提高油田固井质量的施工措施探析

＊彭 江

（中海石油（中国）有限公司天津分公司 天津 300459）

当下，国家经济建设与油田资源的开发息息相关，石油资源在促进经济健康发展过程中具有重大价值。为了逐步提高油田开采效率、开采质量和水平，必须提高油田固井质量的关注度，对其进行详细优化管理。新时期，由于影响因素较多，油田固井质量并未达到预期效果，增加了石油企业的固井成本，也会缩短使用周期，对石油企业长期稳定发展会产生不利影响，必须引起足够重视。为此，笔者结合油田固井技术的开发现状进行了分析，探讨了科学高效的固井措施，并提出了全面管理，力求逐步提高油田固井质量，带动社会经济的进步和发展。

1.油田固井质量的主要影响因素

新时期，油田固井施工期间，其影响因素较多，相关因素必然会对固井水平、油田固井质量等产生较大作用，降低了开采质量、开采效率的提升。其次，油田固井施工作业中，必然存在不完全顶替状况。这一状况的后果便是引起了高比例的混浆带，从理论上分析水泥浆的流变性强于泥浆材料，极易引发水泥浆出现窜槽问题。最后，水泥浆、钻井液的特性等也会对固井质量产生作用。相关人员必须全面进行油田固井质量的分析和考虑，才能提出针对性的措施和方案，从而借助先进的固井技术来提高油田固井质量。

(1)地层自身特性的影响

井水段区域中，对于水层、油层等区域，凝固泥浆极易对底层流体位置产生污染作用，进而会影响到底层和水泥之间的牢固度，即胶结效果，进而会影响固井质量。此外，高渗透油气水层环境下，泥浆必然存在，失去自由水后便会发生粉化情况，此时易产生缝隙问题，还会出现体积降低、固井质量下降的情况。

(2)水泥石体积收缩的影响

水泥在水化环节中，水泥和水的熟料会发生一系列化学反应，产物的体积会逐渐缩小，如果未对水泥浆体积进行收缩率的调控，会导致水泥石和套管、水泥石和井壁之间的胶结作用下降，此时固井作用明显削弱。

(3)水泥浆的流变性、密度、失水量的影响

水泥浆特性中，主要包括流变性、密度、失水量等。当水泥浆失水量偏大时，泥浆体积下降。进而引发固井作用下降，此时可能会出现油层污染、施工事故等情况，导致井壁位置的泥浆不能顺利胶结，上述问题的存在，导致固井质量存在薄弱环节。

(4)油层分布对固井的影响

固井作业环节中，有时不能快速了解油层深度等要素，施工时，便会经常发生油层分布因素导致的固井施工无法按照预期规划执行的情况。最终结果导致固井质量较差，不满足规范要求，施工质量无法得到保证。

(5)钻井液、水泥浆性质的影响

钻采石油环节中，为了满足钻井工作要求，必须加强钻井液的优化，钻井液会对钻采效率、钻采效益等产生直接影响。在进行钻井液流变系数、摩阻系数、流变系数的设置中，可能会由于经验设置方法导致钻井施工存在偏差，对油田钻采极为不利。此外，固井质量影响因素方面，钻井液、水泥浆等都会对固井质量产生作用。润滑时，借助钻井液润滑施工，需考虑相关方法差异性的影响，充分考虑井壁油膜方面的影响，力求逐步提高钻井效率。保证合理对钻井液、水泥浆等进行全面处理。特殊情况下还可对钻井液、水泥浆等进行特殊处理，从而达到优化目标，消除上述两种液体对固井质量的负面作用。

