提高水平井固井質量的技術探討

張汝權

（長慶油田超低滲透油藏第一項目部，陜西 西安 710200）

一、水平井固井過程中的技術難點分析

水平井固井的目的是在套管與井壁之間形成均勻完整且封隔良好的水泥環，而且水平井井眼的幾何形狀不同于直井，水平井井斜較大，下井后的套管串在管柱結構、自重、井眼率和井徑擴大率等因素的影響下，管柱串必然會發生變形，導致在不同的井的深處套管下入難和套管不居中的問題。另外，為了提高水平井的固井質量，水泥漿的失水情況需要控制得很低，而且如果水平井段的水泥漿有析水現象，析水聚集在井眼的上側而形成一條水帶，這條水帶在水平井的開采過程中會為分層開采防水和防砂造成很大困難，從而影響到固井質量。

二、對于水平井固井時套管下入和套管居中的技術研究

1 井眼的準備

從完井電測到下管套前，用原鉆具認真通井，下入過程分段大排量循環，循環過程中活動管柱，并結合短起下鉆破壞巖屑床修整井壁，使井眼更規則，套管到底后充分循環兩周左右，以強化控固設備的使用，確保陳砂清除以達到凈化井眼的目的；起鉆前調整好鉆井液的性能，提高流變性并適當降低動切力。然后在大斜度和水平段內打入塑料球，來降低摩擦，確保尾管的順利下入。

2 下套管作業摩擦阻力的預測及檢測技術的實施

在水平段鉆井過程中，因為重力作用，鉆屑會沉積在井眼下并累積成較厚的巖屑床，若不清除干凈，這條巖屑床將使井眼縮小并增大下放的摩擦阻力，而對于摩擦阻力，水平井完井管柱產生的最大側向力在造斜段至增斜終點。摩阻系數的確定是摩擦阻力計算與分析的基礎，摩阻系數的大小與實測井口載荷、泥漿的粘滯系數及井下異常情況等有關。下套管實際摩阻系數的計算一般通過最后一次電測通井后記錄不同井深時的上提大鉤懸重和下放井口大鉤懸重，計算出摩擦阻力，反算得出摩阻系數，從而可以推算出下套管的預測摩擦阻力。然后將預測值和錄井實測值作對比校核，以對比預測摩擦阻力與實測摩擦阻力存在的誤差，便于修正摩阻系數，使預測的摩擦阻力值更接近真實值。按照以上方法預測的摩擦阻力應用于現場下套管作業能在一定程度上提高固井質量。

3 提高套管居中度的技術

套管居中度是影響固井頂替效率及封固質量最重要的因素之一，在實際套管作業中，要保證套管有67%的居中度才能保證水泥漿對鉆井液的有效頂替。

（1）合理選用套管扶正器

合理選用套管扶正器不僅可以改善套管的居中度，還可以減少下套管的摩擦阻力，以保證套管安全快速到位。扶正器的選擇很重要，既要選用剛性扶正器又要保證套管下入時不增大摩擦阻力，通過現場實際技術的驗證，剛性螺旋滾輪扶正器的扶正條與軸線夾角為65度，具有比直條扶正器更為優越的地方，既能減少套管下入時的摩擦阻力又能提高水泥漿的頂替效率，而且不會堵塞井眼。另外，弓形彈性扶正器兼有剛性和彈性扶正器的優點，啟動力小，扶正力大，直井段使用既能減少摩擦阻力而且能夠有效保證套管居中。

（2）套管扶正器的安放位置選擇

直井段采用弓形彈性扶正器時，每三根套管安放一只弓形彈性正器；造斜段選用剛性螺旋滾輪扶正器，每兩根套管安放一只剛性螺旋滾輪扶正器；水平段選用剛性螺旋滾輪扶正器，每兩根放一只或每根套管放一只，或者將螺旋滾輪扶正器和弓形彈性扶正器交替安放。這種安放方式能夠保證套管的居中度達到67%以上。

（3）套管漂浮技術的應用

利用套管漂浮技術固井，在大斜度井段和水平段替入密度較低的液體，用清水作為替漿液，盡量提高環空和套管內流體的密度差，減少套管對扶正器的負荷，增加浮力，從而能夠幫助套管有效居中，增加頂替效率。

三、對固井水泥漿技術的研究

1 保證水泥漿體系的穩定性技術

水平井固井中，水泥漿體系的穩定性直接關系到其他各種性能的實現，尤其在大斜度井段和水平段，水泥漿體系不穩定將導致漿體上下密度差較大、頂部強度降低、滲透率增大，而無法形成均質的水泥環，導致油氣水竄。在實際的作業中，采用加入固相惰性材料的方法來控制析水和保證水泥漿體系的穩定性。另外，加入膨脹劑以避免水泥體積收縮，來提高水泥環膠結能力和水泥石的致密性，以提高水泥環封隔地層的作用。

2 保證良好的流變性的技術措施

在進行水平井水泥漿設計時，將水泥漿的屈服值控制在15帕左右，才能保證水泥漿有良好的穩定性和驅替能力，從而使水泥漿具有良好的流變性能。

3 降低水泥漿析水，提高其沉降穩定性

用高效降濾失劑可有效將水泥漿失水控制在50毫升左右，也可以保證水泥漿良好的流動性；在水泥漿內加入超細顆粒微硅、增強劑和膨脹劑，可以進一步控制水泥漿失水，析水也更接近于0。水平井固井要求水泥漿自由水小于0.5%，接近于0的程度，盡量接近零析水。

4 縮短水泥漿的稠化時間和過渡時間

在進行水泥漿設計時，在保證施工安全的前提下盡量減少水泥漿的稠化時間和過渡時間，一般控制在15分鐘以內，以追求實現“直角”稠化，防止油氣水竄。

結語

綜上所述，為了切實提高水平井固井質量需要注意以下幾點：首先，良好的井眼準備和鉆井液性能是水平井固井成功的前提條件，也是保證水平井固井質量的關鍵因素；其次，下套管摩擦阻力的成功預測、扶正器的合理選擇和正確安放技術，是使套管順利下入、套管居中和提高水平井水泥漿頂替效率的關鍵技術因素；第三，使用高沉降穩定性、良好的流變性、低析水和良好的觸變性的水泥漿體系，避免了由于水泥體積收縮和在上側井壁形成游離水通道的問題，是提高水泥漿固井質量的關鍵。這些技術的綜合使用，在很大程度上提高了水平井的固井質量，為油田事業的可持續發展提供了可靠的技術保障。

[1]劉宏梁.提高水平井固井質量配套技術研究與應用[J].

[2]鄭志剛，楊紅利.提高水平井固井質量的幾點認識[J].內蒙古石油化工，2009（23）.