影响侧钻小井眼固井质量的主要因素分析

但炼

摘 要：小井眼钻井技术应用领域比较广阔，随着钻井技术设备及工具的出现，当前，小井眼技术不仅可用于浅井，直井，也可用于中深井和深井，定向井和水平井，多分支井；不仅可用于探井也可用于开发井；不仅用于打新井，也用于老井加深和开窗侧钻。小井眼钻井技术在目前已经算是比较成熟的钻采技术，但是其配套的固井技术还有一定的差距。对小井眼固井质量存在的问题，难以克服及避免的客观因素进行了分析，技术难点及成因。在固井需要注意的事项及采取的施工措施，如何具体提高固井质量进行了分析和研究。

关键词：小井眼钻井；固井质量；老井侧钻；水泥浆性能；质量

固井作业不仅是保证一口井能否顺利钻达目的层，也是保证一口井能在几年、甚至几十年安全生产的关键。目前小井眼钻井技术以其固有的优势和技术进步逐渐得到了人们的推广和应用，近年在国际原油价格断崖式下跌的背景下大幅度降低施工成本，缩短施工周期，提高综合经济效益。小井眼钻井又得到了人们的普遍关注。在深井超深井的尾管、老井侧钻、小井眼钻井等井型中得到广泛应用。虽然小井眼钻井在成本控制上有其固有的优势，但是因其固有的特性造成固井质量一般，采收过程中油井含水高、套管易损等造成油井寿命短的情况发生。影响小井眼固井质量的因素有环空间隙小、顶替效率低、套管剧中度差、水泥浆性能影响等因素，所以提高固井质量必须从以上方面进行优化改进。

1.技术难点分析

1.1环空间隙小形成水泥环薄

如直径为Φ120.7mm的钻头所钻的井眼中下入Φ101.6mm无节箍套管，形成的环空间隙仅有9.55mm，远小于常规固井所要求的套管外环空的最小间隙值19mm，如此薄的水泥环的抵抗外载的能力差，容易发生断裂和脆性破坏，因此对水泥石强度的要求更高。

1.2环空间隙小，井斜大，下套管容易遇阻卡

环空间隙小，在下套管过程中容易遇阻，造成下套管困难，甚至发生套管上提下放无法正常活动，但是能正常循环的现象。尤其是很多小井眼井也是大斜度井，下入扶正器的难度和风险更加增大，不仅会增加下套难度，扶正器的增多也会造成循环压力增大，扶正器与井壁贴近刮落泥饼造成憋堵。所以套管在井眼中剧中度困难，严重影响了换空中顶替效率的提高。

1.3环空摩阻大，施工压力高

小井眼、小间隙井的环空面积小，使环空水泥浆流动阻力增大，导致固井过程中泵压升高，甚至产生压漏地层和憋泵等重大事故。

1.4水泥浆性能的影响大

水泥浆的性能好坏不仅直接影响固井施工的安全也对水泥环的胶结质量将产生重大影响。例如，稠化时间过短容易憋泵；时间过长容易造成地层液侵，影响固井质量；失水也是一项重要因素，很少的失水可能产生很长的环空自由水造成窜槽而水泥浆稳定性差，稍有固相颗粒下沉，就会在井筒上部产生疏松胶结现象，导致地层间封固失效。

2.固井技术措施

固井施工前的准备工作是一项非常重要和细致的工作，小井眼固井更加突出了它的重要性，固井前的准备工作不仅决定固井施工能否一次性成功也是保证后期固井质量的重要环节。

2.1强化井眼准备

（1）条件允许的情况下对封固井段进行扩眼，增大环空间隙。（2）下钻通井，对阻卡井段或侧钻井段进行多次划眼，保证井眼畅通，尽量剔除虚泥饼提高水泥浆与井壁的胶结质量。（3）认真处理钻井掖，在不影响钻井液携带固相能力的前提下，尽量降低钻井液的塑性粘度、屈服值和静切力，充分循环钻井液，降低施工压力。

2.2充分保证套管居中

研究表明，套管在井眼中的居中度小于67%时，不管采用什么顶替方式均不能将环空的钻井液驱替干净，因此保证套管居中度非常重要。在小井眼、小间隙的环空中下入扶正器必须精确计算，将套管扶正器放置到最佳位置，滚轮式扶正器和弹簧式扶正器交替下放，在提高剧中度的情况下减少摩阻。

