固井技術助力油氣勘探開發

□ 馬占云

近日，中國石化石油工程技術研究院所承擔的“863”計劃課題“超深井高溫高壓復雜條件下固井技術研究”取得顯著成果。該課題研制開發了適合超深井固井的抗高溫水泥漿外加劑，成功研制出了國內首臺可以模擬高溫高壓條件的水泥石長期性能檢測儀器。提出了防止硫化氫和二氧化碳腐蝕的水泥漿體系，同時研制成功抗溫達200攝氏度適合超深井固井的防腐蝕系列配套特種尾管固井工具及固井技術工藝措施，在川東北、普光、塔河油田等區塊固井質量合格率達到100%。

石油工程技術研究院副院長、石油工程專家曾義金指出，近年來，我國石油需求呈剛性增長，石油對外依存度已逼近警戒線，而國內40%的剩余油氣資源處于深部，海外合作區塊油氣藏也較多處于深層。因此，解決石油深層鉆井、固井的有關技術難題，加快深層油氣勘探開發研究，成為增加我國石油產量、解決目前能源危機的一項重要措施。

密切跟蹤固井技術發展

曾義金介紹，超深井高溫高壓復雜條件下固井技術研究一直是跟蹤研究的課題，近幾年來國內外在油井水泥外加劑、固井工藝技術、固井工具及附件、固井設計模擬與分析軟件、水泥漿頂替技術、注水泥設備等方面的進展十分迅速。目前已普遍采用注水泥設備向操作自動化、密度控制精確化、大能量和大功率方向發展，復雜的地層固井技術日趨完善。固井計算機模擬、仿真與監控技術提高了固井方案設計、現場施工的準確性、針對性和科學性，鉆井技術的發展也帶動了小井眼固井、水平井固井、分支井固井和大位移固井等特殊工藝井固井技術的進步。

曾義金說，10多年前，針對國外固井技術的發展趨向，研究人員一直致力于機械注氮泡沫水泥漿固井技術研究，研制開發了相應的外加劑、計算機控制系統及配套現場施工工藝技術。在借鑒國外化學發泡經驗的基礎上，開展了新型泡沫水泥漿固井技術研究。通過穩泡劑使之形成穩定且相互獨立的泡沫水泥漿，極大地簡化了施工設備和工藝，在長慶、勝利、遼河等油田應用中取得了滿意的效果。同時，對環空氣(水)竄的形成原因、影響因素氣竄的物理過程、預測方法及防氣竄水泥漿體系做了大量的研究工作，先后研究開發了膨脹水泥、延緩膠凝水泥、觸變水泥、可壓縮水泥和非滲透膠乳水泥等多種防竄水泥體系，在現場應用中效果也十分顯著。

德州大陸架公司固井技術產品質量及可靠性已接近國外產品，在國內已基本取代進口產品。圖為海外公司工作人員參觀大陸架公司產品。 馬占云 供圖

固井的每個環節都是關鍵

“固井是一門綜合藝術，任何環節都沒有輕重之分。”曾義金說，以鉆井液轉化水泥漿(MTC)固井技術為例，這項技術是在泥漿中加入可水化的材料，使鉆井液在一定條件下轉變成具有一定強度的固井液。目前，國內外多數采用高爐礦渣作為水硬性材料替代波特蘭水泥。正是由于該技術有利于提高固井質量，尤其是有助于改善第二界面膠結質量，自80年代研究應用以來，一度在固井界引起極大的關注，被認為是傳統固井作業的一次革命。

隨著石油工業的發展，深井、超深井、水平井、分支井、大位移井逐年增加。同時,對老區塊、薄油藏的挖潛也越來越普遍。為適應水平井、大位移井固井要求，減小下套管摩阻，相繼研制開發了滾珠式剛性扶正器、井下啟動剛性扶正器、套管漂浮接箍等，這些對固井的成功都起著舉足輕重的作用。

隨著實踐的積累，對固井的要求也日益提高。工程院德州大陸架公司經多年攻關，研制出水泥漿膨脹的長裸眼封隔器，取代注水泥作業。為解決長裸眼易漏失井尾管固井問題，尾管懸掛器液壓式分級箍聯合作業工藝及相配套的特殊膠塞系統應運而生。保證了施工的連續性。

要想固好一口井，水泥漿頂替技術也是固井中關鍵的一環。曾義金說，在無法實現紊流的條件下采用有效層流固井技術效果較好。針對深井不規則井眼水泥漿頂替效率低的技術問題，通過理論分析制定出不同井徑的紊流和塞流的水泥漿流變性能實施方案。結合套管居中、井眼處理、沖洗液和隔離液技術，解決了探井井眼不規則的固井問題。

曾義金在分析了國內外固井技術后指出，工程院德州大陸架公司研究開發的系列化的尾管懸掛器、雙級注水泥器、套管扶正器、套管卡箍、套管外封隔器、內管注水泥器、水泥頭及浮箍、浮鞋等附件，基本滿足了現場固井技術要求。質量及可靠性已接近國外產品，在國內已基本取代進口產品。其中，水平井尾管固井送球器為國內首創。

加大非常規固井技術研發力度

當談到固井技術的前景，曾義金滿懷信心地說，固井技術是隨著鉆井技術的進步而發展的，目前，固井材料、油井水泥外加劑及其工藝技術都提升到一個新的高度，不斷推出的新工藝、新技術、新材料，基本適應了油田勘探開發的日益需求。尤其近10年，固井技術在深井、超深井的進展十分明顯,形成了系列配套的固井工具及固井工藝技術措施。

同時他又指出，固井技術任重道遠,對新型固井外加劑及水泥漿體系、新型固井完井工具、復雜條件下深井、超深井固井技術、防氣竄固井技術、復雜壓力體系調整井固井技術和防腐蝕固井技術等研究與開發還要加大力度，隨著油氣勘探開發深入和科技的進步，固井技術也將不斷地推進、豐富和完善。