影響石油固井質量的主要因素及改進策略研究

趙楊

【摘 要】石油的固井質量不僅關系到石油的安全生產，同時還關系到鉆井工作的順利進行，因此石油固井對于鉆井來說具有重要的意義，需要采取措施保證固井質量。本文對影響石油固井質量的因素進行了分析，并提出了有效的應對策略。

【關鍵詞】石油；固井質量；因素；改進策略

石油鉆井工程具有一定的危險性，并且其系統性和復雜性較強，石油的固井工程是一項隱蔽工程，其具有特殊性，在施工過程中既要保證工程的質量還應該減少工程的施工時間。影響石油固井質量的因素很多，包括鉆井液、水泥漿、地層巖性等，相關人員應該針對這些因素采取有效的措施進行處理，從而保證固井的質量，提高石油鉆井的效率。

一、影響石油固井質量的因素

（一）鉆井液對石油固井質量的影響

石油固井相關工作進行的過程中需要使用質量水平較高的鉆井液。鉆井液本身各項參數與固井質量有著較為密切的關系。鉆井液影響固井的因素主要包括：（1）鉆井液的切力。這是影響頂替效率的關鍵。合理的鉆井液切力以及膠凝的性能是保障高頂替效率的關鍵；（2）鉆井液密度。浮力效應是指鉆井液密度與水泥漿密度的差值對頂替效率產生的影響。密度低的鉆井液具有很強的浮力效應，它和水泥漿密度的差值較大，能夠提高固井的質量。而高密度的鉆井液與水泥漿密度差值較小，其浮力效應不明顯，對于固井質量具有不利的影響；（3）鉆井液的粘度。鉆井液的粘度會影響鉆井液的流動性，其粘度越高，鉆井液的流動性會越小，會使頂替效率降低；（4）鉆井液的失水量。如果鉆井液大量失水會導致地層和水泥石之間的膠結程度變差，對固井質量造成影響。

（二）水泥漿對石油固井質量的影響

（1）外部因素影響。外部因素主要包括環的實際長度和水泥漿的密封質量。據相關統計得出，密封長度控制在1200～800米，固井質量最佳。在注入水泥漿時，環空返速會影響頂替效率，因此需要提高環空返速；（2）自身因素影響。提高水泥漿的密度可以提高固井質量，要提高水泥漿的密度需要增加水泥漿的流量梯度以及浮力。如果水泥漿的注入速度過快可能會出現分層膠凝沉淀現象，如果注入的速度過慢可能會增加注射難度，一旦水泥漿失水過多，多出的水會滲到地層中，直接影響土體的硬度，從而影響水泥的質量。

（三）地層巖性對質量的影響

在石油固井中水泥環和地層是第二界面，地層巖性會在一定程度上影響固井的質量。在進行石油固井的過程中，由于地層構成本身具有較高的吸水性，在水泥凝固期間，很容易會喪失大量的水分，會直接影響到第二界面之間的膠結程度，甚至使鉆井坍塌。由于每一個油井所存在的地層環境各不相同，雖然在初期不會對開采造成影響，但是隨著時間的推移，巖層活動局部的壓力會不斷地增強，會出現滲水現象，可能降低膠結度，最終影響石油固井的質量。

（四）井眼條件

施工的安全性和頂替效率都會受到井眼條件的制約，主要影響因素包括以下幾個方面：（1）井眼質量。一般情況下井壁都是粗糙的，井徑是沒有規則的，井眼從縱向看為鋸齒狀，橫向看為葫蘆狀。不規則的井眼會降低頂替效率，尤其是在井徑變化比較大的井段，會導致水泥漿不能和地層良好的膠結影響固井的質量；（2）井的類型。不同的井型，固井施工過程中水泥漿的流動速度和阻力不同。定向井和水平井存在井斜，其和直井相比套管居中度比較低，并且頂替效率低，影響固井的質量；（3）環空間隙。套管與地層的間隙大小會影響頂替效率，在環空返速相同的情況下，小間隙與大間隙的雷諾數相比相差很多，小間隙的雷諾數較小，因此其發生紊流要困難。小間隙井眼固井施工時，井內流體的流動阻力大，排量低，不易實現紊流頂替，會降低頂替效率。

