固井頂替效率研究

李 闖

(東北石油大學 黑龍江 大慶 163000)

固井頂替效率研究

李 闖

(東北石油大學 黑龍江 大慶 163000)

目前，決定一口井的使用壽命主要取決于固井質量的好壞，而頂替效率的高低直接影響固井質量的好壞，也影響著后期開采效果。其層間封隔能力是決定分層注采壓裂等增產措施實施效果的關鍵。

目前國內外固井工作者主要通過以下三種方法提高固井質量:

1. 提高固井界面膠結強度

2. 保證環空水泥環的完整性

3. 防止界面及水泥環本體微裂縫的產生

而這些方法的基本前提就是要求具有良好的注水泥頂替效果，保證水泥漿對鉆井液的有效驅替。因此，固井水泥漿頂替鉆井液的效率高低，直接決定著一口井質量的好壞

影響垂直井身固井質量的關鍵因素是套管的扶正、地層油氣水層的壓穩、環空鉆井液的替凈、地層的“密封”以及使用低膠凝強度、高流量的前置液和活動套管等.然而，這些技術在斜直井身中的應用常常要比在垂直井身中的應用要困難得多。這是因為(1)在斜直井身中作用在套管上的各種負荷逼迫套管靠向井壁，因此難以將套管扶正;而這些負荷還會導致高阻力、高扭矩、高彎曲應力.這樣也就限制了套管的活動;(2)由于鉆屑有向低邊沉降的趨勢.這就難于實現存在于低邊的鉆屑及鉆井液替凈的問題;(3)由于水泥漿中的游離水將向環空的高邊聚積，在環空的高邊會出現一些水槽。由于環空高邊水槽的出現，致使斜直井身高邊出現竄槽現象。目前國內有很多提高固井質量的方法，下面我們就來簡單的介紹以下幾種。

一、套管居中技術

合理安裝扶正器是保證套管居中的前提，我們應該 在三維力學條件下，根據套管柱的撓度變形公式及井眼實際情況，在給定套管居中度的前提下由下而上設計出合理的扶正器間距設計。通過扶正器位置的合理安放，在提高全井套管柱整體居中度的同時，可以減少扶正器的安放數量，確保固井下套管作業的順利進行。合理的套管居中度是提高頂替效率的關鍵。

二、提高頂替效率

固井頂替是水泥漿體對鉆井液漿體的頂替，是兩種流體的流動，研究頂替效率，我們首先要從兩種流體的流變模式開始研究，目前研究中，我們主要選取赫巴流變模式，這是因為赫巴流變模式是有截距的冪律流，它既有冪律模式的優點，又有賓漢模式的優點，能夠同時反映流體的屈服特性和剪切稀釋性，而且還能充分的表現鉆井液或水泥漿在高溫高壓下的流變性。然后再根據選定的流變模式，計算控制流體的雷諾數，進而控制流體的流型，如下圖。然后對選取的流型在赫巴流條件下進行一系列的力學計算，建立力學模型，最后研究出提高頂替效率的方法。

三、多功能鉆井液

目前，實現水泥漿對鉆井液的完全頂替是很困難的，那么讓未被替凈的鉆井液和泥餅硬化，自然也能提高固井質量，用多功能鉆井液鉆井，優勢在于提高了鉆井液和固井液的相容性，從而實現了第一、第二界面的良好膠結，防止油氣水竄槽;尤其在水平井固井中，即使頂替效率只有一半，但是濾餅和未被替出的多功能鉆井液都能實現很好的固化，所以相當于正常固井時100%的頂替效率。

四、水泥漿的性能

一是漿體的穩定性，水平井固井中，水泥漿體系的穩定性非常關鍵，直接關系到其它各種性能的實現。通常采用加入固相惰性材料的方法來控制析水和保證漿體穩定性。二是良好的流變性，在常規注水泥施工中，一般采取降低水泥漿的屈服值和膠凝強度來改善流變性能，獲得更高的頂替效率。三是降低水泥漿析水，自由水析出，易在高邊形成自由水通道同時套管上側的水泥漿密度下降，凝固后的水泥石強度降低，滲透率升高，很容易形成油氣水通道，導致層間封隔失效，因此，降低水泥漿析水是提高水平井固井質量的關鍵。其次漿體還需要有一定的觸變性，水泥漿保持一定的觸變性可以更好地保證漿體的性能和穩定性，在水泥漿失重的狀態下，漿體所形成的結構力可以防止地層流體對漿體的侵蝕。

五、結論

綜上所述，我們可以看出，決定一口井固井質量好壞的直接因素就是頂替效率，基本上所有提高固井質量的方法都是在變相的在提高固井頂替效率。因此，在未來的固井工作中，我們一定要首抓固井頂替效率，從而保證固井工作中井的質量。

李闖 (1990-)，男，碩士研究生，油氣井工程，東北石油大學。