復雜地層固井技術存在的問題與研究探討

侯婧

【摘 ?要】目前我國油田常規固井作業技術以及相對成熟，工程作業施工穩定性較高，但在復雜地層等非常規固井作業中，因固井質量不合格造成的各類施工質量問題的發生概率仍然較高，課題研究由此出發，基于我國復雜地層固井施工現狀，從影響調整井?深井?超深井等三個角度對固井質量的相關問題進行了分析探討，并基于研究結論提出優化策略，旨在為我國固井工程技術的研究提供必要借鑒?

【關鍵詞】固井;非常規井;固井質量

固井作業是石油資源勘探開發中非常重要的一個環節，對石油資源開采會產生直接影響，在當前石油資源勘探開發不斷深入的情況下，調整井?深井超深井?超高壓井等非常規井越來越常見，針對這些非常規井的復雜地層固井技術在實際應用過程中還存在一些問題，因此，針對復雜地層固井技術在實際應用進行深入分析具有十分重要的現實意義?

1固井工程

固井是完井作業中重要的工程環節，通過向井下下入套管，并向井眼和套管之間注入水泥實現環形空間密封的施工作業?固井工程技術密集，需要多個學科技術支持的綜合性工程項目，具有施工難度高?施工環節復雜?施工系統性強以及施工時間短等諸多特點，固井工程質量直接決定油井穩定性以及井內套管的使用壽命?是確保油田生產持續性和穩定性的重要工程項目?固井工程主要分為三個流程，分為套管下放?水泥注入以及井口安裝?首先，下套管需要選擇與鉆井工程向適應匹配的尺寸以及材料，不同地層對鋼管性能要求差異較大，其中表層固井一般使用20-133/8"套管，材質一般使用韌性和強度均較低的j級套管，技術套管對材料要求相對較高，需要使用更高強度材質的套管?伴隨深度不斷增加套管強度要求逐步加大，壁厚?絲扣類型也各不相同?在套管下放過程中需要對管柱結構設計進行合理性與適用性檢驗，確保固井質量和套管下放順利?其次，水泥注入是完成套管施工后的施工工序，起到封閉環形空間，隔離油氣水層的重要作用，讓套管成為油氣與地面采油設備的唯一連通通道?油井深度各不相同，淺井與超深井深度差值超過2000m，導致井下溫度和壓力伴隨深度逐漸產生變化，不同深度的地層中土壤組成成分相差較大，因此要求固井水泥有著較寬的環境適應能力以及較高的抗高溫?耐腐蝕能力?

2調整井固井存在問題分析

2.1促凝劑影響

當前我國大多數油田的調整井深度都處在1000～2500m的范圍內，屬于淺井，井下溫度相對較低，經過循環后井眼溫度通常能夠維持在50℃左右?為了能充分保障固井的平衡壓力，避免在固井作業過程中出現失重的現象，大多數情況下都會使用促凝劑?雖然一些促凝劑在使用后能夠有效提升水泥石的早期強度，但是隨著時間的不斷推移，水泥石的強度會逐漸出現遞減的情況，甚至一些水泥石在幾個月之后其強度能夠逐漸衰減到0，對固井質量會產生嚴重的影響?因此，必須要針對促凝劑進行深入分析?

2.2油井水泥自身存在問題

一些井下地層中本身就含有大量的硫酸鹽?硫化氫等具有酸性腐蝕作用的介質，如果針對這部分井使用的是A級的非抗硫水泥固井會導致水泥石非常容易出現腐蝕問題，從而使得水泥石的強度逐步下降，嚴重影響了固井質量?在多年實踐中人們發現將30%～40%的高爐礦渣加入到油井水泥中，能夠有效提升水泥石的抗腐蝕性，而且隨著時間的推移水泥石的強度也會逐漸增強?但是高爐礦渣本身的活性比較低，而且大多數情況下調整井的井溫比較低，使得水泥石實現稠化的時間也比較長，不能滿足平衡固井的實際需求?因此，應該加強對早凝性良好的礦渣水泥漿體系的研究，全面提升油井的壽命?

