影響水平井固井質(zhì)量的因素與對(duì)策分析

鄧家宇 陳杰

摘要：水平井固井質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到水平井的產(chǎn)油壽命，而水平井因其自身的施工工藝特點(diǎn)，與直井在固井工藝和技術(shù)上又有非常大的差別，造成固井質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì)率和合格率多年來(lái)一直都比較低，因此需要對(duì)水平井固井質(zhì)量的影響因素進(jìn)行深入、細(xì)致的分析，制定出相應(yīng)的技術(shù)對(duì)策來(lái)提高水平井的固井質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：水平井;固井質(zhì)量;因素;對(duì)策

水平井鉆井技術(shù)可以更好地提升產(chǎn)量、降低油氣開(kāi)發(fā)成本，在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用。水平井固井質(zhì)量決定著井筒的使用年限，受到固井技術(shù)和施工能力方面的影響，水平井固井質(zhì)量合格率都不理想，因此需要對(duì)水平井固井質(zhì)量影響因素進(jìn)行分析，制定出有效的措施來(lái)提升水平井固井質(zhì)量。

1.影響水平井固井質(zhì)量因素分析

1.1摩阻大、套管安全下入困難

水平井的水平段井斜角接近90°，有的甚至超過(guò)90°，呈現(xiàn)井眼軌跡上傾的情況，因此在水平井套管的下入過(guò)程中套管與井壁之間的摩擦阻力會(huì)非常大，影響套管的安全順利下入。同時(shí)地層沉積過(guò)程中油層的發(fā)育方向和深度并非一成不變，因此水平井在鉆井施工過(guò)程中為了保證最大限度地鉆遇油層，必須根據(jù)地質(zhì)導(dǎo)向的要求隨時(shí)進(jìn)行井眼軌跡的方向和深度上的調(diào)整，這種調(diào)整使井眼軌跡呈現(xiàn)波浪起伏狀態(tài)，這不僅給鉆井施工帶來(lái)困難，同時(shí)也給固井施工帶來(lái)非常大的困難，影響水平井套管串的安全下入和質(zhì)量。

1.2套管不居中、頂替效率低

在水平井固井管串結(jié)構(gòu)上，專家學(xué)者和廣大科技人員從室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究，到現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)踐都做了很多研究工作，取得了一定的效果。但水平井由于井斜角的存在，套管串在井筒內(nèi)的受力情況發(fā)生了非常大的變化，使套管串在重力方向上的受力不再是軸向的，而是徑向的，特別是在水平段中，沒(méi)有扶正器的套管幾乎是躺在下井壁上的，導(dǎo)致套管串出現(xiàn)非常大的偏心，因此套管與下井壁之間的頂替效率就特別低，影響水平井水平段的固井質(zhì)量。在增加了套管扶正器的管串結(jié)構(gòu)中，由于扶正器的存在，會(huì)使套管居中度有一定的改善，但同時(shí)使套管的受力也發(fā)生了變化，特別是在井眼起伏、不規(guī)則的井段，套管的受力就難以應(yīng)用理論計(jì)算來(lái)求得，因此這一時(shí)期的套管可能偏向井壁的任何一個(gè)方向，使偏向井壁的那一側(cè)的頂替效率變低，甚至為零，影響水平井的固井質(zhì)量。

1.3存在巖屑床、膠結(jié)質(zhì)量差

水平井鉆井中一個(gè)最大的安全隱患就是存在巖屑床，無(wú)論采取何種方式進(jìn)行鉆井施工，巖屑床都會(huì)存在，只不過(guò)巖屑床形成的厚度不同而已。巖屑床不僅對(duì)水平井鉆井影響大，對(duì)水平井固井的影響也是非常大的，雖然在下套管固井之前已采取了一系列技術(shù)措施，如模擬套管串結(jié)構(gòu)的通井、大排量洗井、在有阻卡井段進(jìn)行充分劃眼等等，但是仍然沒(méi)有完全破壞巖屑床，這些沒(méi)有被破壞攜帶出井筒的巖屑床和巖屑顆粒不僅影響水泥漿的頂替效率，同時(shí)還會(huì)影響水泥漿與井壁之間的膠結(jié)質(zhì)量，影響水平井固井的質(zhì)量。

