小井眼固井工艺技术研究及现场应用

钟世国

摘要：小井眼固井工艺技术与常规井固井有着很大的不同，需要做好固井工艺技术研究和试验。本文对小井眼固井工艺技术存在的难点进行分析，并针对难点提出相应的解决措施，并对小井眼固井泥浆体系进行了研究，然后对固井施工过程中的压力控制进行了探讨。

关键词：小井眼进固井;水泥环;工艺技术

小井眼钻井技术主要应用在低压力、低渗透性和产量较低的油气田开发，可以更好地降低钻井成本，提升钻井作业效率。小井眼固井质量直接影响到油气井使用寿命和油气产量，采取的固井工艺技术成为保证正常地油气开采发挥出重要作用。

1小井眼固井工艺技术存在的难点

小井眼形成的井筒空间比较小，会比常规井筒固井施工存在着更多的困难，主要的难点有：1）固井形成的水泥环厚度较小，水泥不具备较高的强度，水泥环与地下储层、套管相互间建立起的胶结质量无法得到保证。2）小井眼钻井技术采取的套管和井筒形成环状空间，会比普通钻井形成的井眼尺寸要小许多，某油田开发区块，应用6英

寸钻头进行钻井作业，对井筒中下放4英寸的套管，油套环形空间的间隙要比普通8英寸钻头进行钻井作业采用的5英寸油套管缩

小一倍，油气储层中的流体在环形空间中产生上返现象，环空循环压力会存在着较大的损耗，防漏方面存在着较大的困难。3）对小井眼钻井形成的井筒进行固井作业，所采用的水泥浆数量为普通钻井的30%，注入的水泥浆会和地下储层产生短时间的接触。环形空间的间隙尺寸较小，保证套管处于中心位置难度较大。受到地下储层承受压力方面的制约，需要以较小的排量进行实现注替作业。如果无法实现有效地顶替出钻井液，会对水泥浆固井质量造成不利的影响。

2小井眼固井工艺技术难点解决措施

对小井眼固井采取的泥浆配比、前置液及隔离液进行改进和完善，优化泥浆具备的流变怀能，减小固井液流动时形成的阻力。针对G级油气井，需要水泥浆中添注一定数量的外加剂，改进水泥浆硬化时产生的物性改变，不断加强水泥环具备的胶结强度。针对小井眼施工所采取钻井液、固井液具备的力学特点进行分析和研究，优选水泥砂浆来改进顶替流态，确定最为合理泥浆排量，对地下储层流体的环空返速进行有效控制，减小环空压力产生损耗，从而起到有效的渗透作用。还应该制定有效的措施，保证顶替效率达到理想状态，从而使固井质量达到设计要求。

3小井眼固井泥浆体系研究

固井作业形成的水泥环，如果使地下储层与套管间建立起良好地胶结界面，可以对不同地下储层起到有效的封隔作用。如果水泥环胶结质量不好，则会对油气产量形成不利的影响，导致不同油气储层产生窜流和连通。因为小井眼固井形成的水泥环厚度不免，为了实现对不同地下储层的密封和隔离，需要采用的水泥浆形成水泥环具备足够的强度和弹性，可以保证在完成射孔和压裂作业之后、套管承受压力和卸载压力之产生的变形量满足设计要求。采用膨胀水泥浆体系可以很好地满足上述要求，在进行固井施工作业之前，需要对干混凝土中清加SEP-2型膨胀剂，在水泥浆产生水化放热时膨胀组分会产生反应，在水泥浆固结时会形成一定程度的膨胀，可以更好地对环形空间进行密封，优化水泥环和地下储层的胶结效果，使得水泥环具备足够的强度。

