提高油田固井質(zhì)量的施工措施探析

＊彭 江

（中海石油（中國）有限公司天津分公司 天津 300459）

當下，國家經(jīng)濟建設(shè)與油田資源的開發(fā)息息相關(guān)，石油資源在促進經(jīng)濟健康發(fā)展過程中具有重大價值。為了逐步提高油田開采效率、開采質(zhì)量和水平，必須提高油田固井質(zhì)量的關(guān)注度，對其進行詳細優(yōu)化管理。新時期，由于影響因素較多，油田固井質(zhì)量并未達到預(yù)期效果，增加了石油企業(yè)的固井成本，也會縮短使用周期，對石油企業(yè)長期穩(wěn)定發(fā)展會產(chǎn)生不利影響，必須引起足夠重視。為此，筆者結(jié)合油田固井技術(shù)的開發(fā)現(xiàn)狀進行了分析，探討了科學(xué)高效的固井措施，并提出了全面管理，力求逐步提高油田固井質(zhì)量，帶動社會經(jīng)濟的進步和發(fā)展。

1.油田固井質(zhì)量的主要影響因素

新時期，油田固井施工期間，其影響因素較多，相關(guān)因素必然會對固井水平、油田固井質(zhì)量等產(chǎn)生較大作用，降低了開采質(zhì)量、開采效率的提升。其次，油田固井施工作業(yè)中，必然存在不完全頂替狀況。這一狀況的后果便是引起了高比例的混漿帶，從理論上分析水泥漿的流變性強于泥漿材料，極易引發(fā)水泥漿出現(xiàn)竄槽問題。最后，水泥漿、鉆井液的特性等也會對固井質(zhì)量產(chǎn)生作用。相關(guān)人員必須全面進行油田固井質(zhì)量的分析和考慮，才能提出針對性的措施和方案，從而借助先進的固井技術(shù)來提高油田固井質(zhì)量。

(1)地層自身特性的影響

井水段區(qū)域中，對于水層、油層等區(qū)域，凝固泥漿極易對底層流體位置產(chǎn)生污染作用，進而會影響到底層和水泥之間的牢固度，即膠結(jié)效果，進而會影響固井質(zhì)量。此外，高滲透油氣水層環(huán)境下，泥漿必然存在，失去自由水后便會發(fā)生粉化情況，此時易產(chǎn)生縫隙問題，還會出現(xiàn)體積降低、固井質(zhì)量下降的情況。

(2)水泥石體積收縮的影響

水泥在水化環(huán)節(jié)中，水泥和水的熟料會發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)物的體積會逐漸縮小，如果未對水泥漿體積進行收縮率的調(diào)控，會導(dǎo)致水泥石和套管、水泥石和井壁之間的膠結(jié)作用下降，此時固井作用明顯削弱。

(3)水泥漿的流變性、密度、失水量的影響

水泥漿特性中，主要包括流變性、密度、失水量等。當水泥漿失水量偏大時，泥漿體積下降。進而引發(fā)固井作用下降，此時可能會出現(xiàn)油層污染、施工事故等情況，導(dǎo)致井壁位置的泥漿不能順利膠結(jié)，上述問題的存在，導(dǎo)致固井質(zhì)量存在薄弱環(huán)節(jié)。

(4)油層分布對固井的影響

固井作業(yè)環(huán)節(jié)中，有時不能快速了解油層深度等要素，施工時，便會經(jīng)常發(fā)生油層分布因素導(dǎo)致的固井施工無法按照預(yù)期規(guī)劃執(zhí)行的情況。最終結(jié)果導(dǎo)致固井質(zhì)量較差，不滿足規(guī)范要求，施工質(zhì)量無法得到保證。

(5)鉆井液、水泥漿性質(zhì)的影響

鉆采石油環(huán)節(jié)中，為了滿足鉆井工作要求，必須加強鉆井液的優(yōu)化，鉆井液會對鉆采效率、鉆采效益等產(chǎn)生直接影響。在進行鉆井液流變系數(shù)、摩阻系數(shù)、流變系數(shù)的設(shè)置中，可能會由于經(jīng)驗設(shè)置方法導(dǎo)致鉆井施工存在偏差，對油田鉆采極為不利。此外，固井質(zhì)量影響因素方面，鉆井液、水泥漿等都會對固井質(zhì)量產(chǎn)生作用。潤滑時，借助鉆井液潤滑施工，需考慮相關(guān)方法差異性的影響，充分考慮井壁油膜方面的影響，力求逐步提高鉆井效率。保證合理對鉆井液、水泥漿等進行全面處理。特殊情況下還可對鉆井液、水泥漿等進行特殊處理，從而達到優(yōu)化目標，消除上述兩種液體對固井質(zhì)量的負面作用。