2.提高水平井固井質(zhì)量對(duì)策

2.1做好固井作業(yè)前的井眼準(zhǔn)備工作

對(duì)水平井進(jìn)行固井作業(yè)之前，需要做好充足的準(zhǔn)備工作，需要對(duì)井眼進(jìn)行處理，可以提高固井質(zhì)量和成功率，是水平井固井最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。井眼準(zhǔn)確的情況將影響著套管串能否安全、順利地下放到預(yù)定地層位置，決定著固井頂替效率能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，在進(jìn)行井眼準(zhǔn)備時(shí)采用如下多種措施。①應(yīng)該采用設(shè)計(jì)軟件來(lái)對(duì)管串結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，再進(jìn)行模擬通井操作。一般情況下，需要結(jié)合不同水平井井眼的質(zhì)量，采用不同的扶正器進(jìn)行模擬通井操作，進(jìn)行兩次通井之后如果還達(dá)不到下放套管順暢性的要求，需要開(kāi)展第三次模擬通井作業(yè)，針對(duì)不暢通的井段進(jìn)行多次的劃眼作業(yè)，當(dāng)井眼達(dá)到順暢狀態(tài)，就不會(huì)對(duì)下起鉆造成卡阻。模擬通井完成之后需要對(duì)鉆井液性能進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用較大排量的鉆井液進(jìn)行洗井，當(dāng)振動(dòng)篩內(nèi)不會(huì)返出砂子時(shí)停止循環(huán)，進(jìn)行起下鉆施工作業(yè)。②在模擬通井過(guò)程中，還應(yīng)該做好測(cè)定工作，需要對(duì)鉆進(jìn)液的循環(huán)周期進(jìn)行測(cè)量，然后根據(jù)獲取到的測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)確定井筒容積，可以進(jìn)一步推算出需要注入的水泥漿總排量，為確定固井水泥漿使用量提供依據(jù)。③進(jìn)行最后一次通井作業(yè)時(shí)，進(jìn)行鉆井液性能優(yōu)化需要添加足夠數(shù)量的潤(rùn)滑劑，可以保證套管下放時(shí)的施工作業(yè)安全，減小套管下放時(shí)與井壁的摩阻。也可以把空心塑料球加入到鉆井液，從而減小套管下放的難度。

2.2套管串結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和優(yōu)化

套管串的結(jié)構(gòu)是否科學(xué)合理，直接影響著套管能否安全下放和固井施工作業(yè)的頂替效率。對(duì)套管串結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，需要確定相應(yīng)的扶正品類型和使用數(shù)量，對(duì)不同扶正器相互間的距離進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。使用的扶正器數(shù)量較多，可以更好地保證套管的居中度，但下入套管串時(shí)就會(huì)承受更大的摩阻。可以采用設(shè)計(jì)軟件來(lái)對(duì)套管串結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，使套管居中的概率提高到70%左右，把套管串下入時(shí)形成的摩阻值控制在最小。具備施工條件的固井企業(yè)也可以采用漂浮接箍下入套管，可以更好地減輕套管下放的阻力，保證固井作業(yè)的安全性。

2.3對(duì)前置液進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)

針對(duì)固井施工作業(yè)時(shí)采用的前置液，在進(jìn)行前置液設(shè)計(jì)時(shí)需要滿足以下多方面要求：①保證前置液具備較好的潤(rùn)滑性能，以很快的速度來(lái)使井壁處于濕潤(rùn)的狀態(tài)，經(jīng)過(guò)潤(rùn)濕處理后的裸眼井壁可以具備更好的親水性，有利于與水泥漿進(jìn)行良好地膠結(jié)。②需要保證前置液具備很好的觸變性，還應(yīng)該實(shí)現(xiàn)良好的懸浮性，保證使用性能的穩(wěn)定，可以使巖屑顆粒處于懸浮狀態(tài)。

2.4水泥漿優(yōu)化設(shè)計(jì)

水泥漿可以實(shí)現(xiàn)固井套管和裸眼井壁的膠結(jié)，為油氣生產(chǎn)建立起封閉的環(huán)形空間，為了更好地保證水平井固井施工質(zhì)量，需要對(duì)水泥漿性能進(jìn)行優(yōu)化。水平井固井作業(yè)，需要水泥漿具備較好的穩(wěn)定性，不可以形成較大的沉降，方可以保證水平井固井的施工質(zhì)量。還需要水泥漿具備較好的流變性，從而為提升固井頂替效率創(chuàng)造條件。還應(yīng)該保證水泥漿要具備零析水、低失水的性能，避免在井眼形成自由水通道，并且還要求水泥漿具備較好的直角稠化性能。

2.5固井工藝技術(shù)

在對(duì)水平井進(jìn)行固井施工作業(yè)時(shí)，需要盡可能地縮短鉆井液的靜止時(shí)間，如果水泥漿不再?gòu)奶坠軆?nèi)上返，需要提高泥漿泵的排量，保證水泥漿可以達(dá)到紊流的速度。完成壓膠塞操作之后，開(kāi)泵頂替作業(yè)應(yīng)該及時(shí)完成，還應(yīng)該保證具備較好的連續(xù)性，防止出現(xiàn)U型管效應(yīng)。需要在造斜井段和水平井段注入清水或輕質(zhì)鉆井液，可以有效提升套管上浮力。在垂直井段投入加重型的鉆井液，可以減少頂替水泥漿作業(yè)時(shí)的壓力，可以達(dá)到以大排量頂替作業(yè)的需求。

3.結(jié)束語(yǔ)

影響水平井固井質(zhì)量的因素相當(dāng)多，要根據(jù)不同的井眼質(zhì)量情況，深入系統(tǒng)地分析每口水平井固井施工的難點(diǎn)，并結(jié)合水平井固井施工工藝技術(shù)情況，提前制定相應(yīng)的技術(shù)對(duì)策，這樣才能保證水平井固井質(zhì)量，為延長(zhǎng)水平井產(chǎn)油壽命周期奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)

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渤海鉆探工程有限公司第一固井公司