提高水平井固井质量对策探讨

谷晓冬

(大庆钻探工程公司钻技一公司，黑龙江大庆163000）

随着钻井技术的不断发展与进步，水平井钻井已经成为一项成熟的钻井技术被国内外各大油田广泛地应用，在开发剩余油、提高单井产量、降低石油的开采成本方面发挥着非常重要的作用，但是如何提高水平井固件质量，提高水平井水平段固井质量优质率，一直是广大钻井完井工程技术人员研究的课题之一。水平井固井与常规直井的固井之间存在非常大地差别，主要表现在套管下入困难，套管下入后难以居中，顶替效率不好，造斜段和水平段存在岩屑床，影响水泥浆与井壁的胶接质量，水泥浆失水、析水等诸多方面。对于以上问题虽然经过多年的研究与实践，但还不能很好地解决水平井固件质量问题，因此有必要对影响水平井固件质量的因素及对策做进一步的探讨。

1 影响水平井固件质量的因素分析

水平井与直井之间的差别就是井斜角达到86°以上，并且在储层中延伸了一定的距离，这一距离长则几千米，短则几百米。正是因为水平井有井斜角的存在，因此在固井中存在诸多的影响质量的因素。

1.1 井眼质量影响套管的安全下入

水平井由于井斜角存在，在造斜段由于目的层深浅的变化，必然要引起钻井施工中井眼轨迹的不断地调整与变化，有些地方的井眼曲率就会超标，这样超标的地方就好直接引起在下套管中摩擦阻力增大，甚至下不去。在水平段的钻井施工中，为了保证井眼轨迹沿着油层发育的方向和深度前进，那么就会不断地调整井眼轨迹的垂深，在整个水平段钻进过程中，就会出现一个甚至几个井眼轨迹调整点，这样就会造成井眼轨迹呈现出波浪状，使完井套管难以下入。

1.2 套管难以居中，影响顶替效率

在水平的套管居中方面我们是做了大量工作的，包括优化管串结构、使用刚性扶正器和半刚性扶正器，水平井由于井斜角存在，套管受到的各种力会更加地复杂与多变，也就会导致套管的居中问题更加突出。从一般的理论研究中我们可能会知道，在水平井的定向增斜井段和水平井段，由于套管自身重量的特性很可能使套管更加贴近下井壁，而使套管出现不居中的情况，但是在实际的深入研究中我们发现，由于对管串结构进行了优化，增加了很多刚性扶正器、半刚性扶正器和弹性扶正器，使得水平井中的套管受力发生了根本性的改变，加之受到井眼轨迹的变化的影响，会使水平井的套管可能偏向井壁的任何一方而出现套管不居中。正是这种不确定的套管不居中，在固井中就会影响固井顶替效率，从而影响到水平井的固井质量。

1.3 岩屑床的存在，影响胶接质量

在水平井钻井中，由于井斜角的存在，必然会有岩屑床的形成，或者是在大肚子井眼处有岩屑的堆积，虽然在固井下套管之前采取了一系列的技术措施进行通井、洗井，但是还有部分的岩屑床没有被破坏掉，部分的大肚子井眼处的岩屑没有被清洗出井眼，所以在固井中这些岩屑颗粒就会存留在井壁上，不仅影响顶替效率，还会影响水泥与井壁的胶接质量。

2 提高水平井固井质量对策

2.1 下套管前的井眼准备工作

下套管前的井眼准备是水平井固井中非常关键的环节，必须引起足够的重视。在下套管之前，对于井眼的准备主要采取以下几个方面的通井技术措施。

（1）要模拟套管串的结构，根据其刚性进行模拟通井，一般是应用特殊的扶正器，进行单扶正器一次通井，双扶正器二次通井和三扶正器三次通井。

（2）对于通井过程中有遇阻显示的地方要反复划眼，修整井壁，破坏岩屑床。短起下过遇阻位置，直至不显示为止，同时还要在每次的通井到底后必须充分大排量循环洗井，处理好钻井液的性能，保证井壁稳定，井眼无沉砂与漏失。

（3）在通井作业的后期待循环泵压和钻井液性能调整好后，还要进行循环周期的测定，根据测定的结果来估算井筒容积，为水泥浆的注入量多少提供依据。

（4）在最后一次通井的起钻前，要在调整钻井液的性能时，要在钻井液中加入足够的润滑材料，保证钻井液具有非常好的润滑性能，这样就可以降低下套管作业的施工摩擦阻力，为套管的安全下入做好准备。

2.2 管串结构的优化

管串结构的优化不仅可以增加管串结构的居中度，还是保证套管顺利下入的重要依据与保证。首先在管串结构优化的时候，要通过软件对不同扶正器加量下的下套管摩擦阻力进行分析，以管串居中度在67%以上，下套管摩擦阻力最小为优化设计原则。而且为了减少下套管的阻力，还要应用漂浮下套管技术。在井斜角45°以后的井段和水平段应用漂浮接箍，并将水平段的套管中灌入清水或者密度较低的液体，减小摩擦阻力。

2.3 前置液设计

前置液的设计要满足下面的几个要求，一个是要能够改变井壁的润湿环境，保证井壁具有很好地亲水性。在进行前置液设计中要保证密度在不能超过1.1g/cm3，同时还要保证冲洗液具有良好流态，最好能达到紊流的临界值。二是要求具有良好的触变性、悬浮性和稳定性,可悬浮岩屑和固相颗粒，在中温条件下塑性粘度应保持在40～180m Pa·s，设计密度高于泥浆或低于水泥浆密度0.12～0.25g/cm3，胶凝强度低于水泥浆高于泥浆。

2.4 水泥浆的设计

对于提高水平井固井质量来说，水泥浆的设计是非常重要的一个内容。一个要求水泥浆具有非常好的沉降稳定性。如果水泥浆的沉降稳定性不好，那么就会引起水泥浆密度差存在，从而影响固井质量。二是要有良好的流变性，这样才能提高顶替效率。三是要低失水、零析水，以减小井眼高边自由水通道的形成，为防止油气串提供必要条件。四是要直角稠化，减少自由水析出。

2.5 固井施工过程控制

一是缩短钻井液静止时间，二是水泥浆返出套管时，增大注水泥浆排量，尽量使水泥浆返出套管时达到紊流速度。三是压胶塞操作与随后的开泵顶替应迅速、连续，保证环空流动的有效衔接，减少U型管效应的影响。四是计算施工压力如果不超过设备能力，可以在造斜段及水平段替入轻质钻井液或清水，增大套管上浮力；直井段替入加重钻井液，以降低替浆压力，满足大排量顶替要求。

3 结论

提高水泥固井质量是一项系统工程，只有充分地分析影响水平井固井质量的相关因素，才能采取有针对的技术措施，从下套管前的准备工作，管串结构优化，前置液设计、水泥浆设计及固井施工等多个环节采取措施，保证水平井固井质量。