針對國內外防氣竄固井技術的分析

李慧（長城鉆探工程有限公司測井公司，遼寧 盤錦 124011）

近年來我國經濟水平快速提高，但是隨之也帶來了能源危機、環境污染等問題，這些問題中比較嚴重的一個就是能源安全問題，我國經濟能否穩定發展，取決于能否完善的解決能源安全問題。在油氣田開采中，運用防氣竄固井技術能夠有效提高開采效率。本文將就國內外防氣竄固井技術展開探討。

1 防氣竄固井技術的必要性

在油氣開采過程中，如果出現環空氣竄，將會嚴重影響開采質量和效率。出現環空氣竄的原因是水泥石和地層之間、套管和水泥石之間有空隙，或者是水泥漿竄槽和失重等其他原因。具體來說，在結束水泥注入后，水泥漿竄槽導致其無法承受大氣壓力或者是膠結質量降低，水泥石基體中混入了氣體，對水泥石膠結強度產生了影響；同樣的，在井壁和水泥之間或者水泥和套管之間同樣可能混入氣體而導致互竄，影響油氣層測試評價的結果。比較嚴重的將會引起井口冒氣、冒油，最終導致井噴事故，嚴重影響油氣開采質量甚至工作人員的人身安全。因此我國也針對防氣竄固井技術進行了研究分析。

2 防氣竄固井技術

固井作業對于油氣鉆井工程來說至關重要，因為固井作業不僅能夠將境內的水層、氣體和油等隔離開來，達到保護油氣層的效果，能夠有效延長油氣井的開采壽命，提高開采效果和油氣質量。國內外專家學者在20世紀就針對油氣井防竄固井技術開展了深入研究和探討，時至今日，防氣竄固井技術已經逐漸成熟并應用于油氣開采項目中。

2.1 水泥漿體系

2.1.1 基本水泥

目前基本水泥主要有如下幾種：低密度水泥、波特蘭水泥、膨脹水泥、高鋁水泥、微細波特蘭水泥、微細水泥高爐渣混合物、微細波特蘭水泥、高礦爐渣、高細度水泥、高礦爐渣和波特蘭水泥混合物、微細高爐礦渣、酸溶水泥、合成樹脂水泥等。隨著新技術的不斷出現，各種新型水泥也被研發出來，給新的固井技術研發帶來很大幫助。

2.1.2 外加劑

油田開采需要用到大量化學劑，其中應用最多的就是外加劑，近年來隨著國內外研究力度的增加，出現了許多新型外加劑，能夠滿足不同油田的需求，現今使用較多的外加劑有如下幾種：膨脹劑、加重劑、促凝劑、防氣竄劑、膠結增強劑、降失水劑、防漏劑等等。我國近年來也在大力研究新型固井外加劑，并且取得了很好的成績。國外石油公司為了適應更大的密度范圍和溫度范圍，研發了抗高溫和抗鹽性能都很好的降失水劑，例如Unfla通用降失水劑，由SCHLUMBERGER公司研制，和以往的外加劑相比，這種外加劑使用方便，能夠滿足不同井深的需求。如果要防止出現氣竄問題，提高膠結強度，那么需要在外加劑中添加特殊材料。目前國內外還在研制彈性材料外加劑，添加了彈性材料，那么受到水泥凝固的外力時就會發生逆反應而抵消這種壓力。為了解決油氣田開采出現的氣竄問題，外加劑是必需的物質保障。

2.2 壓穩氣層技術

2.2.1 MTC固井技術

MTC固井技術也就是Mudto Cement固井技術，主要是將可水化材料加入鉆井液和外加劑中，這樣就能形成一種固化物并具備一定強度。這種材料不需要很長的過渡時間，具備優良的流變性能，沉降穩定，膨脹小，濾失低，目前國外不適用波特蘭水泥而是采用高爐礦渣作為硬性材料。運用MTC固井技術，能夠有效改善固井質量，研究表明，部分油氣井已經多年沒有發生過事故。例如美國Rosita油氣田，其中的九口井運用了這種固井技術，取得了令人滿意的防氣竄效果，水力壓裂也未對其產生很大的影響。所以，我們應大力研究MTC固井技術的原理和力學性能，改善施工設備，將這項技術應用于其他領域。

2.2.2 環空加壓技術

結束水泥注入作業后，要確保氣層壓力不大于油井環空的液柱壓力，因此要給環空施加2兆帕到3兆帕的壓力，施加壓力后就能保證氣層壓力小于環空壓力，也就不會發生環空氣竄問題。環空加壓技術出現時間和應用實踐都較早，操作簡便，成本不高，能夠起到較好的防氣竄效果，但是目前這項技術仍然存在缺陷，因此常常用作輔助技術。

3 防氣竄固井技術面臨的技術難題

3.1 腐蝕性氣體含量高

在油氣田深處，存在大量的酸性氣體，例如二氧化硫和二氧化碳等，在濕度較大的環境中，會與空氣中的氧氣和水分發生反應，生成腐蝕性物質，影響水泥漿性能甚至損壞套管等其他設備。環境因素如溫度、壓力和濕度等將會讓情況愈加復雜。

3.2 壓力層系復雜

油氣井深度一般不同，有些油氣井需要穿過很多壓力曾，由于壓力系數不同，將會增加漏氣問題出現的可能性，引發縮徑、坍塌等問題。如果壓力窗口面積較小，會讓防漏帶的設置和穩壓工作帶來一定困難。

4 結語

異常復雜的深層油井地質條件增大了鉆井勘探的難度,同時也對防氣竄固井技術提出了更高的要求。雖然目前國內外固井技術已取得了較大的成效,但為了適應油田勘測的需要,意味著固井材料、油井水泥和外加劑以及工藝技術等仍需要進一步的發展和完善。

[1]劉愛平.中國石油固井技術現狀及發展趨勢田測井技術（電子版）,2004,28：23一26.

[2]丁士東,張衛東.國內外防氣竄固井技術田石油勘探技術（電子版）,2002,30（5）：35.

[3]朱禮平，廖忠會,刁素等.川西水平井水泥裝防氣竄評價方法田石油鉆采工藝.