固井施工質(zhì)量控制因素研究

李 鵬

（延長(zhǎng)油田井下作業(yè)工程公司，陜西 延安 717600）

固井是向井眼和套管之間的環(huán)形空間注入水泥的施工作業(yè)，是為了保護(hù)和支撐油氣井內(nèi)的套管，封隔油、氣和水等地層，施工過程主要集中于井下，無法直接觀察，最直接的反映是壓力變化，具有隱蔽性，其固井質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到油水井的采收率與使用壽命，關(guān)系到延長(zhǎng)油田百年發(fā)展大計(jì)，因此，展開了對(duì)固井質(zhì)量影響因素的研究，從根源出發(fā)，尋求本質(zhì)，提出了提高固井質(zhì)量的技術(shù)措施[1-2]。

1 固井施工質(zhì)量控制因素

影響固井質(zhì)量的因素有很多，主要有地質(zhì)因素、注采生產(chǎn)因素、鉆井因素、固井施工因素和測(cè)井因素，即有客觀存在的因素，又有實(shí)際可控的因素，各控制因素相互影響、相互制約，因此，在特定的地質(zhì)和井筒條件下，嚴(yán)格把控可控因素對(duì)固井質(zhì)量的影響就變得極為關(guān)鍵[3-4]。

1.1 井筒質(zhì)量

井筒質(zhì)量與固井質(zhì)量存在密切的聯(lián)系，井筒質(zhì)量主要受地質(zhì)和鉆井影響，主要有井眼類型、井眼質(zhì)量和環(huán)形間隙決定，表現(xiàn)為井徑不規(guī)則或擴(kuò)大率超標(biāo)、偏斜井眼內(nèi)、套管柱貼邊、鉆井液配置不合理、無法將井內(nèi)地質(zhì)碎屑攜帶干凈、存在井漏、井噴隱患，為有效提高固井質(zhì)量，必須要保障最合理的鉆井液性能和井眼條件，并依靠最準(zhǔn)確的電測(cè)井徑數(shù)據(jù)，計(jì)算準(zhǔn)確的水泥漿數(shù)量，尋求最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。

1.2 水泥漿性能

水泥漿性能對(duì)固井質(zhì)量有關(guān)鍵性影響，主要包括水泥漿密度、稠化時(shí)間、濾失量和流變性等。固井水泥漿必須按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行密度、稠化時(shí)間、濾失量、流變性等主要性能試驗(yàn)，定向井自由水測(cè)試，試驗(yàn)裝置傾斜與實(shí)際井斜一致，控制自由水量小于0.05%。水泥漿必須控制濾失量，定向井濾失量小于50 mL，一般井固井水泥漿濾失量應(yīng)小于150 mL，充填水泥漿濾失量通常不大于250 mL。必須充分了解地層情況，并做水泥漿與地層、鉆井液配伍性試驗(yàn)，防止造成兩者之間反應(yīng)形成膠凝或者水泥漿提前稠化。

必須提前了解地層儲(chǔ)層情況，分析地層空隙壓力、地層破裂壓力和漏失壓力，配比合理的水泥配方和水泥體系，通過井徑和地質(zhì)情況確立合理的水泥漿數(shù)量，統(tǒng)計(jì)之前固井?dāng)?shù)據(jù)，確定合理的附加量，控制水泥漿數(shù)量，確保固井質(zhì)量。

1.3 頂替效率

頂替效率即為水泥漿在環(huán)形空間中頂替隔離液，隔離液頂替鉆井液的程度，其主要影響因素有套管居中度、鉆井液和隔離液性能、替漿的流速等。

根據(jù)兩相液體流態(tài)的分析得知，在寬間隙和窄間隙，流體的流態(tài)不同，上返速度不同，寬邊水泥漿高速流動(dòng)，窄邊發(fā)生滯留，產(chǎn)生竄槽現(xiàn)象，影響頂替效率，保證套管居中度大于67%，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)下入扶正器，原則為：油層段及井斜不小于15°井段，扶正器間距不大于11 m，井斜小于15°井段，扶正器間距不大于20 m。

鉆井液要有良好的流動(dòng)性，井筒合格前提下，減小黏度、切力、密度及流動(dòng)阻力，隔離液性能要求能有效沖洗、稀釋、隔離、緩沖鉆井液，與水泥漿及鉆井液有良好的相容性，低濾失量和不影響水泥環(huán)的膠結(jié)強(qiáng)度，形成平面推進(jìn)型的頂替效果。

