水平井固井技術難點與技術對策分析

熊洪鋼

摘要：近年來，隨著我國石油和天然氣資源勘探開發(fā)的不斷深入，老油田加大了對剩余油藏、薄差油藏的開發(fā)力度，同時，非常規(guī)油氣資源的勘探與開發(fā)受到青睞，水平井在低孔低滲、薄差油藏、小型圈閉油藏及非常規(guī)氣藏中開發(fā)具有一定優(yōu)勢，由于水平井井身結構不同于直井，固井難度增大，加強對長水平段水平井固井技術研究，提升固井質量具有重要意義。

關鍵詞：水平井;固井;難點;對策

1.長水平段水平井技術優(yōu)勢

隨著油氣勘探開發(fā)技術的不斷發(fā)展，水平井應用越來越廣泛，在稠油油氣藏、致密氣藏、薄層油氣藏、非常規(guī)油氣藏勘探開發(fā)中取得了較好的應用效果，實踐表明，長水平段水平井具有明顯的技術優(yōu)勢。長水平段水平井在儲層中穿行，增大了井眼與儲層接觸范圍，增加了儲層滲流面積，對于低孔低滲油氣藏及非常規(guī)油氣藏，能夠提升開發(fā)效果，增產效果明顯。此外，長水平段水平井較直井節(jié)省井場用地，減少鉆機搬遷安裝的費用，長水平段水平井鉆井成本得到了降低，產量卻大幅提升，達到了普通直井的5-8倍，產量提升效果明顯。

2.長水平段水平井固井技術難點

固井是完井作業(yè)重要內容之一，水平井由于井身結構特殊，加之水泥漿頂替問題影響，固井難度較直井大很多，固井費用高且成功率相對偏低，長水平段水平井固井難度更大，固井質量難以保證。長水平段水平井固井難點主要表現(xiàn)在：①水平井水平段在油層中穿行，當油層起伏變化時，井眼曲率變化大，套管下入困難，且套管居中度難以保證;②水平段在重力作用下，容易出現(xiàn)偏心，導致環(huán)空頂替效率低;③水平井水平段在重力作用下，巖屑下沉，難以隨泥漿循環(huán)出井口，導致形成巖屑床，給固井帶來難題;④由于水平井水平段距離較長，采用一次性長封固井，施工過程中需要的壓力大，容易導致地層漏失;⑤固井過程中使用清水頂替，頂替壓力大且排量不穩(wěn)定，頂替效率較低。

3.水平井固井技術對策

3.1加強水平井固井工具應用

（1）套管扶正器。套管扶正器能夠提高水平井固井過程中套管居中度，從而有利于清潔井眼，提高水泥漿頂替效率，此外，扶正器還能降低作業(yè)管柱下入難度。對于長水平段水平井扶正器性能必須符合要求，扶正器的復位能力強，啟動力低。并且扶正器耐沖擊性必須強，摩擦系數(shù)低。扶正器種類多樣，針對不同需求的扶正器有剛性扶正器、半剛性扶正器、螺旋式扶正器、直條扶正器、鰭狀實心扶正器等。

（2）紊流器。紊流器是在短圓筒上安裝6個角度為30°～45°的硬質螺旋葉片，當流體經過紊流器時，在螺旋葉片的作用下，迫使流體形成紊流，能夠沖洗外部環(huán)空，提升井眼清洗效果，使泥漿頂替效率提升。從而能夠提升固井管柱居中度。

（3）套管環(huán)空封隔器。套管環(huán)空封隔器的組成主要有套管心軸和彈性管膠筒，膠筒配有膨脹閥，膠筒兩頭與鋼制接箍連接，套管環(huán)空封隔器上有兩個閥門，能夠分別打開和關閉膨脹孔。通過設置一定的壓力門限，當環(huán)空與中心孔壓差達到壓力門限時，就能夠控制管外封隔器膨脹孔的開、關動作。管外封隔器在水平井固井過程中得到了廣泛的應用，對于一些特殊情況，如對于需要隔離地層和裂縫的井，或是產層段選擇性增產的情況，套管環(huán)空封隔器能夠有效解決套管環(huán)空密封的難題。

