提升油氣井固井施工質量的技術探究

王占峰

（大慶油田鉆探工程公司鉆技一公司，黑龍江 大慶 163000）

石油鉆井技術本身就是一項復雜的系統工程，在實際施工過程中存在許多風險，它不僅給石油企業的發展帶來一些隱患，而且容易造成經濟損失，影響施工人員的生命健康。因此，本文深入分析當前固井施工過程中存在的問題，結合實際施工提出相應的改進措施。

1 固井施工作業的概念

固井施工的一般概念是用水泥漿來加固井壁和套管，形成水泥環保護鉆井。水泥環具有一定的穩定性，能夠更好的保證油井的使用壽命，在油田鉆井過程中，施工固井是一項重要內容，鉆井鉆至一定深度后，下入套管，然后進行水泥加固，由于套管延伸深度不同，因此固井時間是不定的，固井施工完成后，才能繼續鉆完井作業。提高固井施工質量，是保證鉆井生產有序、安全發展的重要前提和基礎。同時，也是提高石油生產效率和水平的保證。

2 提升固井施工質量的意義

近年來，隨著我國經濟快速發展，石油勘探技術有了很大的提高和進步，突破了傳統的小規模工業生產方式，轉而依靠技術進步，提升勘探開發效益。技術的進步在一定程度上提升了開發的經濟效益，但在實際鉆完井過程中仍有很多事故發生。由于固井工藝復雜，容易受到內外因素的影響，導致施工質量較差，影響后續的射孔作業及油氣井生產，同時也縮短了油氣井生命周期。因此，提升固井施工質量具有重要意義。

3 加強固井施工質量的主要技術措施

3.1 鉆井液轉化固井液的固井技術

在固井技術中，通過添加高爐礦渣或水力材料對鉆井液的原始配方進行優化。在固井技術方面，MTC固井方法提高了鉆井液與固井液的配伍性，有效解決了常規固井液與鉆井液的兼容性差的問題。通過對比普通油井水泥漿和固井液的性能發現，向固井液中加入添加劑可以提升其性能，并保障固井液具有較低的失水性、較好的穩定性。當前國內固井液技術有較大程度的提升，同時還可以很好地解決鉆井液對環境造成的危害，在大慶油田固井施工中使用這種技術取得了很好的效果。

3.2 泡沫固井技術

泡沫固井可以采用以下兩種方式，一是在水泥漿中加入化學劑，與氮氣反應，同時加入泡沫穩定劑，使泡沫穩定均勻；另一種傳統的發泡形式是水泥漿機械發泡，泡沫水泥漿的組成包括純水污泥、氮氣、泡沫穩定劑。現場施工過程中，通過水泥攪拌機，在純漿中加入各種混合物，再將純漿中的氮泵入發泡水泥漿中。泵入的氮量可以由計算機控制，并根據現場設計的水泥漿密度控制配比。泡沫水泥灌漿具有密度低的優點，低密度可以提高水泥漿的質量和效率，泡沫水泥漿粘度高，可替代不易流動的污泥，由于其可壓縮性，可補償水泥的重量損失，防止氣竄，與以往的水泥澆灌相比，具有更好的高溫韌性和穩定性，可用于深層水泥固井，其成本也非常低，經濟成本降低了約30%。

3.3 水平井固井技術

水平井固井應考慮以下幾個方面：控制、減少或消除游離水；環空必須盡可能保持清潔，套管居中度較好，水泥漿與鉆井液配伍性好，地層壓力和孔隙壓力應盡量保持平衡，小井眼盡量采用AMPJ固井方法[1]。

3.4 欠平衡井固井技術

欠平衡井固井起步于20世紀50年代和70年代，鑒于當時的勘探和開發狀況，把重點放在了高壓、高滲透、高效油氣田上，低壓力、低滲透油氣藏的研究較少。因此，這項技術并沒有引起特別的重視，我國欠平衡井固井起步較晚。目前，在新疆、中原、大慶、大港等油田開展了欠平衡井固井試驗，開發了欠平衡井固井技術。

