固井施工质量控制因素研究

2021-12-25李鹏

辽宁化工 2021年5期

李鹏

（延长油田井下作业工程公司，陕西延安 717600）

固井是向井眼和套管之间的环形空间注入水泥的施工作业，是为了保护和支撑油气井内的套管，封隔油、气和水等地层，施工过程主要集中于井下，无法直接观察，最直接的反映是压力变化，具有隐蔽性，其固井质量的好坏直接关系到油水井的采收率与使用寿命，关系到延长油田百年发展大计，因此，展开了对固井质量影响因素的研究，从根源出发，寻求本质，提出了提高固井质量的技术措施[1-2]。

1 固井施工质量控制因素

影响固井质量的因素有很多，主要有地质因素、注采生产因素、钻井因素、固井施工因素和测井因素，即有客观存在的因素，又有实际可控的因素，各控制因素相互影响、相互制约，因此，在特定的地质和井筒条件下，严格把控可控因素对固井质量的影响就变得极为关键[3-4]。

1.1 井筒质量

井筒质量与固井质量存在密切的联系，井筒质量主要受地质和钻井影响，主要有井眼类型、井眼质量和环形间隙决定，表现为井径不规则或扩大率超标、偏斜井眼内、套管柱贴边、钻井液配置不合理、无法将井内地质碎屑携带干净、存在井漏、井喷隐患，为有效提高固井质量，必须要保障最合理的钻井液性能和井眼条件，并依靠最准确的电测井径数据，计算准确的水泥浆数量，寻求最优的设计方案。

1.2 水泥浆性能

水泥浆性能对固井质量有关键性影响，主要包括水泥浆密度、稠化时间、滤失量和流变性等。固井水泥浆必须按照行业标准进行密度、稠化时间、滤失量、流变性等主要性能试验，定向井自由水测试，试验装置倾斜与实际井斜一致，控制自由水量小于0.05%。水泥浆必须控制滤失量，定向井滤失量小于50 mL，一般井固井水泥浆滤失量应小于150 mL，充填水泥浆滤失量通常不大于250 mL。必须充分了解地层情况，并做水泥浆与地层、钻井液配伍性试验，防止造成两者之间反应形成胶凝或者水泥浆提前稠化。

必须提前了解地层储层情况，分析地层空隙压力、地层破裂压力和漏失压力，配比合理的水泥配方和水泥体系，通过井径和地质情况确立合理的水泥浆数量，统计之前固井数据，确定合理的附加量，控制水泥浆数量，确保固井质量。

1.3 顶替效率

顶替效率即为水泥浆在环形空间中顶替隔离液，隔离液顶替钻井液的程度，其主要影响因素有套管居中度、钻井液和隔离液性能、替浆的流速等。

根据两相液体流态的分析得知，在宽间隙和窄间隙，流体的流态不同，上返速度不同，宽边水泥浆高速流动，窄边发生滞留，产生窜槽现象，影响顶替效率，保证套管居中度大于67%，严格按设计下入扶正器，原则为：油层段及井斜不小于15°井段，扶正器间距不大于11 m，井斜小于15°井段，扶正器间距不大于20 m。

钻井液要有良好的流动性，井筒合格前提下，减小黏度、切力、密度及流动阻力，隔离液性能要求能有效冲洗、稀释、隔离、缓冲钻井液，与水泥浆及钻井液有良好的相容性，低滤失量和不影响水泥环的胶结强度，形成平面推进型的顶替效果。

获取优质水泥环的前提是把钻井液顶替干净并清洗井壁上的泥浆，这就对水泥浆在环空中的上返速度提出了要求，水泥浆在环空上返时，按流速大小会出现塞流、层流和紊流3种流型。水泥浆上返流速小于0.4 m·s-1呈塞流，上返流速大于 1 m·s-1时呈紊流状态，在其两者之间，呈层流状态，层流顶替效率低，紊流有利于冲刷井壁，是提高水泥浆顶替效率最有效的措施之一。

1.4 碰压控制

碰压是固井施工的最后一道工序，也是检验固井是否合格的一个标志，碰压是否合格关系到套管串是否密封，阻流环、浮箍浮鞋是否有效，是否会留下水泥塞等。必须按规定要求进行碰压操作，稳定缓慢的顶替防止将阻流环挤碎，对碰压过程中的各种问题必须及时给予合理的技术措施，确保固井质量的合格，将损失降至最低。

1.5 固井施工过程控制

固井施工过程控制也是影响固井质量的又一大因素，固井施工是一项系统工程，各步骤必须按设计要求进行操作，具体要求如下：①从井队卸完循环头到开始注隔离液的时间不能超过25 min。②注水泥过程中，水泥浆单点密度比设计平均密度误差为-0.03～+0.03 g·cm-3，不得连续出现两点。③在设计时间内完成注水泥过程，管内平均注灰速度不低于当井设计要求。④施工连续紧凑，不发生因固井设备、固井管汇、水泥头等原因而引起的施工中停现象。在2台及以上车辆注灰，力争每台注灰车所配灰罐都能串联。在灰罐不能串联的条件下施工，注灰车辆不能同时倒罐，需倒罐的车辆每次倒罐时间不得超过2 min。替泥浆过程不得中停。⑤杜绝发生替空、胶塞提前下井等事故。