獲取優(yōu)質(zhì)水泥環(huán)的前提是把鉆井液頂替干凈并清洗井壁上的泥漿，這就對(duì)水泥漿在環(huán)空中的上返速度提出了要求，水泥漿在環(huán)空上返時(shí)，按流速大小會(huì)出現(xiàn)塞流、層流和紊流3種流型。水泥漿上返流速小于0.4 m·s-1呈塞流，上返流速大于 1 m·s-1時(shí)呈紊流狀態(tài)，在其兩者之間，呈層流狀態(tài)，層流頂替效率低，紊流有利于沖刷井壁，是提高水泥漿頂替效率最有效的措施之一。

1.4 碰壓控制

碰壓是固井施工的最后一道工序，也是檢驗(yàn)固井是否合格的一個(gè)標(biāo)志，碰壓是否合格關(guān)系到套管串是否密封，阻流環(huán)、浮箍浮鞋是否有效，是否會(huì)留下水泥塞等。必須按規(guī)定要求進(jìn)行碰壓操作，穩(wěn)定緩慢的頂替防止將阻流環(huán)擠碎，對(duì)碰壓過程中的各種問題必須及時(shí)給予合理的技術(shù)措施，確保固井質(zhì)量的合格，將損失降至最低。

1.5 固井施工過程控制

固井施工過程控制也是影響固井質(zhì)量的又一大因素，固井施工是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，各步驟必須按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行操作，具體要求如下：①?gòu)木?duì)卸完循環(huán)頭到開始注隔離液的時(shí)間不能超過25 min。②注水泥過程中，水泥漿單點(diǎn)密度比設(shè)計(jì)平均密度誤差為-0.03～+0.03 g·cm-3，不得連續(xù)出現(xiàn)兩點(diǎn)。③在設(shè)計(jì)時(shí)間內(nèi)完成注水泥過程，管內(nèi)平均注灰速度不低于當(dāng)井設(shè)計(jì)要求。④施工連續(xù)緊湊，不發(fā)生因固井設(shè)備、固井管匯、水泥頭等原因而引起的施工中?，F(xiàn)象。在2臺(tái)及以上車輛注灰，力爭(zhēng)每臺(tái)注灰車所配灰罐都能串聯(lián)。在灰罐不能串聯(lián)的條件下施工，注灰車輛不能同時(shí)倒罐，需倒罐的車輛每次倒罐時(shí)間不得超過2 min。替泥漿過程不得中停。⑤杜絕發(fā)生替空、膠塞提前下井等事故。

2 提高固井施工質(zhì)量的技術(shù)措施

1）提高井眼裸眼質(zhì)量，確保測(cè)井井徑數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

2）合理使用套管扶正器，提高套管居中度。

3）提高鉆井液性能，并在固井前徹底循環(huán)鉆井液，達(dá)到固井施工要求方可施工。

4）要求使用合格的沖洗液和隔離液，具有良好的流動(dòng)性與相容性，能夠隔離和沖洗井壁，酸堿度要求合格。

5）要求配備良好的水泥漿體系，根據(jù)地層和鉆井工程進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，并根據(jù)現(xiàn)有的科研力量，研發(fā)更加優(yōu)良的水泥漿體系，以適應(yīng)井內(nèi)多變的復(fù)雜情況。

6）使用精良的固井設(shè)備，同時(shí)建立一支技術(shù)高超的固井隊(duì)伍，能夠應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜井況和固井故障的解決，保障固井質(zhì)量的合格。

3 結(jié) 論

從井筒質(zhì)量、水泥漿性能、頂替效率和碰壓控制4個(gè)方面對(duì)固井質(zhì)量的控制因素展開研究，提出各控制因素的核心要點(diǎn)，以及他們之間的相互聯(lián)系制約關(guān)系，并提出了關(guān)于如何提高固井質(zhì)量的6項(xiàng)技術(shù)措施，從地質(zhì)井眼一直到人員水平素質(zhì)，怎樣合理控制，方能確保固井質(zhì)量。

固井是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，地質(zhì)儲(chǔ)層數(shù)據(jù)收集、設(shè)計(jì)編寫、現(xiàn)場(chǎng)施工、質(zhì)量驗(yàn)收，每個(gè)過程都需高標(biāo)準(zhǔn)的精細(xì)工作，工程方案設(shè)計(jì)人員和現(xiàn)場(chǎng)施工人員必須緊密配合，協(xié)調(diào)合作，把控每個(gè)要點(diǎn)才能形成合格的固井工程，才能實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)固井壽命的目的。