強化固井質(zhì)量控制提高油氣井采收率的策略初探

＊呂海龍

（東營大明石油工程科技開發(fā)有限責任公司 山東 257000）

鉆井生產(chǎn)過程中主要工作內(nèi)容包含鉆井、固井、錄井、修井等多個環(huán)節(jié)，其中固井是保障鉆井工作正常開展的關鍵環(huán)節(jié)，其與鉆井的工作效率有直接的影響。在鉆井過程中還存在著很多非正常以及不安全的因素，例如人為操作失誤、機械、地質(zhì)等因素導致的井噴、井漏、井塌等。為了避免這樣不安全的因素出現(xiàn)，鉆井工程的控制就成了關鍵的環(huán)節(jié)，固井生產(chǎn)運行在其中發(fā)揮著重大的作用。固井自身的質(zhì)量就直接影響著鉆井的質(zhì)量，只有強化固井質(zhì)量的控制才能使油氣井采收率得以進一步的提高。

1.固井作業(yè)概述

固井作業(yè)是鉆井施工的重要環(huán)節(jié)，固井質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響到采油氣作業(yè)的效果和油氣井的壽命。掌握影響固井質(zhì)量的因素，可以更好地進行固井設計與施工，從而獲得更好的固井效果。對固井質(zhì)量的影響主要有井徑擴大、井斜、井眼凈化度、扶正器間距、鉆井液密度、粘度、切力、失水、水泥漿密度、環(huán)空返速和封固段長度11個因素，期間需要基于不同因素的影響效果提出相應的優(yōu)化措施，進而更好地提升整體的采油效率。同時還需要基于不同的施工條件，對其經(jīng)驗和數(shù)據(jù)進行整理總結，建立專家知識體系，綜合考慮各種因素對固井質(zhì)量的影響，以此更好地優(yōu)化固井設計的整體質(zhì)量水平。

固井的目的是封堵、壓水、針對大段泥頁巖、疏松破碎帶等復雜封堵條件，其將需要依據(jù)泥漿的循環(huán)效果建設良好的井眼通道，進而為推動后續(xù)的鉆井作業(yè)提供保障。期間通過固井質(zhì)量的控制，更大程度上防止井眼失穩(wěn)問題的出現(xiàn)，同時降低井下腐蝕及事故發(fā)生的概率，為縮減建井周期以及降低油氣勘探開發(fā)成本創(chuàng)作良好條件。固井的目的是為完井提供良好的井眼條件。僅對層封隔良好的井眼進行分層作業(yè)，如分層試驗等，使得固井建設實施的順暢性能夠得到提升。期間還需要將酸化、壓裂等強化開采措施融入其中，進而提升采油效率。

開發(fā)方面，固井目的在于提供良好的油流通道，以此達到防止油氣資源散失、提高采收率的最終目標。還可以盡最大可能避免油氣藏能量的散失，延長自噴生產(chǎn)時間，同時達到減少石油和天然氣生產(chǎn)成本的目標。在固井建設的過程中，使得套管外油、氣、水能夠減少互竄，進而達到強化油氣正常生產(chǎn)以及節(jié)約修井費用的目標。為保證油氣井壽命滿足油田長期開發(fā)的需要，對套管進行支撐，保護套管，防止套管受力或因地層流體腐蝕而損壞。有利于實施壓裂、酸化、分層注水、分層開采等開采措施。注水泥具有以下特點，在一次性工程中，如固井質(zhì)量差，或發(fā)生固井事故，很難修復。而且補償費高，隱蔽工程，主要流程在井下，施工時無法直接觀察，施工時間短。

