小井眼固井工藝技術研究及現場應用

鐘世國

摘要：小井眼固井工藝技術與常規井固井有著很大的不同，需要做好固井工藝技術研究和試驗。本文對小井眼固井工藝技術存在的難點進行分析，并針對難點提出相應的解決措施，并對小井眼固井泥漿體系進行了研究，然后對固井施工過程中的壓力控制進行了探討。

關鍵詞：小井眼進固井;水泥環;工藝技術

小井眼鉆井技術主要應用在低壓力、低滲透性和產量較低的油氣田開發，可以更好地降低鉆井成本，提升鉆井作業效率。小井眼固井質量直接影響到油氣井使用壽命和油氣產量，采取的固井工藝技術成為保證正常地油氣開采發揮出重要作用。

1小井眼固井工藝技術存在的難點

小井眼形成的井筒空間比較小，會比常規井筒固井施工存在著更多的困難，主要的難點有：1）固井形成的水泥環厚度較小，水泥不具備較高的強度，水泥環與地下儲層、套管相互間建立起的膠結質量無法得到保證。2）小井眼鉆井技術采取的套管和井筒形成環狀空間，會比普通鉆井形成的井眼尺寸要小許多，某油田開發區塊，應用6英

寸鉆頭進行鉆井作業，對井筒中下放4英寸的套管，油套環形空間的間隙要比普通8英寸鉆頭進行鉆井作業采用的5英寸油套管縮

小一倍，油氣儲層中的流體在環形空間中產生上返現象，環空循環壓力會存在著較大的損耗，防漏方面存在著較大的困難。3）對小井眼鉆井形成的井筒進行固井作業，所采用的水泥漿數量為普通鉆井的30%，注入的水泥漿會和地下儲層產生短時間的接觸。環形空間的間隙尺寸較小，保證套管處于中心位置難度較大。受到地下儲層承受壓力方面的制約，需要以較小的排量進行實現注替作業。如果無法實現有效地頂替出鉆井液，會對水泥漿固井質量造成不利的影響。

2小井眼固井工藝技術難點解決措施

對小井眼固井采取的泥漿配比、前置液及隔離液進行改進和完善，優化泥漿具備的流變懷能，減小固井液流動時形成的阻力。針對G級油氣井，需要水泥漿中添注一定數量的外加劑，改進水泥漿硬化時產生的物性改變，不斷加強水泥環具備的膠結強度。針對小井眼施工所采取鉆井液、固井液具備的力學特點進行分析和研究，優選水泥砂漿來改進頂替流態，確定最為合理泥漿排量，對地下儲層流體的環空返速進行有效控制，減小環空壓力產生損耗，從而起到有效的滲透作用。還應該制定有效的措施，保證頂替效率達到理想狀態，從而使固井質量達到設計要求。

3小井眼固井泥漿體系研究

固井作業形成的水泥環，如果使地下儲層與套管間建立起良好地膠結界面，可以對不同地下儲層起到有效的封隔作用。如果水泥環膠結質量不好，則會對油氣產量形成不利的影響，導致不同油氣儲層產生竄流和連通。因為小井眼固井形成的水泥環厚度不免，為了實現對不同地下儲層的密封和隔離，需要采用的水泥漿形成水泥環具備足夠的強度和彈性，可以保證在完成射孔和壓裂作業之后、套管承受壓力和卸載壓力之產生的變形量滿足設計要求。采用膨脹水泥漿體系可以很好地滿足上述要求，在進行固井施工作業之前，需要對干混凝土中清加SEP-2型膨脹劑，在水泥漿產生水化放熱時膨脹組分會產生反應，在水泥漿固結時會形成一定程度的膨脹，可以更好地對環形空間進行密封，優化水泥環和地下儲層的膠結效果，使得水泥環具備足夠的強度。

