水平井固井水泥浆体系的相关研究

2016-03-14朱伟伦西部钻探钻井工程技术研究院新疆克拉玛依834000

化工管理 2016年34期

朱伟伦(西部钻探钻井工程技术研究院，新疆克拉玛依 834000)

水平井固井水泥浆体系的相关研究

朱伟伦(西部钻探钻井工程技术研究院，新疆克拉玛依 834000)

油、气资源作为支撑经济发展的基础，其成功开采对社会和国民经济发展发挥着重大的作用，然而油、气资源在开采的过程中总会遇到各种各样的问题，特别是水平井固井水泥浆体系问题，因此，研究水平井固井和水泥浆技术是当前的重点需求，本文主要阐述了水平井固井水泥浆体系在实践中的相关探索和研究。

水平井固井；水泥浆；体系

进入21世纪，石油、天燃气等能源逐渐呈现枯竭之势。2000年，据《全国油气矿产储量通报》称，我国剩余可开采石油矿产资源仅为24．56亿吨，我国石油消耗量为世界第三，在这样的形势下，油、气等资源就显得尤其贵重。我国内陆油气资源是每年全部供应资源中的主要来源，内陆油气资源占比重大，如何高效、高质的开采内陆资源，是目前资源开采界重点研究的问题之一。而水平井固井技术是油气资源开采中必不可少的一项技术，水平井固井也是必不可缺的一项环节。在以往的水平井固井技术中，不仅不安全、油气产量低，经济效益更差，因此，对新的水平井固井水泥浆体系进行深入研究，可以有效提高内陆水平井固井质量。

1 水平井固井完井技术要求

(1)固井要求水泥环支护作用是固井的首要要求，在目前的固井技术中，水平井和大角度往往会偏离井下轨迹，套管在进入水平井的过程中就会受到纵向地层的压力，因此，改进水泥环的支护作用是当前固井的首要要求[1]。

水平井在作业中，为了油气资源能顺利开采，也为了预防在开采过程中出现砂岩掉落、岩层渗透问题，所以对水平井固井技术必须有特殊要求。它的要求主要有以下几点：①水平井固井技术必须能支撑并且巩固易松动的砂岩层。②水泥环必须是连续并且坚固的，以起到支撑和保护套管的作用。③射孔必须拥有匀称的环空和充填良好的水泥介质。④必须隔离和封住注水泥井段内的产层和渗透性岩层，以防水泥井段层间出现窜通现象。

(2)注水泥技术要求 ①必须采用高粘度的钻井液，高粘度的钻井液可以解决高角和水平井井筒断面底岩屑，更可以避免在钻井途中出现的岩屑床问题。②泥浆在水平井段凝固后产生的重力作用会让油井上侧的井筒形成自由液体通道，最后会导致油、气、水窜问题。③套管能否正常的进入到水平井段中，关联到管柱强度、管串结构、水平井井身质量、水平井井身轨迹等问题。④在泥浆凝固后产生的重力作用下套管，套管容易偏心侧钻孔地层，最终降低水泥浆顶替效率。

(3)水泥浆体系设计要求目前，水平井固井主要采用低密度水泥浆，低密度水泥浆的制备原理是利用其固体物质粒子堆积，堆积的固体颗粒提高了水泥浆的固相体积，最终也保证低密度和高强度水泥浆粒度分布[2]。

低密度水泥浆的配置要求主要有五个：①流变性能良好。②可调节水泥浆稠化时间。③水泥浆失水量小、无游离水。④密度减轻材料要适宜。⑤早期强度要提升。

(4)注水泥的技术要求注水泥的技术要求主要有四个：①水泥、地层、套管胶结三者之间有良好的强度。②水泥浆失水量应当控制在50ml/30min内。③固体颗粒能起到控制水泥浆稳定性的作用。④水平井段和大角度套管的水平要提高。

2 膨胀水泥浆室内相关研究

(1)常规膨化水泥浆体系传统的水泥浆往往加入晶体膨胀剂FI7D或WD-L，但这样的水泥浆体系流动性较差。目前主要选取双凝水泥浆体系，即添加减轻剂的使用，在双凝水泥浆体系下，流动度在1．92的密度下可以达到230mm。

(2)水泥浆结构的设计水泥浆体出现空气泄漏流主要是由水泥浆本身胶凝特征造成的。但在P环＋P阻地下，水泥浆凝结过程中就不会出现窜流，即环空液柱有效压力＋气侵阻力＞地层液体压力，就不会发生流窜现象。水泥浆在凝固之前往往会出现失重现象，在这个过程中，当环空气凝住压力＋水泥内部电阻＜地层压力，就可能造成层间窜流彼此，甚至严重的导致水泥失败。而采用双凝的水泥浆结构就解决了以上问题。

(3)对水泥浆体系综合性评价在固井过程中采用高效的降滤失剂，可以避免水泥浆中的水分流水，使水泥净浆的水损失控制在50ml范围内，添加降滤失剂的水泥浆流动性好，它的抗压强度在20至25MPa，抗压强度性能优良。

除此，水泥浆更有早期强度高且微膨胀的特点[3]，早期强度表现为水泥浆凝固后增加了抵抗地层流体的能力。微膨胀表现为水泥浆的微膨胀性能防止水收缩形成间隙后导致地层流窜。