影響水平井固井質量的因素與對策分析

鄧家宇 陳杰

摘要：水平井固井質量的好壞直接關系到水平井的產油壽命，而水平井因其自身的施工工藝特點，與直井在固井工藝和技術上又有非常大的差別，造成固井質量優質率和合格率多年來一直都比較低，因此需要對水平井固井質量的影響因素進行深入、細致的分析，制定出相應的技術對策來提高水平井的固井質量。

關鍵詞：水平井;固井質量;因素;對策

水平井鉆井技術可以更好地提升產量、降低油氣開發成本，在國內外得到了廣泛的應用。水平井固井質量決定著井筒的使用年限，受到固井技術和施工能力方面的影響，水平井固井質量合格率都不理想，因此需要對水平井固井質量影響因素進行分析，制定出有效的措施來提升水平井固井質量。

1.影響水平井固井質量因素分析

1.1摩阻大、套管安全下入困難

水平井的水平段井斜角接近90°，有的甚至超過90°，呈現井眼軌跡上傾的情況，因此在水平井套管的下入過程中套管與井壁之間的摩擦阻力會非常大，影響套管的安全順利下入。同時地層沉積過程中油層的發育方向和深度并非一成不變，因此水平井在鉆井施工過程中為了保證最大限度地鉆遇油層，必須根據地質導向的要求隨時進行井眼軌跡的方向和深度上的調整，這種調整使井眼軌跡呈現波浪起伏狀態，這不僅給鉆井施工帶來困難，同時也給固井施工帶來非常大的困難，影響水平井套管串的安全下入和質量。

1.2套管不居中、頂替效率低

在水平井固井管串結構上，專家學者和廣大科技人員從室內實驗研究，到現場應用實踐都做了很多研究工作，取得了一定的效果。但水平井由于井斜角的存在，套管串在井筒內的受力情況發生了非常大的變化，使套管串在重力方向上的受力不再是軸向的，而是徑向的，特別是在水平段中，沒有扶正器的套管幾乎是躺在下井壁上的，導致套管串出現非常大的偏心，因此套管與下井壁之間的頂替效率就特別低，影響水平井水平段的固井質量。在增加了套管扶正器的管串結構中，由于扶正器的存在，會使套管居中度有一定的改善，但同時使套管的受力也發生了變化，特別是在井眼起伏、不規則的井段，套管的受力就難以應用理論計算來求得，因此這一時期的套管可能偏向井壁的任何一個方向，使偏向井壁的那一側的頂替效率變低，甚至為零，影響水平井的固井質量。

1.3存在巖屑床、膠結質量差

水平井鉆井中一個最大的安全隱患就是存在巖屑床，無論采取何種方式進行鉆井施工，巖屑床都會存在，只不過巖屑床形成的厚度不同而已。巖屑床不僅對水平井鉆井影響大，對水平井固井的影響也是非常大的，雖然在下套管固井之前已采取了一系列技術措施，如模擬套管串結構的通井、大排量洗井、在有阻卡井段進行充分劃眼等等，但是仍然沒有完全破壞巖屑床，這些沒有被破壞攜帶出井筒的巖屑床和巖屑顆粒不僅影響水泥漿的頂替效率，同時還會影響水泥漿與井壁之間的膠結質量，影響水平井固井的質量。

2.提高水平井固井質量對策

2.1做好固井作業前的井眼準備工作

對水平井進行固井作業之前，需要做好充足的準備工作，需要對井眼進行處理，可以提高固井質量和成功率，是水平井固井最為關鍵的環節。井眼準確的情況將影響著套管串能否安全、順利地下放到預定地層位置，決定著固井頂替效率能否達到設計要求，在進行井眼準備時采用如下多種措施。①應該采用設計軟件來對管串結構進行設計，再進行模擬通井操作。一般情況下，需要結合不同水平井井眼的質量，采用不同的扶正器進行模擬通井操作，進行兩次通井之后如果還達不到下放套管順暢性的要求，需要開展第三次模擬通井作業，針對不暢通的井段進行多次的劃眼作業，當井眼達到順暢狀態，就不會對下起鉆造成卡阻。模擬通井完成之后需要對鉆井液性能進行優化設計，采用較大排量的鉆井液進行洗井，當振動篩內不會返出砂子時停止循環，進行起下鉆施工作業。②在模擬通井過程中，還應該做好測定工作，需要對鉆進液的循環周期進行測量，然后根據獲取到的測量數據來確定井筒容積，可以進一步推算出需要注入的水泥漿總排量，為確定固井水泥漿使用量提供依據。③進行最后一次通井作業時，進行鉆井液性能優化需要添加足夠數量的潤滑劑，可以保證套管下放時的施工作業安全，減小套管下放時與井壁的摩阻。也可以把空心塑料球加入到鉆井液，從而減小套管下放的難度。

2.2套管串結構的改進和優化

套管串的結構是否科學合理，直接影響著套管能否安全下放和固井施工作業的頂替效率。對套管串結構進行優化和改進，需要確定相應的扶正品類型和使用數量，對不同扶正器相互間的距離進行優化和改進。使用的扶正器數量較多，可以更好地保證套管的居中度，但下入套管串時就會承受更大的摩阻?？梢圆捎迷O計軟件來對套管串結構進行改進，使套管居中的概率提高到70%左右，把套管串下入時形成的摩阻值控制在最小。具備施工條件的固井企業也可以采用漂浮接箍下入套管，可以更好地減輕套管下放的阻力，保證固井作業的安全性。

2.3對前置液進行優化設計

針對固井施工作業時采用的前置液，在進行前置液設計時需要滿足以下多方面要求：①保證前置液具備較好的潤滑性能，以很快的速度來使井壁處于濕潤的狀態，經過潤濕處理后的裸眼井壁可以具備更好的親水性，有利于與水泥漿進行良好地膠結。②需要保證前置液具備很好的觸變性，還應該實現良好的懸浮性，保證使用性能的穩定，可以使巖屑顆粒處于懸浮狀態。

2.4水泥漿優化設計

水泥漿可以實現固井套管和裸眼井壁的膠結，為油氣生產建立起封閉的環形空間，為了更好地保證水平井固井施工質量，需要對水泥漿性能進行優化。水平井固井作業，需要水泥漿具備較好的穩定性，不可以形成較大的沉降，方可以保證水平井固井的施工質量。還需要水泥漿具備較好的流變性，從而為提升固井頂替效率創造條件。還應該保證水泥漿要具備零析水、低失水的性能，避免在井眼形成自由水通道，并且還要求水泥漿具備較好的直角稠化性能。

2.5固井工藝技術

在對水平井進行固井施工作業時，需要盡可能地縮短鉆井液的靜止時間，如果水泥漿不再從套管內上返，需要提高泥漿泵的排量，保證水泥漿可以達到紊流的速度。完成壓膠塞操作之后，開泵頂替作業應該及時完成，還應該保證具備較好的連續性，防止出現U型管效應。需要在造斜井段和水平井段注入清水或輕質鉆井液，可以有效提升套管上浮力。在垂直井段投入加重型的鉆井液，可以減少頂替水泥漿作業時的壓力，可以達到以大排量頂替作業的需求。

3.結束語

影響水平井固井質量的因素相當多，要根據不同的井眼質量情況，深入系統地分析每口水平井固井施工的難點，并結合水平井固井施工工藝技術情況，提前制定相應的技術對策，這樣才能保證水平井固井質量，為延長水平井產油壽命周期奠定堅實的基礎

參考文獻

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渤海鉆探工程有限公司第一固井公司