2.油田加強固井質(zhì)量的主要技術(shù)

(1)固井液的固井技術(shù)分析

采用該項技術(shù)時，一般需要在原鉆井液基礎(chǔ)之上進行優(yōu)化，如添加水化類物質(zhì)、高爐淬渣等，添加上述物質(zhì)后不會對鉆井液產(chǎn)生直接影響。如在固井施工中，借助UF鉆井、MTC固井等方法都可以提高鉆井液和固化液的兼容效果，可避免鉆井液和水泥漿出現(xiàn)不相容現(xiàn)象，進而進行多層面的隔離、阻隔處理。需引起重視的是，第二層膠結(jié)作用中，必須合理控制水流體、油氣等竄通。此外，激活劑擴散中可提高泥漿的加固程度，合理避免水泥漿液柱回落的問題。相比于普通油井水泥漿而言，固井液中可添加輔助試劑，具有經(jīng)濟實惠、失水量低、穩(wěn)定性高的特點?，F(xiàn)階段，固井技術(shù)的發(fā)展中，實際運行技術(shù)已經(jīng)逐步取代了傳統(tǒng)模式，新技術(shù)具有環(huán)保效果突出的優(yōu)勢，可及時完成廢氣鉆井液的全面處理。

(2)泡沫固井技術(shù)

該技術(shù)充氣方法包括兩種：一是在水泥漿中，借助氮氣加入化學(xué)制劑，如穩(wěn)泡劑等，保證形成均勻穩(wěn)定的泡沫水泥。二是常規(guī)泡沫方法，借助機械充氣形成泡沫水泥。泡沫水泥包括氮氣、穩(wěn)泡劑、水泥漿等部分。現(xiàn)場工藝施工期間，要借助水泥車進行運輸處理，其中要添加相應(yīng)的混合劑，借助氮氣泵在凈漿中注入氮氣，從而形成泡沫水泥漿。實際氮氣的添加量可通過計算機進行控制，還可根據(jù)現(xiàn)場已經(jīng)設(shè)計好的水泥漿進行調(diào)和處理。泡沫水泥漿優(yōu)點分析如下：密度低，最小0.72g/cm3。正是由于泡沫水泥漿的密度較低，可明顯提高水泥漿的效率，原因在于泡沫水泥漿比傳統(tǒng)水泥漿粘度高、抗壓強度高、且可壓縮，為此，從彌補水泥漿膠凝失重角度出發(fā)，需最大程度降低氣竄問題。高溫高壓環(huán)境下，泡沫泥漿的韌性更強、穩(wěn)定性更高，將其應(yīng)用于固井作業(yè)時，比傳統(tǒng)泥漿成本降低三成。

(3)水平固井技術(shù)

應(yīng)用該技術(shù)時，井注水泥中需考慮下述幾方面問題：合理控制游離水，降低或消除游離水的影響；盡量保證清潔效果，套管設(shè)置期間，需考慮上體下放、旋轉(zhuǎn)套管的模式；保證能夠全面兼容沖洗液、水泥漿等，提高水泥性能；合理應(yīng)用流變學(xué)進行分析，加強孔隙壓力、地層壓力的分析，采用紊流進行頂替處理，小井眼施工中盡量選擇AMPJ體系水泥方法。

(4)欠平衡井固井技術(shù)

該項技術(shù)落實期間，需借助空氣鉆井當作主要力量，該技術(shù)最初在20世紀50年代便出現(xiàn)。在70年代初期，受勘探技術(shù)等方面的限制，業(yè)內(nèi)人員提出必須加強高滲油氣田的推廣和應(yīng)用，并未充分考慮低產(chǎn)量、低壓低滲油氣田，最終導(dǎo)致后者相關(guān)技術(shù)逐漸落后。國內(nèi)欠平衡鉆井技術(shù)的研發(fā)存在發(fā)展慢的弊端。如大慶油田、中原油田等，便全面結(jié)合了具體情況進行分析，探討了欠平衡鉆井試驗等情況，開展了平衡井的相應(yīng)完井技術(shù)。

3.國內(nèi)油田固井發(fā)展的技術(shù)改進

(1)三次加密井固井技術(shù)

