水平井固井水泥漿體系的相關研究

朱偉倫(西部鉆探鉆井工程技術研究院， 新疆 克拉瑪依 834000)

水平井固井水泥漿體系的相關研究

朱偉倫(西部鉆探鉆井工程技術研究院， 新疆 克拉瑪依 834000)

油、氣資源作為支撐經濟發展的基礎，其成功開采對社會和國民經濟發展發揮著重大的作用，然而油、氣資源在開采的過程中總會遇到各種各樣的問題，特別是水平井固井水泥漿體系問題，因此，研究水平井固井和水泥漿技術是當前的重點需求，本文主要闡述了水平井固井水泥漿體系在實踐中的相關探索和研究。

水平井固井；水泥漿；體系

進入21世紀，石油、天燃氣等能源逐漸呈現枯竭之勢。2000年，據《全國油氣礦產儲量通報》稱，我國剩余可開采石油礦產資源僅為24．56億噸，我國石油消耗量為世界第三，在這樣的形勢下，油、氣等資源就顯得尤其貴重。我國內陸油氣資源是每年全部供應資源中的主要來源，內陸油氣資源占比重大，如何高效、高質的開采內陸資源，是目前資源開采界重點研究的問題之一。而水平井固井技術是油氣資源開采中必不可少的一項技術，水平井固井也是必不可缺的一項環節。在以往的水平井固井技術中，不僅不安全、油氣產量低，經濟效益更差，因此，對新的水平井固井水泥漿體系進行深入研究，可以有效提高內陸水平井固井質量。

1 水平井固井完井技術要求

(1)固井要求 水泥環支護作用是固井的首要要求，在目前的固井技術中，水平井和大角度往往會偏離井下軌跡，套管在進入水平井的過程中就會受到縱向地層的壓力，因此，改進水泥環的支護作用是當前固井的首要要求[1]。

水平井在作業中，為了油氣資源能順利開采，也為了預防在開采過程中出現砂巖掉落、巖層滲透問題，所以對水平井固井技術必須有特殊要求。它的要求主要有以下幾點：①水平井固井技術必須能支撐并且鞏固易松動的砂巖層。②水泥環必須是連續并且堅固的，以起到支撐和保護套管的作用。③射孔必須擁有勻稱的環空和充填良好的水泥介質。④必須隔離和封住注水泥井段內的產層和滲透性巖層，以防水泥井段層間出現竄通現象。

(2)注水泥技術要求 ①必須采用高粘度的鉆井液，高粘度的鉆井液可以解決高角和水平井井筒斷面底巖屑，更可以避免在鉆井途中出現的巖屑床問題。②泥漿在水平井段凝固后產生的重力作用會讓油井上側的井筒形成自由液體通道，最后會導致油、氣、水竄問題。③套管能否正常的進入到水平井段中，關聯到管柱強度、管串結構、水平井井身質量、水平井井身軌跡等問題。④在泥漿凝固后產生的重力作用下套管，套管容易偏心側鉆孔地層，最終降低水泥漿頂替效率。

(3)水泥漿體系設計要求 目前，水平井固井主要采用低密度水泥漿，低密度水泥漿的制備原理是利用其固體物質粒子堆積，堆積的固體顆粒提高了水泥漿的固相體積，最終也保證低密度和高強度水泥漿粒度分布[2]。

低密度水泥漿的配置要求主要有五個：①流變性能良好。②可調節水泥漿稠化時間。③水泥漿失水量小、無游離水。④密度減輕材料要適宜。⑤早期強度要提升。

(4)注水泥的技術要求 注水泥的技術要求主要有四個：①水泥、地層、套管膠結三者之間有良好的強度。②水泥漿失水量應當控制在50ml/30min內。③固體顆粒能起到控制水泥漿穩定性的作用。④水平井段和大角度套管的水平要提高。

2 膨脹水泥漿室內相關研究

(1)常規膨化水泥漿體系 傳統的水泥漿往往加入晶體膨脹劑FI7D或WD-L，但這樣的水泥漿體系流動性較差。目前主要選取雙凝水泥漿體系，即添加減輕劑的使用，在雙凝水泥漿體系下，流動度在1．92的密度下可以達到230mm。

(2)水泥漿結構的設計 水泥漿體出現空氣泄漏流主要是由水泥漿本身膠凝特征造成的。但在P環＋P阻地下，水泥漿凝結過程中就不會出現竄流，即環空液柱有效壓力＋氣侵阻力＞地層液體壓力，就不會發生流竄現象。水泥漿在凝固之前往往會出現失重現象，在這個過程中，當環空氣凝住壓力＋水泥內部電阻＜地層壓力，就可能造成層間竄流彼此，甚至嚴重的導致水泥失敗。而采用雙凝的水泥漿結構就解決了以上問題。

(3)對水泥漿體系綜合性評價 在固井過程中采用高效的降濾失劑，可以避免水泥漿中的水分流水，使水泥凈漿的水損失控制在50ml范圍內，添加降濾失劑的水泥漿流動性好，它的抗壓強度在20至25MPa，抗壓強度性能優良。

除此，水泥漿更有早期強度高且微膨脹的特點[3]，早期強度表現為水泥漿凝固后增加了抵抗地層流體的能力。微膨脹表現為水泥漿的微膨脹性能防止水收縮形成間隙后導致地層流竄。

3 結語

保證水平井固井質量的關鍵在于常規膨脹水泥體系，采用常規膨脹水泥體系的水平井固井過程有兩大優勢，一是它為水平井提供了優秀的配套組合；二是能避免水泥石收縮導致的流竄問題，從根本上改善了水泥環的固井質量和密封效果。因此，在水平井固井技術中，應優選常規膨脹水泥體系。

[1]姜開文.高穩定性水泥漿研究與應用[J].中國石油與化工,2015,1(12):60-61.

[2]黃珺.提高水平井固井質量技術的研究[J].中國新技術新產品,2015,4(7):82-83.

[3]王永松,許明標,王曉亮，等.小井眼固井水泥漿流變性研究[J].石油天然氣學報,2014,36(11):138-139.

朱偉倫(1992-)，男，漢，新疆克拉瑪依市人，助理工程師，本科，研究方向：固井水泥漿方向。