影響固井質量的因素與有效對策分析

杜鵬德 朱洪 周興春

摘要：固井質量直接決定著油井的整體質量和油井的使用壽命，而固井工程具有和其它工程不同的特點，作為隱蔽性工程，對固井質量控制難度很高。而對固井質量影響的因素又比較多，存在于固井作業的每個環節，而且每個因素之間又有著相互作用。因此，需要對固井質量的因素進行深入的分析，才會采取有針對性地提高固井質量的措施，這樣才能保證固井過程中的質量。

關鍵詞：固井質量;因素;對策

1.影響固井的質量因素

1.1地層的影響

地層內的巖石很多都具有很強的吸水性，當進行固井施工作業時，注入到封閉區段的水泥漿會由于地層的吸水作用而失去大量的水分，直接影響著結合界面水泥漿的膠結質量，使封隔地層和井筒質量會嚴重下降，地層巖石的水特性對固井工程質量起到負面的作用。而地層之間的狀況又不相同，地層的特殊性與固井水泥漿產生的膠結情況有著直接關系。比如，砂巖地層具有很好滲透性，固井水泥漿和地層之間的膠結程度就比較低。壓力較小的地層極易產生漏失問題，會引起固井水泥漿返高不夠而無法滿足設計要求，而壓力較好的地層內的流體的進入會產生井噴問題，這都會對固井質量產生較大的影響。

1.2水泥漿的影響

性能質量較好的水泥漿可以在設定的時間內進行充分的凝結，不會形成分層沉積、收縮等問題，可以有效地保證固井質量，主要表現在如下幾方面：①水泥漿的密度情況。充分凝結之后的水泥環的體積會跟著密度的不斷減小而變小，強度值會隨著密度的不斷增大而提高。②水泥漿的失水情況。固井作業過程中，隨著水泥漿不斷進入到套管和地層之間的空間，很多水分會進入到地層當中，導致地層巖質變得較為松散，形成的水泥環的強度情況會隨著水分的不斷喪失而減小，固井施工質量得不到保證。③水泥漿的流動性。把水泥漿注入到井底時，應該把控好注入的速度，保證注入的水泥漿流動性達到設計要求。如果注入的速度較小，套管內部的水泥漿就不會很穩定，極易與鉆井液產生混漿現象，提高了水泥漿注入的難度，水泥漿的性能又得不到有效保證。而如果注入的速度太快，會使水泥漿產生較為嚴重的分層沉積問題。④水泥漿存在的環空返速問題。對固井過程中的頂替工序作業效率產生影響的因素就是環空返速，水泥漿處于環空返速狀態時會產生塞流或者紊流問題，如果處于紊流條件下，頂替作業效率就會達到最高，而塞流條件下頂替效率會降低很多，所以，科學合理的環空返速可以改善固井質量。

1.3鉆井液的影響

鉆井液具備的性能跟固井質量有著很大的聯系，其影響主要體現在如下幾方面：①鉆井液具備的密度。固井施工中提及的浮力效應，也就是指鉆井液密度與水泥漿密度之間的差值，對頂替環節的作業效率影響程度。密度不高的鉆井液與水泥漿密度之間的差會很大，浮力效應表現的極為明顯，可以有效提高固井施工的質量。②鉆井液的失水情況。鉆井液內的水分大量喪失同樣會使地層與水泥漿之間的膠結效果降低，對固井的質量影響同樣比較大。③鉆井液具有的切力情況。鉆井液切力直接影響著頂替環節的作業效率，鉆井液切力以及膠凝特征設計的科學合理，可以有效提高頂替效率。④鉆井液的粘度。鉆井液的粘度情況直接決定著其流動性。粘度越大，流動性就越低，對水泥漿驅替作業十分不利，會使頂替作業效率不高。

1.4井眼條件的影響

井眼具備的條件決定著固井施工作業的安全以及頂替作業的效率，表現在如下幾個方面：①井眼的類型。不同的井眼型態，固井施工作業時水泥漿的流動速度以及阻力有著很大的差異，定向井以及水平井，因為存在著一定傾斜角度，套管居中度就會小于垂直井，頂替作業的效率就會產生很大的變化，直接影響著固井施工質量。②井眼質量。井壁多呈現出粗糙不平的狀態，井眼的直徑也會不規則的變化。井眼形態的不規則直接影響著頂替作業的效率，井眼直徑變化大的井段驅替鉆井液效果并不顯著，水泥漿和地層之間無法進行很好的膠結。③環空間隙。套管和地層之間的間隙情況影響著頂替作業的效率，環空返速條件相同時，較小的間隙雷諾數值就會很小，產生紊流的難度就會增加很多，在對小間隙井眼進行固井施工過程中，流體受到的阻力比較大，排量會下降，不容易產生紊流來進行頂替作業。

2.提升固井質量的措施

2.1減小地層因素對固井質量的影響

可以應用如下方法來減小地層對固井質量的影響：①水泥漿中填加降失水劑，可以有效減小固井過程中水分的喪失，加入外加劑可以使水泥漿處于穩定狀態，水分流失減少。②采用對地層有適應性的水泥漿。比如，鹽水泥可以利用于壓力較高的鹽水地層。③利用低密度的防滲漏水泥、分層級固井作業，可以避免由于地層的漏失對固井質量的影響。④應用雙凝或者多凝水泥，套管外封隔器等辦法可以使地層的流體于穩定狀態，可以減少流體的進入而影響固井的質量。⑤水泥漿內填加防腐蝕藥劑等外加劑可以提升對地層流體的耐腐蝕性能。

2.2改善水泥漿性能

在達到固井施工安全的前提下，水泥漿凝結的時間越少越好，因為在較短的時間內，地層中的流體對固井形成的水泥環侵入的可能性就會降低，可以提高固井施工質量。如果水泥漿的密度高于1.85g/cm3時，應該考慮好流動性和強度方面的需求。可以利用外加劑來保證水泥漿具備的整體性能。對于地層比較疏松，而且具備較高的滲透性時，應該加入降失水劑，可以避免在水泥漿凝結時由于地層油氣的竄入影響界面的膠結質量。

2.3提升鉆井液性能

必須要做好鉆井液材料的檢驗關，不合格的鉆井液不可以用于固井作業中，應該從如下幾方面入手：①控制好鉆井液密度，如果密度不大于1.2g/cm3，其固井施工質量優質率可以達到85%之上。②控制好鉆井液的失水量，如果失水量在5～6mL，那行固井施工質量的優質率會達到78%。③注入水泥漿之前的鉆井液切力進行控制。水泥漿密度小于1.3g/cm3時，應該在5Pa以下。當密度位于1.3～1.7g/cm3區間內，可以把切力控制在8Pa之下。④鉆井液粘度的控制，如果粘度值不大于25mPa·s，固井施工的優質率可以提高1%。

2.4提高井眼質量

在進行鉆井工藝設計時，應該進行系統全面的考慮，設計出科學合理的井身結構，可以為后續的固井施工打下基礎。對于直井段，應該做好防斜預防處理工作。對造斜井段應該實現增斜平穩，保護井眼軌跡順滑，井壁可以保持穩定。有利于套管順利的下放，保證好居中度。

3.結束語

固井質量的影響因素比較多，應該對固井施工的每個環節進行充分的考慮，采取有針對性的提高固井質量措施，這樣才能保證固井后的聲幅質量，同時為后續的油氣開采打下良好的基礎。

參考文獻：

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