2.3优选前置液和水泥浆体系

在小间隙井中，前置液易达到紊流条件。应设计携砂能力强、冲刷井壁有力、稀释钻井液和隔离前后流体效果好的前置液，计算好隔离液用量，使其在紊流状态下的接触时间达到10分钟，提高顶替效率。水泥桨性能要严格要求，水泥浆在高温高压条件下的滤失量小于50mL，稠化时间比施工时间长1h，但要严格控制稠化时间，倾斜45°条件下水泥浆自由水为零，养护的水泥石上、中、下密度差小于0.05g/cm3，以保证水泥浆有较好的抗沉降稳定性，同时流动度不低于23cm，养护24h水泥石抗压强度不低于14.0MPa。

根据上述要求，采用了水泥+降失水剂+分散剂+早强剂+膨胀剂+增韧剂的水泥浆体系，小井眼水泥受的压缩应力比常规井眼大，由于水泥环太薄，除了扩眼增加环空间隙；其次就是在水泥中加入增強、增韧及增弹的微膨胀材料来防止水泥环在高压下的损坏，套管受压时能收缩、泄压时能膨胀，以保障界面之间的密封；对于存在高压油、气、水的井还需加入防窜剂，并实行多段水泥浆体系。

2.4优化施工工艺

固井前对施工程序和连续性施工进行落实和确认，保证连续性施工直至碰压结束。对小井眼小间隙固井施工易出现施工性问题进行应急措施推演，避免出现大的工程事故。

2.5采用尾管完井

小间隙小井眼井尽量采用尾管完井，可以减少套管重合段，减少小间隙环空的长度，从而减少环空流动阻力，降低施工泵压和压漏脆弱地层的危险，也能大大降低施工中的风险。

3.固井实践

3.1基本数据

在A井Φ139.7套管内开窗侧钻，使用Φ120.7钻头钻2215.50，尾管尺寸为Φ101.6mm，尾管下深为2208.43m，悬挂器位置为1845m，扶正器数量为弹扶12只+刚扶5只，完钻后用扩眼器将裸眼井径扩大到160-170mm。尾管悬挂器采用德州大陆架Φ139.7×Φ101.6mm液压式悬挂器，悬挂器位置在上层套管鞋以上75m处，避开上层套管节箍。管串结构为：引鞋（Φ101.6mm）+套管1根+浮箍（Φ101.6mm）×2只+套管1根+球座短节（Φ101.6mm）+套管串+悬挂器（Φ139.7mm×Φ101.6mm）+Φ73mm钻杆。套管扶正器：Φ101.6mm无节箍套管使用单弓弹性扶正器，扶正器需要定位卡箍，悬挂器下边2根套管各加一只刚性扶正器。上层套管鞋处加一只刚性扶正器。

3.2施工程序

下套管前认真通井，对阻卡井段反复进行划眼，保证井眼畅通，由于101.6mm无节箍套管下入需要提升短节，井口需要卡好卡瓦，上扣时观察好提升短节防止倒扣，下入钻具坚持及时灌浆，有必要时进行循环，下到预定井深憋压坐挂、倒扣，中心管复位下压开泵循环调整钻井液性能。钻井液满足施工要求后注入隔离液2.2m3，占环空高度约200m。

水泥浆体系为：G级+1.2%SYJ-1+0.5%SYZ-1+0.15%SYJZ-1+1.5%SYXW+1%晶格。注入水泥浆5.56m3，注浆排量为0.5m3/min，水泥浆密度为1.89g/cm3，替浆排量为0.7m3/min，用清水替浆，正常碰压。井口放压后管内憋压4MPa拔出中心管，冲洗干净喇叭口后上提一个单根循环钻井液，放掉返出的水泥浆，起钻。经声幅测井，固井质量合格。

4.关键技术措施

（1）对小井眼小间隙进行划眼和用扩眼器进行扩眼，减小下套循环阻力，增加水泥环厚度。（2）刚性扶正器和弹性扶正器下放合理，弹扶张力适中，提高套管剧中度，扶正器的定位卡箍要牢靠。（3）水泥浆性能满足指标，流动性好，失水小，直角稠化效果明显。水泥环的弹性好，具有微膨胀能力。（4）管内清水替浆防止声幅遇阻。（5）尾管选择要安全可靠，保证好下入、能挂住，易提出。（6）替浆计量要准确，进行多项措施计量，防止留塞过多或替空事故发生。

参考文献：

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[2]李金凤.朝5区块侧钻井开发效果研究[D].东北石油大学，2012年.