為了保證固井施工作業過程中的安全，需要進一步減小流動阻力，還需要在水泥漿中添加一定數量的降濾失劑，如果沒有對濾失進行有效地控制，水泥漿則會提前出現脫水現象，導致水泥漿無法保證足夠的稠化時間，稠度則會相應地提升。會在尺寸較小的環形空間中產生橋堵現象，應該在2000米以下油氣井中添加API濾失劑，保證濾失量不超過100毫升。還應該加入足夠的分散劑，保證水泥漿具備較好的流動性，如果投入的數量過多會使得水泥漿體系在沉降時失穩。。在對某油田區塊油井進行小井眼固井作業時，對固井泥漿中添加SXY-2型分散劑，可以把水泥漿流動性控制為n=0.43-0.71，k=1.5-2.5PaSn。除此之外，還需要控制好水泥漿稠化時間，注入到井筒中的水泥漿如果在環形空間中液態時間保持過長，在水泥漿初凝階段就會提升地下儲層油氣物質入侵的可能，從而對固井質量造成不利影響。為了避免存在該問題，需要對水泥漿中投入適量的促凝劑來對稠化時間進行調整，需要保證注入的水泥漿稠化時間超過作業時間的40-60分鐘就可以滿足要求。

針對G級油井，需要對水泥漿中加入足夠數量的DS-B1型促凝劑、膨脹劑SEP-2型膨脹劑、GS-1型降濾失劑及SX-1型增塑劑，采用試驗手段來確定水泥漿中不同成分的占比。對多口油井固井作業時輸送的干灰性能進行試驗，可以得知初稠度為15-19BC，水泥漿稠化時間為90-114分鐘，失水率小于85升，在二十四小時內達到的抗壓強度為28兆帕，每項性能參數都可以達到固井施工作業要求。

4固井施工過程中的壓力控制

4.1 小井眼環空壓力損耗特點

窄環空固井作業壓力損耗特點有：1）環形空間形成的間隙變小，會使得環空固井作業壓力損耗變在，為小井眼固井作業的控制難點。2）環形空間的注入壓力損耗和排量值平方為正比例關系，如果注入排量不大也會形成較大的壓力損失。所以，需要使固井泥漿的注入排量達到合理數值，可以防止產生井漏問題。

4.2固井作業注入排量的優選

對普通油井進行固井作業時，多應用紊流頂替的方法來進一步提升泥獎頂替效率，但小井眼環空尺寸會比普通油井空間小很多，采取的固井設備可以很好地滿足水泥漿紊流頂替作業的需要。可固井泥漿排量的提升，會進一步加大環形空間壓力產生的損耗，受到地下儲層承受壓力性能方面的制約，無法有效保證存在無漏失紊流頂替施工。結合地下儲層具備的承壓能力，對平衡壓力進行準確地計算，從而得到水泥環在環空塞流時可以達到的最高上返速度、臨界排量，在進行頂替起壓作業之前，可以采用稍大于注灰過程中的泥漿排量來實現頂替作業，起壓之后再減小排量，從而使固井設備排量不超過規定的臨界排量，從而實現無漏失施工作業。在進行固井施工作業過程中，需要使水泥漿塞流排量達到最高值，讓前置液達到紊流狀態后進行上返，來對頂替出來的鉆井液進行有效地稀釋，從而更好地保證固井施工質量達到要求。

4.3改進鉆井液、隔離液及水泥漿性能

選用的鉆井液、水泥漿等的性能會對水泥環結構強度產生一定程度的影響，還會對對不同流體間分子摩擦產生影響，決定著鉆井液注替作業時環空壓力損耗。對固井流體具備的流動性進行優化，是小井眼固井工藝技術優化的關鍵步驟。對鉆井液性能進行優化，可以在保證油氣儲層穩定的基礎上，合理減小鉆井液密度、塑性粘度等性能參數，減小循環壓力損耗。對井筒中下放完套管之后，需要進行徹底地洗井作業，在循環過程中注和處理劑來優化水泥漿性能，當漏斗粘度在40-50s時可以進行固井施工作業。

5結束語

綜上所述，通過對小井眼固井工藝技術進行分析和實際應用，應用塑性膨脹水泥漿體系，可以更好地提高封隔質量。固井作業之前進行良好地通井，可以保證井眼更為規則。對平衡壓力進行計算，可以確定出水泥漿環空塞流上返速度及臨界排量。對固井方案進行詳細制定，確定好排量、壓力和頂替效率相互間的關系，保證固井施工作業的連續性。

參考文獻：

[1]李靜慧.提高側鉆小井眼固井質量技術[D].東北石油大學，2016.

[2]張凱，李明，劉小利，胡光輝，魏周勝，郭小陽.國內外小井眼固井技術研究現狀[J].鉆采工藝，2015，38（02）：23-26+7.

[3]劉欣.小井眼開窗側鉆井中固井工藝的控制要點[J].石化技術，2017，24（11）：293.