固井顶替效率研究

2016-09-03李闯

福建质量管理 2016年13期

关键词：环空浆体固井

李闯

(东北石油大学黑龙江大庆 163000)

固井顶替效率研究

李闯

(东北石油大学黑龙江大庆 163000)

目前，决定一口井的使用寿命主要取决于固井质量的好坏，而顶替效率的高低直接影响固井质量的好坏，也影响着后期开采效果。其层间封隔能力是决定分层注采压裂等增产措施实施效果的关键。

目前国内外固井工作者主要通过以下三种方法提高固井质量:

1. 提高固井界面胶结强度

2. 保证环空水泥环的完整性

3. 防止界面及水泥环本体微裂缝的产生

而这些方法的基本前提就是要求具有良好的注水泥顶替效果，保证水泥浆对钻井液的有效驱替。因此，固井水泥浆顶替钻井液的效率高低，直接决定着一口井质量的好坏

影响垂直井身固井质量的关键因素是套管的扶正、地层油气水层的压稳、环空钻井液的替净、地层的“密封”以及使用低胶凝强度、高流量的前置液和活动套管等.然而，这些技术在斜直井身中的应用常常要比在垂直井身中的应用要困难得多。这是因为(1)在斜直井身中作用在套管上的各种负荷逼迫套管靠向井壁，因此难以将套管扶正;而这些负荷还会导致高阻力、高扭矩、高弯曲应力.这样也就限制了套管的活动;(2)由于钻屑有向低边沉降的趋势.这就难于实现存在于低边的钻屑及钻井液替净的问题;(3)由于水泥浆中的游离水将向环空的高边聚积，在环空的高边会出现一些水槽。由于环空高边水槽的出现，致使斜直井身高边出现窜槽现象。目前国内有很多提高固井质量的方法，下面我们就来简单的介绍以下几种。

一、套管居中技术

合理安装扶正器是保证套管居中的前提，我们应该在三维力学条件下，根据套管柱的挠度变形公式及井眼实际情况，在给定套管居中度的前提下由下而上设计出合理的扶正器间距设计。通过扶正器位置的合理安放，在提高全井套管柱整体居中度的同时，可以减少扶正器的安放数量，确保固井下套管作业的顺利进行。合理的套管居中度是提高顶替效率的关键。

二、提高顶替效率

固井顶替是水泥浆体对钻井液浆体的顶替，是两种流体的流动，研究顶替效率，我们首先要从两种流体的流变模式开始研究，目前研究中，我们主要选取赫巴流变模式，这是因为赫巴流变模式是有截距的幂律流，它既有幂律模式的优点，又有宾汉模式的优点，能够同时反映流体的屈服特性和剪切稀释性，而且还能充分的表现钻井液或水泥浆在高温高压下的流变性。然后再根据选定的流变模式，计算控制流体的雷诺数，进而控制流体的流型，如下图。然后对选取的流型在赫巴流条件下进行一系列的力学计算，建立力学模型，最后研究出提高顶替效率的方法。

三、多功能钻井液

目前，实现水泥浆对钻井液的完全顶替是很困难的，那么让未被替净的钻井液和泥饼硬化，自然也能提高固井质量，用多功能钻井液钻井，优势在于提高了钻井液和固井液的相容性，从而实现了第一、第二界面的良好胶结，防止油气水窜槽;尤其在水平井固井中，即使顶替效率只有一半，但是滤饼和未被替出的多功能钻井液都能实现很好的固化，所以相当于正常固井时100%的顶替效率。

四、水泥浆的性能

一是浆体的稳定性，水平井固井中，水泥浆体系的稳定性非常关键，直接关系到其它各种性能的实现。通常采用加入固相惰性材料的方法来控制析水和保证浆体稳定性。二是良好的流变性，在常规注水泥施工中，一般采取降低水泥浆的屈服值和胶凝强度来改善流变性能，获得更高的顶替效率。三是降低水泥浆析水，自由水析出，易在高边形成自由水通道同时套管上侧的水泥浆密度下降，凝固后的水泥石强度降低，渗透率升高，很容易形成油气水通道，导致层间封隔失效，因此，降低水泥浆析水是提高水平井固井质量的关键。其次浆体还需要有一定的触变性，水泥浆保持一定的触变性可以更好地保证浆体的性能和稳定性，在水泥浆失重的状态下，浆体所形成的结构力可以防止地层流体对浆体的侵蚀。