況。海洋的水流結(jié)構(gòu)變化十分復(fù)雜，對(duì)于深水區(qū)的海底及其表層來說大多數(shù)都是一些比較松軟的紊流狀態(tài)，如果沒有采用較大的海洋外力對(duì)其表層進(jìn)行強(qiáng)力施壓，則很容易就會(huì)出現(xiàn)孔隙的紊流情況，這樣就很難真正實(shí)現(xiàn)一種紊流梯度頂替或者者說是一種分級(jí)式的梯度紊流頂替，水泥和砂漿的廣泛應(yīng)用生產(chǎn)效率自然就再也無法長(zhǎng)期得到有效的大大提高。在施工進(jìn)行深水固定鉆井套管工程施工的整個(gè)過程中，整個(gè)井下套管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)都變得十分復(fù)雜，尤其每當(dāng)是在施工處理地下表層井眼套管和地下井眼之間的套管縫隙時(shí)，縫隙往往一般都會(huì)比較大，這樣就往往會(huì)直接導(dǎo)致整個(gè)井下的套管位置及其空隙反而往往會(huì)不斷的減小。以上的所提到的4個(gè)主要原因都已經(jīng)是可能造成當(dāng)前國(guó)內(nèi)水泥漿實(shí)際應(yīng)用管理效率不高的主要技術(shù)問題。相關(guān)行業(yè)部門如果想要不斷逐步提高當(dāng)前水泥混砂漿的實(shí)際應(yīng)用管理效率，則必須首先要對(duì)以上的所提出的4個(gè)主要問題及時(shí)進(jìn)行科學(xué)有效的分析解決。提高鉆井水泥和砂漿的前期應(yīng)用管理效率不僅能夠有效率的提高深水固定鉆井管道工程的前期施工管理效率，同時(shí)其在施工時(shí)的質(zhì)量也同樣能及時(shí)得到有效率的保證。

1.3 淺層“水-氣”流動(dòng)

淺層水氣的流動(dòng)問題也是當(dāng)前在施工過程中遇到的一個(gè)難點(diǎn)問題。造成淺層水氣流動(dòng)的問題，主要是由于海底存在一些淺層氣、高壓層或者是氣體水合物的現(xiàn)象。這些現(xiàn)象會(huì)直接導(dǎo)致不穩(wěn)定的分解，進(jìn)而造成一些過度沖刷的情況，這樣就會(huì)導(dǎo)致井身出現(xiàn)變形的情況，而且一旦出現(xiàn)淤泥也很難進(jìn)行清理，再加上水泥漿的應(yīng)用效率不合理，則直接導(dǎo)致水汽流體在凝結(jié)的過程中會(huì)出現(xiàn)水泥漿的侵入，這樣就會(huì)產(chǎn)生殘留的情況，此時(shí)鉆井的安全性就會(huì)受到極大影響。

1.4 成本偏高

在進(jìn)行深水固井工程施工的過程中，會(huì)投入大量的人力物力和財(cái)力，深水固井的成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于陸地固井，主要原因是因?yàn)楹５椎沫h(huán)境較為復(fù)雜，必須要采取一些特殊的施工材料以及技術(shù)，進(jìn)而就會(huì)投入更多的成本。隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，海洋保護(hù)法變得越來越嚴(yán)格，在進(jìn)行深水固井工程施工的過程中，要保證零排放，零污染。因此，在具體的施工過程中就必須要提高環(huán)保性能，這就需要投入更多的成本。從當(dāng)前的具體發(fā)展情況來看，深水鉆井的裝置在利用率上高達(dá)100%，但同時(shí)費(fèi)用也大大提高，這樣就加大了深水固井作業(yè)的建設(shè)成本，對(duì)相關(guān)部門造成了一定的經(jīng)濟(jì)壓力。因此如何在降低成本的同時(shí)還能保證環(huán)保性，成為了當(dāng)前需要重點(diǎn)解決的問題。

2 深水固井工程的解決對(duì)策

想要不斷提高深水固井工程的施工效率，則必須深入了解當(dāng)前存在的一些施工難點(diǎn)，對(duì)施工難點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)有效的解決，才能提高整個(gè)工程的施工效率。與陸地的作業(yè)模式相比，在海底層進(jìn)行深水固井作業(yè)顯然難度較高，由于海底層較為松軟，破裂的壓力較小，而且整個(gè)地形條件也較為復(fù)雜，則很容易出現(xiàn)一些流體移動(dòng)的情況，這樣就會(huì)提高整個(gè)工程的施工難度，而且海底的溫度較低，施工人員在進(jìn)行施工的過程中，也會(huì)存在一些安全性方面的問題。面對(duì)一些施工難點(diǎn)，只有進(jìn)行科學(xué)合理的解決，才能保證整個(gè)深水固井工程的施工效率。

2.1 優(yōu)化水泥漿性能

在我們進(jìn)行深水施工作業(yè)中段操作的施工過程中，由于施工地層的水泥破裂和應(yīng)力相對(duì)較低，想要真正達(dá)到良好的地層施工安全目標(biāo)，則我們需要不斷研究減少在深水作業(yè)中段時(shí)可能會(huì)容易出現(xiàn)的一些安全問題，以及防止水泥和砂漿返高的異常現(xiàn)象。因此我們需要盡量采用一些水泥密度較低的其他水泥漿，采用一些密度明顯降低的其他水泥和砂漿后才能夠有效提高整個(gè)工程水泥和砂漿的強(qiáng)度穩(wěn)定性。整個(gè)墻體封固的施工質(zhì)量也有可能能夠得到有效的大大保證，當(dāng)墻體水泥和砂漿的封固性能能夠得到有效的大大優(yōu)化以后，整個(gè)封固過渡期的時(shí)間也有可能能夠得到有效的大大減少。當(dāng)這個(gè)過渡期的時(shí)間大大減少以后，地層和水流體的自然入侵則不可能及時(shí)得到有效避免。