從促進油田穩(wěn)定生產(chǎn)的角度出發(fā)，國內(nèi)加強了三次加密井固井技術(shù)的分析，主要在外表儲層、薄差油層等區(qū)域進行了考慮。由于地下作業(yè)的影響，相關(guān)研發(fā)人員要及時進行鉆井系統(tǒng)的綜合分析、聯(lián)合攻關(guān)，逐步為三次加密技術(shù)的應(yīng)用打下良好基礎(chǔ)，從而循序漸進地滿足固井質(zhì)量要求。三次加密鉆井技術(shù)的應(yīng)用中，其工作重點為：主流油層之間存在一定的問題，如表外儲層、薄差油層等。這類油層存在固封端長、油層面薄的特點，從提升固井質(zhì)量效果的角度出發(fā)，必須及時進行油層竄通問題分析，加強油層控制。避免段與段之間固封不牢固的情況。工程經(jīng)驗表明，固封處理十分必要，其效果必然會對固井質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，低滲高壓層也會對固井質(zhì)量產(chǎn)生直接影響。原因在于這種高壓層存在的特點是：形成時間慢，泄壓難度高，可能長期處于注水開發(fā)狀態(tài)。為此，鉆井施工期間，必須考慮地層、孔隙壓力等方面的影響，一方面降低施工難度，另一方面可縮短施工時間。此外，低滲高壓區(qū)內(nèi)，還要充分考慮井口壓力的影響，保證井口壓力在規(guī)定范圍之內(nèi)，方可達到有效改善泄壓問題的目標，綜上，鉆井施工期間必須加強地層壓力的全面考慮和分析。

(2)深層高溫高壓長封井固井技術(shù)

當代油田施工作業(yè)中，從提升固井質(zhì)量的目的出發(fā)，要積極加強開發(fā)各項新工藝，保證配方優(yōu)化、完井技術(shù)創(chuàng)新等要求。借助聯(lián)合施工、現(xiàn)場試驗等提高固井質(zhì)量，提高固井施工效果。在進行深井的地質(zhì)地層情況分析時，必須充分考慮實際施工要求、施工質(zhì)量，加強套管柱位置、水泥流條件、套管強度的分析，并以此為依據(jù)進行施工規(guī)劃的編制。具體措施分析如下：第一，合理進行深井套管浮鞋、浮箍，可保證實現(xiàn)深敞壓候凝，可在深井高壓高溫條件下解決串件密封問題；第二，合理發(fā)展并使用扶正器。常規(guī)扶正器屬于剛性材料，可將其逐步改為彈性限位扶正器。應(yīng)用上述設(shè)備可及時進行深井作業(yè)套管扶正處理。需引起業(yè)內(nèi)人士關(guān)注的是，深井作業(yè)中必須正確使用剛性扶正器，加強新時期各種道具的合理使用，保證提高作業(yè)效率。特殊情況下，可在深井水泥添加輔助劑，達到抗高溫的目標，如深井作業(yè)溫度超過120℃的情況，可有效實現(xiàn)良好管控的目標，同時還可提高水泥抗高溫效果。實際工程項目運作期間，固井作業(yè)必須合理應(yīng)用低密度水泥，可起到避免泥漿泄漏的作用，從而有效避免油氣污染幾率。再者，深井作業(yè)中，由于施工壓力偏大、固封周期過長、地層破裂壓力大，有時需要借助雙密度水泥進行施工，達到固井作業(yè)目標。深井作業(yè)中，配套施工需合理使用抗高溫、抗壓的水泥砂漿，部分項目中借助DPF2當作失水劑，中高探井中則采用DSHJ當作失水劑。

(3)塑性水泥漿的應(yīng)用

一般情況下，水泥漿抗拉效果差、抗壓能力弱，屬于脆性材料物質(zhì)。因此，深小井井眼施工期間，對于間隙過小的水泥施工項目，需考慮其結(jié)構(gòu)上水泥壁存在薄弱的情況。油氣層射孔、增產(chǎn)時，水泥環(huán)在外界內(nèi)壓、沖擊、振動作用下，易導(dǎo)致水泥環(huán)的封固、破碎效果下降，裂縫過大情況下易發(fā)生層間互竄問題。再者，地層流體進入水泥石裂縫后，會對水泥石產(chǎn)生腐蝕問題，最終結(jié)果便是水泥環(huán)封固失效，極易影響油氣田的開發(fā)、生產(chǎn)和運作。借助增塑劑，如活性顆粒、改性纖維等可有效提高塑性水泥的抗沖擊效果，進而可滿足水泥石彈塑性的基本要求，符合小間隙油層套管的后續(xù)運作要求。