3深井?超深井固井技術存在問題

在目前油田勘探開發領域中深井鉆完井一直都是一個重點問題，在鉆井作業過程中，深度的不斷增加會使得固井完井施工難度也增加，各種問題也逐步凸顯出來，例如，水泥漿外加劑不具備良好的抗高溫性能，井下溫度?壓力升高到一定程度的情況下會使水泥石逐漸變脆，水泥漿的流變性能也逐漸變差;在針對深井窄環空進行固井作業的過程中，水泥漿上返過程中由于環空間隙比較小，從而產生了較大的剪切力和摩阻，因此非常容易出現壓漏地層的現象;在常規井的固井作業過程中非常容易在水泥漿凝固階段出現失重現象，從而對固井質量形成嚴重影響?在實際的固井施工過程中，雖然在固井方案的合理性，水泥漿性能室內實驗都做了大量工作，但是在實際固井施工的過程中仍然會出現稠化時間偏差?水泥石收縮率?游離液偏大等一些問題，從而使得固井質量很難得到保障?

4工藝弊端

4.1高溫緩凝劑質量不過關

如前文所述，緩凝劑在高溫下穩定性較差，最終造成了固井質量的下降，為了較少上述因素對固井質量的影響，我國逐步研發除了高溫緩凝制劑，目前部分緩凝制劑的抗高溫極限已經可以達到180℃，可以滿足深井?超深井下使用的溫度需求?但我國目前使用的高溫抗凝劑對添加量十分敏感，如果使用劑量小于最佳使用量，會導致其失去作用甚至出現促凝的反作用?如果實際添加劑量大于最佳使用劑量會出現明顯的緩凝過度問題，導致緩凝劑的整體容錯率較低，使用精度要求極高，在實際的施工過程中掌控難度較大?

此外，目前我國使用的高溫緩凝劑均有較強的吸附性，在融入水泥后，會改變水泥漿膠體的電荷，造成游離液比例的上升，水泥會出現體積收縮的現象，導致對地層的封隔作用降低，在實際的施工過程中難以實現質量的管控?

4.2鉆井對固井質量的影響

鉆井液在對鉆井?完井?固井等施工質量都存在直接影響，因此我國鉆井企業在施工過程中十分重視鉆井液的性能與質量，并充分考量實際施工情況來進行鉆井液的配置，確保鉆井液性能可以全面符合施工的實際情況?但在深井以及超深井的施工過程中，經常會面臨復雜的地質情況，地層跨層?漏層的發生概率均會伴隨井深不斷增加?因此在深井?超深井的鉆井施工中不僅需要使用符合施工需求的鉆井，還需要確保完井過程中鉆井的實用性?在實際的施工過程中，一般會根據地層情況來提高鉆井液密度和粘度從而減少地層垮塌現象的發生可能，也需要根據實際情況加入適當的潤滑液，來提高套管下放的效率，但潤滑劑會形成難以徹底清洗的油膜，對膠結面造成較大的影響，無法保障完井前固井施工的實際需求?

5未來固井材料技術的發展展望

目前我國油田已經探明的儲層中，存在大量的裂縫性儲層，總占比超過50%?裂縫性儲層在鉆井以及固井施工中容易出現易坍塌以及易滲漏現象，鉆井和固井難度以及施工風險系數均較高?這對鉆井以及固井施工中防水堵漏以及固定凝結材料有極高的需求，此外伴隨石油資源的不斷勘探和開發，生產井眼大小逐步縮減，小井眼井?側鉆井?分支井等數量不斷普及，此類井對固井水泥的韌性以及抗腐蝕能力均有較高的需求，但許多深井?超深井?高壓氣井在調整井前需要使用大量的水泥晶體膨脹材料，低滲透油氣藏的開發中也需要應用大量的高性能低密度的固井材料?因此，我國固井材料未來的發展方向是向著耐高溫?抗腐蝕?高穩定性的方向不斷發展，以此滿足我國油氣資源實際生產開發需要?

6結束語

綜上所述，固井施工是一項具有較強復雜性的系統性工程，固井材料?固井工藝在其中發揮出了非常關鍵的作用，必須要對固井技術的應用給與高度重視，尤其針對復雜地層固井技術進行深入研究，這樣才能充分保證固井質量?

參考文獻：

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