多因素綜合作用。若固井質(zhì)量不佳，則會造成層間封隔失效形成環(huán)空竄流，環(huán)控竄流就是在注水泥作業(yè)后，由于水泥漿體系設計不合理，或注水泥施工不合理，導致環(huán)控竄流不合理，或在注水泥施工中不合理地密封環(huán)流，或未形成優(yōu)質(zhì)、完整的水泥環(huán)，或未形成優(yōu)質(zhì)、完整的水泥環(huán)或套管良好膠結，不能在油氣井正常生產(chǎn)中有效地密封環(huán)空而導致井口冒油、水，或油、水在地下層間互竄的現(xiàn)象。鉆探過程中，由于井下復雜地層不能有效封堵，會影響后續(xù)鉆井作業(yè)的順利進行，進而影響到油氣井建井周期和建井成本，甚至影響到整個區(qū)塊的勘探、開發(fā)過程。當完井時，由于地層沒有得到很好的層間封隔，就不能根據(jù)油田長期發(fā)展的需要，進行分層測試、分層開采等分層作業(yè)。項目開發(fā)過程中，很難采取分層測試、分層開采、分組開采等措施，導致部分儲量難以利用。油氣藏本身的能量、資源會通過竄流通道散失，不利于提高產(chǎn)量和采收率，高壓地層水通過溢流通道進入油氣藏，影響油氣資源的分布、運移，甚至造成油氣儲層的嚴重破壞。酸、壓裂液等注入流體經(jīng)串流通道進入非目的層，增產(chǎn)措施的實施效果降低。與此同時，注入流體亂竄使地層壓力在波及范圍內(nèi)發(fā)生變化，從而影響油氣田的正常生產(chǎn)和合理開發(fā)，甚至造成套管因斷塊復位而被破壞，套管受地層流體、注入流體的腐蝕，影響油氣井的正常生產(chǎn)，甚至不能滿足油田長期開發(fā)的需要。

油、氣田的實際生產(chǎn)過程中，無論是鉆井、完井或開發(fā)，都要考慮到套管具有足夠的強度，能夠承受井下多種外力的作用，并且耐腐蝕、不裂、不變形。水泥環(huán)應具有良好的層間封隔性，無環(huán)空竄流。

2.影響固井質(zhì)量和油氣井采收率的因素

固井整個過程主要可以分為兩個步驟：首先是往井內(nèi)預設寬度下的套管和向井眼和套管之間的縫隙內(nèi)注入水泥。注入水泥的主要目的在于保護井內(nèi)的套管，以及封隔油以及水、氣等復雜的底層，鞏固固井的質(zhì)量才能進一步促進鉆井工作開展的安全性以及推動鉆井工作的順利完成。固井屬于一次性的工程項目，同時固井過程需要耗費較大的成本，并具有一定的風險性。倘若固井質(zhì)量無法達標，通常情況下將很難進行補救，同時還會對之后的工作造成不小的影響，制約著油氣井采收率的提高。對此，需要重視分析影響固井質(zhì)量以及采收率的相關因素，并實行對應的措施來保障固井的質(zhì)量，推動鉆井工作的完成。固井質(zhì)量主要受到以下因素影響：

（1）頂替效率。頂替效率屬于對固井過程中封固質(zhì)量影響較大的一個關鍵因素，其對于固井的質(zhì)量有直接的影響。頂替效率指的是井眼和套管之間環(huán)形空間內(nèi)注入泥漿的體積以及該環(huán)形空間容積的比例。倘若未能達到較好的頂替效率，那么之后不管使用什么方式都無法使固井質(zhì)量得到提高。

（2）井眼質(zhì)量。井眼的質(zhì)量也是決定固井質(zhì)量的因素之一。倘若井眼質(zhì)量較好會為之后的下套管環(huán)節(jié)提供一定的便利，并使頂替效率能夠得以有效的實現(xiàn)。井眼質(zhì)量指的是井眼的軌跡以及井壁穩(wěn)定性、井徑擴大率、井眼平滑程度等。當井眼的軌跡以及其平滑程度足夠時，固井的質(zhì)量也會得到進一步的提升。

（3）水泥漿的性能與處理。固井質(zhì)量還與水泥漿的性能與處理有關。首先，倘若水泥漿性能較好就能夠一定程度上延長固井的使用壽命，而對水泥漿的正確處理正是保障固井壽命的主要方式。倘若沒有正確的對水泥漿進行處理，極易導致水泥漿停留在井管內(nèi)部，使得水泥漿的整體密度以及水泥膠結的質(zhì)量下降，從而固井的質(zhì)量會受到影響。

（4）地質(zhì)情況。地質(zhì)情況也會對固井質(zhì)量有一定的影響。所謂的地質(zhì)狀況指的是地下地層、構造、含油氣水等狀況，地質(zhì)情況會使得鉆井的速度和效率受到影響，從而也會使得油氣井的采收率受到一定的影響。

