影響固井質(zhì)量的因素與有效對策分析

杜鵬德 朱洪 周興春

摘要：固井質(zhì)量直接決定著油井的整體質(zhì)量和油井的使用壽命，而固井工程具有和其它工程不同的特點，作為隱蔽性工程，對固井質(zhì)量控制難度很高。而對固井質(zhì)量影響的因素又比較多，存在于固井作業(yè)的每個環(huán)節(jié)，而且每個因素之間又有著相互作用。因此，需要對固井質(zhì)量的因素進(jìn)行深入的分析，才會采取有針對性地提高固井質(zhì)量的措施，這樣才能保證固井過程中的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：固井質(zhì)量;因素;對策

1.影響固井的質(zhì)量因素

1.1地層的影響

地層內(nèi)的巖石很多都具有很強(qiáng)的吸水性，當(dāng)進(jìn)行固井施工作業(yè)時，注入到封閉區(qū)段的水泥漿會由于地層的吸水作用而失去大量的水分，直接影響著結(jié)合界面水泥漿的膠結(jié)質(zhì)量，使封隔地層和井筒質(zhì)量會嚴(yán)重下降，地層巖石的水特性對固井工程質(zhì)量起到負(fù)面的作用。而地層之間的狀況又不相同，地層的特殊性與固井水泥漿產(chǎn)生的膠結(jié)情況有著直接關(guān)系。比如，砂巖地層具有很好滲透性，固井水泥漿和地層之間的膠結(jié)程度就比較低。壓力較小的地層極易產(chǎn)生漏失問題，會引起固井水泥漿返高不夠而無法滿足設(shè)計要求，而壓力較好的地層內(nèi)的流體的進(jìn)入會產(chǎn)生井噴問題，這都會對固井質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響。

1.2水泥漿的影響

性能質(zhì)量較好的水泥漿可以在設(shè)定的時間內(nèi)進(jìn)行充分的凝結(jié)，不會形成分層沉積、收縮等問題，可以有效地保證固井質(zhì)量，主要表現(xiàn)在如下幾方面：①水泥漿的密度情況。充分凝結(jié)之后的水泥環(huán)的體積會跟著密度的不斷減小而變小，強(qiáng)度值會隨著密度的不斷增大而提高。②水泥漿的失水情況。固井作業(yè)過程中，隨著水泥漿不斷進(jìn)入到套管和地層之間的空間，很多水分會進(jìn)入到地層當(dāng)中，導(dǎo)致地層巖質(zhì)變得較為松散，形成的水泥環(huán)的強(qiáng)度情況會隨著水分的不斷喪失而減小，固井施工質(zhì)量得不到保證。③水泥漿的流動性。把水泥漿注入到井底時，應(yīng)該把控好注入的速度，保證注入的水泥漿流動性達(dá)到設(shè)計要求。如果注入的速度較小，套管內(nèi)部的水泥漿就不會很穩(wěn)定，極易與鉆井液產(chǎn)生混漿現(xiàn)象，提高了水泥漿注入的難度，水泥漿的性能又得不到有效保證。而如果注入的速度太快，會使水泥漿產(chǎn)生較為嚴(yán)重的分層沉積問題。④水泥漿存在的環(huán)空返速問題。對固井過程中的頂替工序作業(yè)效率產(chǎn)生影響的因素就是環(huán)空返速，水泥漿處于環(huán)空返速狀態(tài)時會產(chǎn)生塞流或者紊流問題，如果處于紊流條件下，頂替作業(yè)效率就會達(dá)到最高，而塞流條件下頂替效率會降低很多，所以，科學(xué)合理的環(huán)空返速可以改善固井質(zhì)量。

1.3鉆井液的影響

鉆井液具備的性能跟固井質(zhì)量有著很大的聯(lián)系，其影響主要體現(xiàn)在如下幾方面：①鉆井液具備的密度。固井施工中提及的浮力效應(yīng)，也就是指鉆井液密度與水泥漿密度之間的差值，對頂替環(huán)節(jié)的作業(yè)效率影響程度。密度不高的鉆井液與水泥漿密度之間的差會很大，浮力效應(yīng)表現(xiàn)的極為明顯，可以有效提高固井施工的質(zhì)量。②鉆井液的失水情況。鉆井液內(nèi)的水分大量喪失同樣會使地層與水泥漿之間的膠結(jié)效果降低，對固井的質(zhì)量影響同樣比較大。③鉆井液具有的切力情況。鉆井液切力直接影響著頂替環(huán)節(jié)的作業(yè)效率，鉆井液切力以及膠凝特征設(shè)計的科學(xué)合理，可以有效提高頂替效率。④鉆井液的粘度。鉆井液的粘度情況直接決定著其流動性。粘度越大，流動性就越低，對水泥漿驅(qū)替作業(yè)十分不利，會使頂替作業(yè)效率不高。

