影响固井质量的因素与有效对策分析

杜鹏德 朱洪 周兴春

摘要：固井质量直接决定着油井的整体质量和油井的使用寿命，而固井工程具有和其它工程不同的特点，作为隐蔽性工程，对固井质量控制难度很高。而对固井质量影响的因素又比较多，存在于固井作业的每个环节，而且每个因素之间又有着相互作用。因此，需要对固井质量的因素进行深入的分析，才会采取有针对性地提高固井质量的措施，这样才能保证固井过程中的质量。

关键词：固井质量;因素;对策

1.影响固井的质量因素

1.1地层的影响

地层内的岩石很多都具有很强的吸水性，当进行固井施工作业时，注入到封闭区段的水泥浆会由于地层的吸水作用而失去大量的水分，直接影响着结合界面水泥浆的胶结质量，使封隔地层和井筒质量会严重下降，地层岩石的水特性对固井工程质量起到负面的作用。而地层之间的状况又不相同，地层的特殊性与固井水泥浆产生的胶结情况有着直接关系。比如，砂岩地层具有很好渗透性，固井水泥浆和地层之间的胶结程度就比较低。压力较小的地层极易产生漏失问题，会引起固井水泥浆返高不够而无法满足设计要求，而压力较好的地层内的流体的进入会产生井喷问题，这都会对固井质量产生较大的影响。

1.2水泥浆的影响

性能质量较好的水泥浆可以在设定的时间内进行充分的凝结，不会形成分层沉积、收缩等问题，可以有效地保证固井质量，主要表现在如下几方面：①水泥浆的密度情况。充分凝结之后的水泥环的体积会跟着密度的不断减小而变小，强度值会随着密度的不断增大而提高。②水泥浆的失水情况。固井作业过程中，随着水泥浆不断进入到套管和地层之间的空间，很多水分会进入到地层当中，导致地层岩质变得较为松散，形成的水泥环的强度情况会随着水分的不断丧失而减小，固井施工质量得不到保证。③水泥浆的流动性。把水泥浆注入到井底时，应该把控好注入的速度，保证注入的水泥浆流动性达到设计要求。如果注入的速度较小，套管内部的水泥浆就不会很稳定，极易与钻井液产生混浆现象，提高了水泥浆注入的难度，水泥浆的性能又得不到有效保证。而如果注入的速度太快，会使水泥浆产生较为严重的分层沉积问题。④水泥浆存在的环空返速问题。对固井过程中的顶替工序作业效率产生影响的因素就是环空返速，水泥浆处于环空返速状态时会产生塞流或者紊流问题，如果处于紊流条件下，顶替作业效率就会达到最高，而塞流条件下顶替效率会降低很多，所以，科学合理的环空返速可以改善固井质量。

1.3钻井液的影响

钻井液具备的性能跟固井质量有着很大的联系，其影响主要体现在如下几方面：①钻井液具备的密度。固井施工中提及的浮力效应，也就是指钻井液密度与水泥浆密度之间的差值，对顶替环节的作业效率影响程度。密度不高的钻井液与水泥浆密度之间的差会很大，浮力效应表现的极为明显，可以有效提高固井施工的质量。②钻井液的失水情况。钻井液内的水分大量丧失同样会使地层与水泥浆之间的胶结效果降低，对固井的质量影响同样比较大。③钻井液具有的切力情况。钻井液切力直接影响着顶替环节的作业效率，钻井液切力以及胶凝特征设计的科学合理，可以有效提高顶替效率。④钻井液的粘度。钻井液的粘度情况直接决定着其流动性。粘度越大，流动性就越低，对水泥浆驱替作业十分不利，会使顶替作业效率不高。

1.4井眼条件的影响

井眼具备的条件决定着固井施工作业的安全以及顶替作业的效率，表现在如下几个方面：①井眼的类型。不同的井眼型态，固井施工作业时水泥浆的流动速度以及阻力有着很大的差异，定向井以及水平井，因为存在着一定倾斜角度，套管居中度就会小于垂直井，顶替作业的效率就会产生很大的变化，直接影响着固井施工质量。②井眼质量。井壁多呈现出粗糙不平的状态，井眼的直径也会不规则的变化。井眼形态的不规则直接影响着顶替作业的效率，井眼直径变化大的井段驱替钻井液效果并不显著，水泥浆和地层之间无法进行很好的胶结。③环空间隙。套管和地层之间的间隙情况影响着顶替作业的效率，环空返速条件相同时，较小的间隙雷诺数值就会很小，产生紊流的难度就会增加很多，在对小间隙井眼进行固井施工过程中，流体受到的阻力比较大，排量会下降，不容易产生紊流来进行顶替作业。

2.提升固井质量的措施

2.1减小地层因素对固井质量的影响

可以应用如下方法来减小地层对固井质量的影响：①水泥浆中填加降失水剂，可以有效减小固井过程中水分的丧失，加入外加剂可以使水泥浆处于稳定状态，水分流失减少。②采用对地层有适应性的水泥浆。比如，盐水泥可以利用于压力较高的盐水地层。③利用低密度的防渗漏水泥、分层级固井作业，可以避免由于地层的漏失对固井质量的影响。④应用双凝或者多凝水泥，套管外封隔器等办法可以使地层的流体于稳定状态，可以减少流体的进入而影响固井的质量。⑤水泥浆内填加防腐蚀药剂等外加剂可以提升对地层流体的耐腐蚀性能。

2.2改善水泥浆性能

在达到固井施工安全的前提下，水泥浆凝结的时间越少越好，因为在较短的时间内，地层中的流体对固井形成的水泥环侵入的可能性就会降低，可以提高固井施工质量。如果水泥浆的密度高于1.85g/cm3时，应该考虑好流动性和强度方面的需求。可以利用外加剂來保证水泥浆具备的整体性能。对于地层比较疏松，而且具备较高的渗透性时，应该加入降失水剂，可以避免在水泥浆凝结时由于地层油气的窜入影响界面的胶结质量。

2.3提升钻井液性能

必须要做好钻井液材料的检验关，不合格的钻井液不可以用于固井作业中，应该从如下几方面入手：①控制好钻井液密度，如果密度不大于1.2g/cm3，其固井施工质量优质率可以达到85%之上。②控制好钻井液的失水量，如果失水量在5～6mL，那行固井施工质量的优质率会达到78%。③注入水泥浆之前的钻井液切力进行控制。水泥浆密度小于1.3g/cm3时，应该在5Pa以下。当密度位于1.3～1.7g/cm3区间内，可以把切力控制在8Pa之下。④钻井液粘度的控制，如果粘度值不大于25mPa·s，固井施工的优质率可以提高1%。

2.4提高井眼质量

在进行钻井工艺设计时，应该进行系统全面的考虑，设计出科学合理的井身结构，可以为后续的固井施工打下基础。对于直井段，应该做好防斜预防处理工作。对造斜井段应该实现增斜平稳，保护井眼轨迹顺滑，井壁可以保持稳定。有利于套管顺利的下放，保证好居中度。

3.结束语

固井质量的影响因素比较多，应该对固井施工的每个环节进行充分的考虑，采取有针对性的提高固井质量措施，这样才能保证固井后的声幅质量，同时为后续的油气开采打下良好的基础。

参考文献：

[1]李德生.对提高油井固井质量的几点认识[J].化工管理，2016（11）：21.

[2]谭元铭.川西地区固井质量分析及预测方法研究[D].西南石油大学，2015

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