二、提高石油固井質量的策略

（一）提高鉆井液自身的性能

要提高鉆井液的自身性能需要從其密度、失水量、粘度、切力進行提升。首先，如果鉆井液密度小于1.20g/cm3，固井質量優質率高于85%。在進行鉆進直至固井作業時，在壓穩地層流體并滿足各個油田井控要求的前提下，可以適度地降低鉆井液的密度，增加浮力效應，提高頂替效率；其次，鉆井液的失水量應該控制在5～6毫升之間。鉆井過程中可控制鉆井液的失水量低于6ml；再次，如果鉆井液的粘度小于25mPa·s，石油固井的優質率會提高1%。因此，需要有效控制注水泥前鉆井液的粘度，當密度在1.30g/cm3以下時，粘度控制在10～30mPa·s；當密度為1.30～1.80g/cm3時，粘度控制在22～30mPa·s；最后，要控制好鉆井液的切力，當密度在1.30g/cm3以下時，屈服值不能超過5Pa，當密度為1.30～1.80g/cm3時，屈服值不超過8Pa。

（二）提高水泥漿的自身性能

一般，水泥漿的失水量不超過100ml，密度介于1.95～2.0g/cm3時，水泥漿的性能最佳，如果條件允許，水泥的稠化時間越短越好，這樣能將水泥環受空氣水分影響的程度降到最低。此外，也可以通過外部材料的中和作用控制水泥漿的性能。如加入二磷酸鹽可以降低切力，提高頂替效率，加大水泥漿的用量能夠控制水泥漿的失水量。為了讓水泥漿具備早后期的抗滲、膨脹、防腐、失水率低等特性，可以采用防腐抗滲的水泥漿體系，有效降低地層巖性對水泥漿凝固度的影響，進而提高界面間的膠結度，提高固井的質量。

（三）降低地層因素對固井質量的影響

（1）采用低密度防漏水泥漿、分級固井可有效降低易漏地層因漏失對固井質量的影響；（2）降失水劑可以減小水泥漿的失水，加入外加劑能夠減少析水，降低地層吸水性對水泥環質量的影響；（3）在水泥漿中加入防腐蝕劑、防氣竄劑等外加劑能夠提高水泥石對地層流體的抗腐蝕能力；（4）采用雙凝或多凝水泥漿、管外封隔器、環空加壓等方式可有效壓穩地層流體，大大降低水泥漿候凝時流體侵入的影響；（5）優選針對性的水泥漿應對特殊地層。比如鹽水泥漿體系應用于含高壓鹽水層、鹽巖層的固井施工，從而降低地層鹽侵對膠結質量的影響。

（四）提升井眼質量

（1）鉆井工藝設計人員考慮周全，設計出合理的井身結構；（2）鉆井、定向井、泥漿等各個施工單位高度重視固井工程，在直井段要做到防斜打直，在造斜段做到增斜平穩，保證井眼軌跡平滑，井壁穩定，井身的質量良好，有利于套管順利下入，對于提高固井施工時的頂替效率具有重要的作用；（3）通過調節鉆井液和水泥漿的動切力比值、壓力梯度比值，提高小間隙環空固井時的頂替效率。

三、結束語

綜上所述，當前，我國的石油資源比較匱乏，為了給人們提供充足的石油資源需要做好石油的鉆井工作，石油鉆井工作能否順利進行和石油固井的質量具有密切的聯系，因此應該保證固井的質量。影響石油固井的因素很多，相關人員應該針對這些問題采取合理的措施，從而提高固井質量，保證鉆井工作順利進行。

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