3.2水平井固井工藝技術

（1）套管下入技術。水平井由于井身結構特殊，套管下入過程中，在造斜段和水平段，與井壁的摩擦阻力較大，為了減小套管下入過程中的阻力，保證套管順利下入，可以使用懸浮下套管工具。懸浮下套管工具能夠使套管下入過程中保持中空，鉆井液對套管產生浮力，減小了套管與井壁的摩擦阻力，使套管能夠順利下入。除了使用懸浮套管下入工具外，還可以使用可旋轉自導式浮鞋，可旋轉自導式浮鞋通常與套管下端相連，套管下入過程中如果出現(xiàn)遇卡的情況，可以通過上下活動套管，結合旋轉自導式浮鞋來轉動套管，調整套管角度，使套管能夠順利下入。

（2）套管居中技術。套管居中度差會影響水泥漿頂替效率，為了提高水平井套管居中度，可以使用扶正器，水平井較直井需要的扶正器更多，剛性和彈性扶正器使用過多又會造成鉆柱與扶正器的摩擦阻力過大，為此，可以使用半剛性扶正器、液力扶正器或滾輪扶正器。半剛性扶正器具有一定伸縮性，對于井眼不規(guī)則部位可以順利通過;液力扶正器下到井下之后可以打開，打開之前外徑小，打開后外徑變大，可以保證套管居中度;滾輪扶正器能夠有效地減小與井壁的摩擦阻力。

不同的扶正器效果不同，針對長水平段水平井，在選擇扶正器時，通常垂直井段使用彈性扶正器，造型井段使用半剛性扶正器、液力扶正器或滾輪扶正器來降低摩擦阻力，長水平段通常使用半剛性扶正器。套管下入前需要進行優(yōu)化設計，為保證套管居中度滿足要求，需要根據套管長度，確定扶正器安放位置及下入深度。

（3）固井前置液。為了提高對水泥漿的頂替效率，可以使用固井前置液。針對大慶地區(qū)情況，可以配置雙效前置液，根據井眼條件，調節(jié)前置液性能，達到紊流或塞流頂替的效果，提升水泥漿頂替效率。根據井眼條件不同，雙效前置液性能設計也不同，對于井徑擴大嚴重、頂替排量低的井，由于難以實現(xiàn)紊流頂替，可以實現(xiàn)塞流頂替，此時需要將前置液性能調節(jié)為切力大的流變模式。對于井徑無明顯擴大、頂替排量高的情況，宜采取紊流頂替，此時需要將前置液性能調節(jié)為切力和粘度適中的流變模式，能夠顯著提升頂替效率。

（4）優(yōu)化水泥漿體系性能。水泥漿性能直接影響固井效果，對于長水平段水平井，在水平段水泥漿固結后容易析出自由水，在井壁上側形成水槽，成為油、氣、水竄槽的通道，嚴重影響水平井固井質量。此外，在大斜度段水泥漿固結后也容易析出自由水，因此，必須控制水泥漿中自由水，提高水泥漿體系穩(wěn)定性。

水泥漿中自由水主要受到水泥細度、水灰比及沉降穩(wěn)定性影響，為了控制水泥漿中自由水，防止出現(xiàn)自由水含量過高，可以適當提高水泥的細度、降低水灰比、使用降失水劑和降自由水劑。

提高水泥漿穩(wěn)定性能夠提升固井質量，水泥漿穩(wěn)定性主要指水泥漿聚集、沉降的穩(wěn)定性，為了提高水泥漿穩(wěn)定性，可以向水泥漿體系中加入增粘劑或者是減阻劑，以提升水泥漿的粘度和動電位，使得水泥漿沉降速率降低。此外，還需要向水泥漿中加入電解質，提升水泥漿的靜切力，增強水泥漿觸變性，提升水泥漿的懸浮力，達到提升穩(wěn)定性的效果。

4.結束語

長水平段水平井在稠油油氣藏、致密氣藏、薄層油氣藏、非常規(guī)油氣藏勘探與開發(fā)中具有明顯的技術優(yōu)勢，增產效果明顯，針對長水平段水平井固井中存在的套管居中度難以保證、套管下入摩擦阻力大、容易形成巖屑床、頂替效率低等問題，使用特殊的固井工具，結合相應的固井工藝技術，能夠有效地提升固井質量，保證油氣井安全。

參考文獻

[1]高志興.水平井固井技術研究與應用[J].石油和化工設備，2021，24（04）：112-114.

中國石油集團長城鉆探工程有限公司固井公司