1.4井眼條件的影響

井眼具備的條件決定著固井施工作業(yè)的安全以及頂替作業(yè)的效率，表現(xiàn)在如下幾個方面：①井眼的類型。不同的井眼型態(tài)，固井施工作業(yè)時水泥漿的流動速度以及阻力有著很大的差異，定向井以及水平井，因為存在著一定傾斜角度，套管居中度就會小于垂直井，頂替作業(yè)的效率就會產(chǎn)生很大的變化，直接影響著固井施工質(zhì)量。②井眼質(zhì)量。井壁多呈現(xiàn)出粗糙不平的狀態(tài)，井眼的直徑也會不規(guī)則的變化。井眼形態(tài)的不規(guī)則直接影響著頂替作業(yè)的效率，井眼直徑變化大的井段驅(qū)替鉆井液效果并不顯著，水泥漿和地層之間無法進(jìn)行很好的膠結(jié)。③環(huán)空間隙。套管和地層之間的間隙情況影響著頂替作業(yè)的效率，環(huán)空返速條件相同時，較小的間隙雷諾數(shù)值就會很小，產(chǎn)生紊流的難度就會增加很多，在對小間隙井眼進(jìn)行固井施工過程中，流體受到的阻力比較大，排量會下降，不容易產(chǎn)生紊流來進(jìn)行頂替作業(yè)。

2.提升固井質(zhì)量的措施

2.1減小地層因素對固井質(zhì)量的影響

可以應(yīng)用如下方法來減小地層對固井質(zhì)量的影響：①水泥漿中填加降失水劑，可以有效減小固井過程中水分的喪失，加入外加劑可以使水泥漿處于穩(wěn)定狀態(tài)，水分流失減少。②采用對地層有適應(yīng)性的水泥漿。比如，鹽水泥可以利用于壓力較高的鹽水地層。③利用低密度的防滲漏水泥、分層級固井作業(yè)，可以避免由于地層的漏失對固井質(zhì)量的影響。④應(yīng)用雙凝或者多凝水泥，套管外封隔器等辦法可以使地層的流體于穩(wěn)定狀態(tài)，可以減少流體的進(jìn)入而影響固井的質(zhì)量。⑤水泥漿內(nèi)填加防腐蝕藥劑等外加劑可以提升對地層流體的耐腐蝕性能。

2.2改善水泥漿性能

在達(dá)到固井施工安全的前提下，水泥漿凝結(jié)的時間越少越好，因為在較短的時間內(nèi)，地層中的流體對固井形成的水泥環(huán)侵入的可能性就會降低，可以提高固井施工質(zhì)量。如果水泥漿的密度高于1.85g/cm3時，應(yīng)該考慮好流動性和強(qiáng)度方面的需求。可以利用外加劑來保證水泥漿具備的整體性能。對于地層比較疏松，而且具備較高的滲透性時，應(yīng)該加入降失水劑，可以避免在水泥漿凝結(jié)時由于地層油氣的竄入影響界面的膠結(jié)質(zhì)量。

2.3提升鉆井液性能

必須要做好鉆井液材料的檢驗關(guān)，不合格的鉆井液不可以用于固井作業(yè)中，應(yīng)該從如下幾方面入手：①控制好鉆井液密度，如果密度不大于1.2g/cm3，其固井施工質(zhì)量優(yōu)質(zhì)率可以達(dá)到85%之上。②控制好鉆井液的失水量，如果失水量在5～6mL，那行固井施工質(zhì)量的優(yōu)質(zhì)率會達(dá)到78%。③注入水泥漿之前的鉆井液切力進(jìn)行控制。水泥漿密度小于1.3g/cm3時，應(yīng)該在5Pa以下。當(dāng)密度位于1.3～1.7g/cm3區(qū)間內(nèi)，可以把切力控制在8Pa之下。④鉆井液粘度的控制，如果粘度值不大于25mPa·s，固井施工的優(yōu)質(zhì)率可以提高1%。

2.4提高井眼質(zhì)量

在進(jìn)行鉆井工藝設(shè)計時，應(yīng)該進(jìn)行系統(tǒng)全面的考慮，設(shè)計出科學(xué)合理的井身結(jié)構(gòu)，可以為后續(xù)的固井施工打下基礎(chǔ)。對于直井段，應(yīng)該做好防斜預(yù)防處理工作。對造斜井段應(yīng)該實現(xiàn)增斜平穩(wěn)，保護(hù)井眼軌跡順滑，井壁可以保持穩(wěn)定。有利于套管順利的下放，保證好居中度。

3.結(jié)束語

固井質(zhì)量的影響因素比較多，應(yīng)該對固井施工的每個環(huán)節(jié)進(jìn)行充分的考慮，采取有針對性的提高固井質(zhì)量措施，這樣才能保證固井后的聲幅質(zhì)量，同時為后續(xù)的油氣開采打下良好的基礎(chǔ)。

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