为了保证固井施工作业过程中的安全，需要进一步减小流动阻力，还需要在水泥浆中添加一定数量的降滤失剂，如果没有对滤失进行有效地控制，水泥浆则会提前出现脱水现象，导致水泥浆无法保证足够的稠化时间，稠度则会相应地提升。会在尺寸较小的环形空间中产生桥堵现象，应该在2000米以下油气井中添加API滤失剂，保证滤失量不超过100毫升。还应该加入足够的分散剂，保证水泥浆具备较好的流动性，如果投入的数量过多会使得水泥浆体系在沉降时失稳。。在对某油田区块油井进行小井眼固井作业时，对固井泥浆中添加SXY-2型分散剂，可以把水泥浆流动性控制为n=0.43-0.71，k=1.5-2.5PaSn。除此之外，还需要控制好水泥浆稠化时间，注入到井筒中的水泥浆如果在环形空间中液态时间保持过长，在水泥浆初凝阶段就会提升地下储层油气物质入侵的可能，从而对固井質量造成不利影响。为了避免存在该问题，需要对水泥浆中投入适量的促凝剂来对稠化时间进行调整，需要保证注入的水泥浆稠化时间超过作业时间的40-60分钟就可以满足要求。

针对G级油井，需要对水泥浆中加入足够数量的DS-B1型促凝剂、膨胀剂SEP-2型膨胀剂、GS-1型降滤失剂及SX-1型增塑剂，采用试验手段来确定水泥浆中不同成分的占比。对多口油井固井作业时输送的干灰性能进行试验，可以得知初稠度为15-19BC，水泥浆稠化时间为90-114分钟，失水率小于85升，在二十四小时内达到的抗压强度为28兆帕，每项性能参数都可以达到固井施工作业要求。

4固井施工过程中的压力控制

4.1 小井眼环空压力损耗特点

窄环空固井作业压力损耗特点有：1）环形空间形成的间隙变小，会使得环空固井作业压力损耗变在，为小井眼固井作业的控制难点。2）环形空间的注入压力损耗和排量值平方为正比例关系，如果注入排量不大也会形成较大的压力损失。所以，需要使固井泥浆的注入排量达到合理数值，可以防止产生井漏问题。

4.2固井作业注入排量的优选

对普通油井进行固井作业时，多应用紊流顶替的方法来进一步提升泥奖顶替效率，但小井眼环空尺寸会比普通油井空间小很多，采取的固井设备可以很好地满足水泥浆紊流顶替作业的需要。可固井泥浆排量的提升，会进一步加大环形空间压力产生的损耗，受到地下储层承受压力性能方面的制约，无法有效保证存在无漏失紊流顶替施工。结合地下储层具备的承压能力，对平衡压力进行准确地计算，从而得到水泥环在环空塞流时可以达到的最高上返速度、临界排量，在进行顶替起压作业之前，可以采用稍大于注灰过程中的泥浆排量来实现顶替作业，起压之后再减小排量，从而使固井设备排量不超过规定的临界排量，从而实现无漏失施工作业。在进行固井施工作业过程中，需要使水泥浆塞流排量达到最高值，让前置液达到紊流状态后进行上返，来对顶替出来的钻井液进行有效地稀释，从而更好地保证固井施工质量达到要求。

4.3改进钻井液、隔离液及水泥浆性能

选用的钻井液、水泥浆等的性能会对水泥环结构强度产生一定程度的影响，还会对对不同流体間分子摩擦产生影响，决定着钻井液注替作业时环空压力损耗。对固井流体具备的流动性进行优化，是小井眼固井工艺技术优化的关键步骤。对钻井液性能进行优化，可以在保证油气储层稳定的基础上，合理减小钻井液密度、塑性粘度等性能参数，减小循环压力损耗。对井筒中下放完套管之后，需要进行彻底地洗井作业，在循环过程中注和处理剂来优化水泥浆性能，当漏斗粘度在40-50s时可以进行固井施工作业。

5结束语

综上所述，通过对小井眼固井工艺技术进行分析和实际应用，应用塑性膨胀水泥浆体系，可以更好地提高封隔质量。固井作业之前进行良好地通井，可以保证井眼更为规则。对平衡压力进行计算，可以确定出水泥浆环空塞流上返速度及临界排量。对固井方案进行详细制定，确定好排量、压力和顶替效率相互间的关系，保证固井施工作业的连续性。

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