2.2 鉆井液-固井液一體化

在對(duì)當(dāng)前難點(diǎn)進(jìn)行解決的過程中，應(yīng)該重點(diǎn)對(duì)鉆井液固井液一體化技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化和完善。在進(jìn)行施工的過程中，應(yīng)該采用不同類型的鉆井液，這樣能夠有效保證整個(gè)水泥漿的水化性能，同時(shí)能夠有效避免微縫隙竄流情況的出現(xiàn)，同時(shí)還能確保整個(gè)地層和水泥層之間的膠結(jié)構(gòu)強(qiáng)度非常大，這樣能夠?qū)λ绍浀牡貙舆M(jìn)行有效的加固，進(jìn)而更加高效的實(shí)施深水固井工程。整個(gè)淺層的水氣竄流現(xiàn)象也能得到有效的避免。

2.3 優(yōu)化深水固井工藝

傳統(tǒng)的深水固井工藝已經(jīng)無法滿足當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的需求，想要不斷提高整個(gè)固井工程的施工效率，則必須要對(duì)深水固井工藝進(jìn)行不斷的優(yōu)化和完善，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，相關(guān)部門應(yīng)該加快研制小型高性能的混合裝置以及精準(zhǔn)的測(cè)量系統(tǒng)，并且在具體的操作過程中，盡可能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的控制，這樣能夠有效加快整個(gè)注水泥工藝的發(fā)展。

2.4 海洋石油深水完井技術(shù)措施。

當(dāng)后續(xù)海洋深水油層鉆井技術(shù)施工工程結(jié)束后，經(jīng)過油層固井技術(shù)施工，達(dá)到預(yù)先設(shè)計(jì)的固井施工的技術(shù)質(zhì)量，需要及時(shí)進(jìn)行地上油井與地下油層的技術(shù)溝通，選擇和制定應(yīng)用理想的油層完井工程技術(shù)施工措施，提高油層完井的施工效率，為保證后續(xù)海洋油氣井的正常開發(fā)生產(chǎn)工作提供技術(shù)依據(jù)。深水水泥完石固井工程技術(shù)的施工難點(diǎn)存在問題主要是固井水泥石的整體凝固程度問題，固水完井技術(shù)施工的水泥質(zhì)量不能完全達(dá)到施工設(shè)計(jì)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，或者由于固井水泥漿整體凝固的持續(xù)時(shí)間相對(duì)過長(zhǎng)，導(dǎo)致深水完井技術(shù)施工質(zhì)量滯后的這種情況時(shí)有發(fā)生。優(yōu)選佳的深水固體入井水土和泥漿施工體系，使其有效適應(yīng)于固井筒內(nèi)的各種低溫降水環(huán)境，并有效避免進(jìn)入淺層氣和淺層流，對(duì)大量水泥和砂漿進(jìn)入固井后的施工過程帶來不利的環(huán)境影響。選擇具有侯凝持續(xù)時(shí)間短、低強(qiáng)度失水性、粒徑均勻的優(yōu)質(zhì)水泥和砂漿混凝體系，使其能夠滿足深水固定鉆井工程施工的實(shí)際需要。如水性膨潤(rùn)土和中低密度土的水泥水砂漿應(yīng)用體系的推廣應(yīng)用，非水性滲透土的水泥水砂漿應(yīng)用體系的技術(shù)研究和推廣應(yīng)用，都必須能夠直接達(dá)到深水作業(yè)區(qū)域水泥井筒和凝固井工程施工的技術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。采用塞流的連續(xù)注儲(chǔ)層水泥漿和頂替固井技術(shù)塞流措施，將儲(chǔ)層注入的水泥頂替固井后底部殘余的儲(chǔ)層水泥漿進(jìn)行頂替輸送出井，避免水泥堵塞送到儲(chǔ)層的孔隙，而不會(huì)影響輸送到儲(chǔ)層后續(xù)注水井筒的正常生產(chǎn)維護(hù)運(yùn)行。

3 結(jié)語

綜上所述，隨著鉆井時(shí)代的快速進(jìn)步發(fā)展，科學(xué)鉆井技術(shù)在不斷進(jìn)步，在開展采用深水管道鉆井先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用過程中，應(yīng)該對(duì)我們傳統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù)以及工藝方法進(jìn)行不斷的創(chuàng)新優(yōu)化和不斷完善，盡可能的多地減少了在成本上的投入，并且我們要充分高度重視環(huán)保板的性能。不斷努力提高整個(gè)建筑工程施工的質(zhì)量安全性和管理有效性。在具體的鉆井發(fā)展施工過程中，可以充分借鑒一些國(guó)外的施工成功經(jīng)驗(yàn)和先進(jìn)施工技術(shù)，從而可以促進(jìn)整個(gè)我國(guó)石油鉆井施工技術(shù)事業(yè)能夠更快得到更好的同步發(fā)展，在具體的鉆井施工管理過程中可以克服一些施工中的難點(diǎn)，提高整個(gè)我國(guó)鉆井的工作效率和施工質(zhì)量。