4.提升油井固井質(zhì)量的應(yīng)對措施

為了促進油田固井質(zhì)量的提升，實際固井環(huán)節(jié)中，必須加強固井質(zhì)量及相關(guān)影響因素的考慮，并合理掌控相關(guān)影響。力求在固井作業(yè)的基礎(chǔ)之上，提出具有針對性的固井策略，帶動油田固井質(zhì)量的穩(wěn)定提升。如固井液技術(shù)等，力求從多角度出發(fā)進行分析，保證有效提高固井質(zhì)量。

(1)加強固井液技術(shù)的研發(fā)分析

充分合理的應(yīng)用各類現(xiàn)代化固井液技術(shù)，在原鉆井液配方中添加水化類材料，確保對鉆井液配方進行全面優(yōu)化和調(diào)整，合理避免鉆井液性能不佳等方面的負面影響。此外，固井施工中，要合理應(yīng)用MTC、UF等固井措施進行處理，力求不斷加強鉆井液的相融性效果，從而高效解決水泥漿固井施工問題，提高鉆井液施工質(zhì)量，避免水流體、油氣間發(fā)生亂竄等負面現(xiàn)象，保證高效完成鉆井液污染的妥善處理，從而明顯提升固井效率、固井質(zhì)量。

(2)借助塑性水泥來增強固井效果

一般情況下，水泥漿的抗拉效果較差、抗壓能力薄弱，屬于常見脆性材料，為此，在小間隙深井小井眼施工期間，水泥作業(yè)必須考慮井壁水泥環(huán)的特點，如脆、薄等。此外，油氣層增產(chǎn)與射孔中，水泥環(huán)會受到振動、沖擊、壓力作用可能會降低水泥環(huán)封固效果。如果產(chǎn)生了較大裂縫，極易導(dǎo)致層間發(fā)生亂竄現(xiàn)象。地層流體可能會滲入水泥石裂縫區(qū)域，長期存在這種狀況，地層流體必然會對水泥石產(chǎn)生腐蝕作用，最終結(jié)果便是水泥環(huán)出現(xiàn)封固失效的后果，這對油田作業(yè)開發(fā)而言十分不利。從有效避免和解決上述問題的角度出發(fā)，可在其中添加增塑劑，從而逐步提升水泥抗沖擊效果，保證水泥石的塑性能有所提升，降低小間隙油層套管后續(xù)作業(yè)中的缺陷問題。

(3)加強現(xiàn)代鉆井技術(shù)的有效應(yīng)用

新時期，各項科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，使得固井技術(shù)得到了明顯進步。固井技術(shù)的發(fā)展，帶動了固井設(shè)備的逐步完善。為了逐步提高固井質(zhì)量，必須加強現(xiàn)代鉆井技術(shù)的全面應(yīng)用和有效開發(fā)，進而滿足油田開采需求。當代鉆井技術(shù)落實過程中，必須結(jié)合固井施工的現(xiàn)場要求、固井施工經(jīng)驗等進行分析，可有效提高固井施工的實際效果，更符合新時期工程發(fā)展需求。

(4)重視水平固井方法的應(yīng)用

注入水泥后，可得到較好的水平固井效果。水泥注入環(huán)節(jié)中，必須逐步加強水平固井方法的推廣應(yīng)用，保證有效進行游離水的管控，達到降低游離水比例，甚至消除游離水的目標，同時還可最大限度的確保環(huán)境清潔度，降低污染幾率。下套管時，需加強水平固井技術(shù)的有效應(yīng)用，如針對套管進行上提下放的處置，位置盡量居中。同時套管旋轉(zhuǎn)期間，要全面進行水泥漿性能的分析和觀察，盡量保證水泥漿的兼容效果，從而最大限度的發(fā)揮沖洗液、鉆井液、隔離液的功效，促進油田固井質(zhì)量的提升，提高固井效果。

5.結(jié)語

綜上分析，國家的石油開采對社會發(fā)展、經(jīng)濟建設(shè)等具有直接影響。由于石油固井效果、固井質(zhì)量可能會對石油開采效率產(chǎn)生影響，進而會對企業(yè)經(jīng)濟效益產(chǎn)生直接性的關(guān)聯(lián)。相關(guān)人員要結(jié)合具體問題進行探究和考慮，分析并落實相應(yīng)的固井措施、固井技術(shù)，從而有效解決固井問題，克服不良影響。充分加強高效化、現(xiàn)代化的鉆井固井技術(shù)的有效應(yīng)用，保證最大化的提升固井質(zhì)量。