（5）閘門密封效果。閘門的密封效果對于固井質(zhì)量和效率有著重要影響。當井內(nèi)注入水泥漿的工作完成之后需要進行的是壓塞替量工作，此時倘若閘門的密封效果不佳會導致井壁內(nèi)一些殘余的水泥漿倒流回井管內(nèi)同時引起塞高。但倘若是由于相關工作人員沒有及時的引起注意或者是由于測量誤差較大并且沒能夠被及時的發(fā)現(xiàn)，從而使得固井的質(zhì)量很有可能會出現(xiàn)需要返工的現(xiàn)象，嚴重的甚至會導致給井眼造成不可逆轉的損害[1]。

（6）時間的破壞。對于固井的質(zhì)量而言，隨著時間的推移，由于油田被長時間的開發(fā)，打破了原有的系統(tǒng)平衡狀態(tài)，會使得固井的質(zhì)量有所降低。例如：在一段時間內(nèi)，水泥會發(fā)生水化，水化過程中水泥數(shù)量和水產(chǎn)生化學反映使得體積比原本的體積減小了。而又過了一段時間后，水化體積收縮率增加，如果相關工作人員沒有做好相關的控制措施，就會使得套管和水泥石界面的膠結強度下降，對固井的質(zhì)量產(chǎn)生不良的影響。

除了以上所提到的一些因素以外，固井的質(zhì)量還會受到相關施工人員的綜合素質(zhì)、施工設備以及施工方式的影響。同時對于淺層氣井的井控風險意識也尤為關鍵，倘若相關工作人員對可能發(fā)生的風險沒有較高的重視程度就會對固井工作開展的總體質(zhì)量造成一定的影響。

3.提高固井質(zhì)量優(yōu)化鉆井效率，提高油氣井采收率的幾點措施

為了能夠進一步的提高固井的質(zhì)量，使得鉆井的效率能夠提高，并且促進油氣井采收率的提升，下面將從增強固井質(zhì)量的角度，以及影響固井質(zhì)量的相關因素，提出對固井質(zhì)量的管理和控制措施，以此來降低固井工作過程中各種風險問題的出現(xiàn)概率，保障固井后續(xù)工作的順利開展，以下是幾點措施：

（1）合理控制頂替效率。從上文不難看出，頂替效率是保障固井質(zhì)量的一大關鍵。同時頂替效率也是保障固井質(zhì)量過程中較難進行把握和控制的一大因素。頂替效率會涉及到較多的方面，例如水泥漿的性能、鉆井液性能以及井眼條件等。為了進一步的控制頂替效率，需要對應提高頂替效率的條件以及措施，其中包含較好的井眼條件、性能較好的鉆井液以及前置液，并使得套管扶正器得到合理的加入，最后在套管處加入泥餅刷和活動套管等。通過這樣的操作，能夠一定程度上的對頂替效率進行合理的控制[2]。

（2）嚴格控制井眼質(zhì)量。井眼質(zhì)量的提高意味著鉆井生產(chǎn)效率的提高，同時對井眼的準備工作是保障鉆井生產(chǎn)能夠順利進行的前提。對井眼的質(zhì)量控制主要是在鉆井過程中要使得相關工作人員嚴格的按照相關標準和正確使用規(guī)范來進行電測，并保障電測后所得出的數(shù)據(jù)足夠準確和可靠；完成電測工作后，相關工作人員可以借助短起下鉆的方式開展通井工作，這樣一來井壁內(nèi)部的穩(wěn)定性能夠得到一定程度的增強，同時還能夠保障之后的套管工作更加順利。隨著對井眼質(zhì)量控制力度的增大，使得固井的質(zhì)量也有所提高，從而推動鉆井生產(chǎn)效率提升，使得油氣井的采收率顯著提高起來[3]。

（3）嚴格按照規(guī)范注入水泥漿。水泥漿的性能同樣能夠?qū)叹|(zhì)量造成影響。因此，水泥漿性能以及注入水泥漿的整個過程尤為值得關注和重視。在注入水泥漿之前，需要先將水泥漿的密度調(diào)整到一個合理的水平，同時開始進行對水泥漿的監(jiān)測，之后則是將水泥漿導入環(huán)形空間內(nèi)部，開始水泥漿的注入作業(yè)。在整個注入過程中要小心控制好水泥漿的密度，避免不必要的浪費。在水泥漿注入結束后，要尤為注意停業(yè)作業(yè)操作，也就是保障水泥漿停止時停水、?；?、停水泥三個停同時，以此來避免由于不同步進行停止操作從而大致的水泥漿密度下降導致后期密封效果不理想的狀況出現(xiàn)。最后，為了使得固井質(zhì)量得以保障，在完成固井作業(yè)的一天內(nèi)需要停止其他作業(yè)的操作流程，這樣才能較好的保障水泥漿注入后的凝固效果[4]。