4 石油固井中影響質量的主要因素

4.1 水泥漿

水泥漿是固井質量的關鍵因素，對快速凝固過程中泥漿分層沉降現象進行了研究。如果能在發生分層沉淀現象快速調整水泥漿性能，不會影響固井質量，否則會出現裂縫，嚴重影響固井質量，導致性能較差，實際效果達不到作業的預期。水泥漿的凝固速率主要受以下兩個因素影響，即回流環的速度和密封段的長度。注漿過程中，環空返排速度對驅替效果有一定影響，為了保證固井質量，防滲段的長度范圍一般在900～1300m之間，該長度范圍能充分發揮水泥漿的作用，達到最佳的固井施工效果。

水泥漿性能包括水泥漿密度、流動性和失水率，提高水泥漿密度可以提高水泥漿的流速和流動性，如果注漿速度過快，容易造成水泥漿層狀沉積，影響固井質量；如果注入速度過慢，會增加注入的難度；如果泥漿失水過多，過多的水會滲透到地層中，地層中的粘土礦物會吸水膨脹，間接影響固井質量。因此，為了保證固井質量，必須科學合理地控制水泥漿的密度、流動性和失水率。

4.2 地層巖性

固井的第二個界面是地層和水泥環，固井作業應注意特殊的巖性地層，確保地層巖性不會對固井施工質量造成影響。聲成像速度會間接影響固井質量。吸水層的形成導致注入流體失水形成裂縫，在固井過程中存在坍塌的危險。因此，為了保證固井質量和穩定性，需要根據實際情況注意地層局部壓力變化，盡量避免水平裂縫的形成。

4.3 鉆井液

鉆井液的性能對固井質量也有很大的影響，鉆井液的密度、粘度和失水率是影響固井質量發生重大變化的原因，由于這些因素的不確定性，導致固井的質量受到影響。例如，當鉆井液密度過低，發生浮力效應時，固井質量會發生相應的變化，為了有效地保證固井質量，必須控制鉆井液密度，并將其保持在較低的范圍內。切力越低，水分損失越小，固井質量越好[2]。

5 提升固井施工質量的措施研究

5.1 不斷優化固井施工設計

固井施工的關鍵技術是下套管和注水泥兩個過程，依據井身結構不同，優化設計不同的套管，如對表層套管、油層套管優化設計，達到預期的固井施工效果。通過對井筒情況的分析，優化設計固井水泥漿，對施工工序進行仔細的研究，確定最佳的水泥漿凝固時間，保證達到預期的固井施工質量。

5.2 加強固井施工質量監督管理

加強施工現場監督管理。由于固井技術的特殊性，可根據項目實際情況，采取科學合理的措施，從根本上提高水泥質量目標。因此，必須在固井現場制定有效的管理規章制度，有關人員必須按照規章制度開展工作，對固井施工現場的人員進行專項監督，建立安全生產責任制，確保所有施工人員按操作規范作業。

5.3 重視研發高質量的注水泥技術

在固井施工作業方面，應重視水泥泡沫技術的研究、開發和應用，更好地規劃作業區內高壓水泥管道的利用問題，提升注水泥效率。為提高水泥漿固結質量，采用壓力封堵技術對管道進行有效封堵，解決了高壓油氣、水、泥漿固結中存在的問題，從而最大限度地減少對水泥凝結時間的影響，提高水泥環的性能，更好地提高膠結水泥的穩定性。合理、科學地選擇和使用水泥材料，優化水泥漿體系，優化固井工藝，提高固井質量。特別是在長裸眼井段固井中，可以獲得更好的安全性，固井環的長度可以預測和優化，預防水泥漿漏出，控制套管質量，提升固井效率，提高固井作業質量，提高鉆完井作業水平[3]。

6 結束語

總之，固井在油氣鉆完井施工作業中起到承接前后施工的作用，對前起到穩固井壁的效果，對后續壓裂施工及油氣井生產具有重要意義。固井施工質量不僅影響油氣井正常生產，還對油氣井使用壽命影響較大。因此，必須加強對固井技術研究，針對不同井型、不同地質條件，采取針對性技術措施，優化固井設計，確保油氣井固井質量符合要求，對于油田正常生產具有重要意義。