（4）做好對固井施工人員的控制。在固井工作過程中已經(jīng)有不少的設備被現(xiàn)代化的設備所替代，但不可否認的是施工人員以及其技術水平仍然發(fā)揮著不小的作用。對此，在進行固井作業(yè)的全過程中，需要保持每一個時刻都有相關的工作人員在崗位上進行工作，并由工作人員密切仔細的觀察固井工作的整體過程，對于在固井工作當中發(fā)現(xiàn)的問題要及時的做好對應的處理，盡量避免人為的錯誤操作導致固井質(zhì)量得不到保障。同時，相關部門還需要定時對固井相關工作人員做好專業(yè)培訓，提高工作人員自身對固井工作的重視程度，從而降低固井質(zhì)量事故的發(fā)生概率。不僅如此，在施工作業(yè)過程中還需要有相關工作人員對固井車的狀態(tài)進行實時的關注，及時的進行維修和保養(yǎng)，保障固井車在作業(yè)期間不要出現(xiàn)過多故障上的問題導致固井作業(yè)的開展遭到延誤。

（5）使用水平固井技術。使用水平固井技術時，需要相關工作人員重視關注存在的井注水泥，提高對游離水的控制，使得游離水在水泥中的含量得以進一步的降低甚至消除；還可以運用高性能的水泥，與沖洗液、鉆井液等兼并使用，使用過程中并不會影響其正常的作用發(fā)揮。最后在設計流變學時要更為科學合理，將孔隙壓力與底層壓力之間的關系進行科學的掌控，從而推動固井施工質(zhì)量的提高。由于注水井最重要的作用就是為注水提供能量，從而發(fā)揮注水的實際效果，因此，采油現(xiàn)場的管理工作就顯得尤為重要。所以，在注水井管理中，必須以提高油井實際采收率為主要依據(jù)，有效、合理地注水，首先，要收集準確的信息和數(shù)據(jù)，并對所收集的資料進行詳細的分析，以便及時發(fā)現(xiàn)問題，采取有效的措施加以解決，同時還要根據(jù)注水井的實際情況，對注水井進行加固，提高實際注水效果。其次，管理者必須關注注水井口相關裝置及配水間相關設備的閥門開閉情況，確定注水開閥方式，即正、反注、混合注。經(jīng)過對石油抽采壓差的合理控制，保證了泵徑、沖程及沖程數(shù)能相互配合完成工作，使泵的效率最大化。與此同時，還需對抽油泵設備進行定期維修，具體維修周期要根據(jù)石油抽采現(xiàn)場的實際工作量和石油抽采環(huán)境來確定。

（6）高溫高壓固井法。由于社會的不斷發(fā)展和進步，社會對于油田的質(zhì)量有了更高的要求，同時要求對應的固井技術需要提高。在使用現(xiàn)代固井技術的背景下，需要合理的將配置線技術與新工藝相結合進行使用，并在整個過程中不斷加以完善，推動固井施工質(zhì)量的提高。根據(jù)深井的底層以及地質(zhì)情況還需要合理的使用強化套管設計，由于深井的溫度和壓力過高，在這樣的狀態(tài)下就需要強度較大的套管，并采用套管浮箍技術將問題妥善解決。想要使油氣層中不進入泥漿，對應的辦法就是將密度較低的水泥使用到固井中，從而達到較好的密封效果，使得固井的質(zhì)量得以提高。

4.結束語

為了使固井質(zhì)量得到保障，從而提高鉆井工作效率提升油氣井的采收率，對固井的質(zhì)量進行嚴格控制是勢在必行的。在鉆井作業(yè)中增強對其質(zhì)量上的控制能夠更好的推動固井工作的開展，同時保障固井的質(zhì)量與效率，推動鉆井工程的實施，使得施工質(zhì)量和鉆井效率、油氣井采收率大大提高。