2.油田加强固井质量的主要技术

(1)固井液的固井技术分析

采用该项技术时，一般需要在原钻井液基础之上进行优化，如添加水化类物质、高炉淬渣等，添加上述物质后不会对钻井液产生直接影响。如在固井施工中，借助UF钻井、MTC固井等方法都可以提高钻井液和固化液的兼容效果，可避免钻井液和水泥浆出现不相容现象，进而进行多层面的隔离、阻隔处理。需引起重视的是，第二层胶结作用中，必须合理控制水流体、油气等窜通。此外，激活剂扩散中可提高泥浆的加固程度，合理避免水泥浆液柱回落的问题。相比于普通油井水泥浆而言，固井液中可添加辅助试剂，具有经济实惠、失水量低、稳定性高的特点。现阶段，固井技术的发展中，实际运行技术已经逐步取代了传统模式，新技术具有环保效果突出的优势，可及时完成废气钻井液的全面处理。

(2)泡沫固井技术

该技术充气方法包括两种：一是在水泥浆中，借助氮气加入化学制剂，如稳泡剂等，保证形成均匀稳定的泡沫水泥。二是常规泡沫方法，借助机械充气形成泡沫水泥。泡沫水泥包括氮气、稳泡剂、水泥浆等部分。现场工艺施工期间，要借助水泥车进行运输处理，其中要添加相应的混合剂，借助氮气泵在净浆中注入氮气，从而形成泡沫水泥浆。实际氮气的添加量可通过计算机进行控制，还可根据现场已经设计好的水泥浆进行调和处理。泡沫水泥浆优点分析如下：密度低，最小0.72g/cm3。正是由于泡沫水泥浆的密度较低，可明显提高水泥浆的效率，原因在于泡沫水泥浆比传统水泥浆粘度高、抗压强度高、且可压缩，为此，从弥补水泥浆胶凝失重角度出发，需最大程度降低气窜问题。高温高压环境下，泡沫泥浆的韧性更强、稳定性更高，将其应用于固井作业时，比传统泥浆成本降低三成。

(3)水平固井技术

应用该技术时，井注水泥中需考虑下述几方面问题：合理控制游离水，降低或消除游离水的影响；尽量保证清洁效果，套管设置期间，需考虑上体下放、旋转套管的模式；保证能够全面兼容冲洗液、水泥浆等，提高水泥性能；合理应用流变学进行分析，加强孔隙压力、地层压力的分析，采用紊流进行顶替处理，小井眼施工中尽量选择AMPJ体系水泥方法。

(4)欠平衡井固井技术

该项技术落实期间，需借助空气钻井当作主要力量，该技术最初在20世纪50年代便出现。在70年代初期，受勘探技术等方面的限制，业内人员提出必须加强高渗油气田的推广和应用，并未充分考虑低产量、低压低渗油气田，最终导致后者相关技术逐渐落后。国内欠平衡钻井技术的研发存在发展慢的弊端。如大庆油田、中原油田等，便全面结合了具体情况进行分析，探讨了欠平衡钻井试验等情况，开展了平衡井的相应完井技术。

3.国内油田固井发展的技术改进

(1)三次加密井固井技术

从促进油田稳定生产的角度出发，国内加强了三次加密井固井技术的分析，主要在外表储层、薄差油层等区域进行了考虑。由于地下作业的影响，相关研发人员要及时进行钻井系统的综合分析、联合攻关，逐步为三次加密技术的应用打下良好基础，从而循序渐进地满足固井质量要求。三次加密钻井技术的应用中，其工作重点为：主流油层之间存在一定的问题，如表外储层、薄差油层等。这类油层存在固封端长、油层面薄的特点，从提升固井质量效果的角度出发，必须及时进行油层窜通问题分析，加强油层控制。避免段与段之间固封不牢固的情况。工程经验表明，固封处理十分必要，其效果必然会对固井质量产生直接影响，低渗高压层也会对固井质量产生直接影响。原因在于这种高压层存在的特点是：形成时间慢，泄压难度高，可能长期处于注水开发状态。为此，钻井施工期间，必须考虑地层、孔隙压力等方面的影响，一方面降低施工难度，另一方面可缩短施工时间。此外，低渗高压区内，还要充分考虑井口压力的影响，保证井口压力在规定范围之内，方可达到有效改善泄压问题的目标，综上，钻井施工期间必须加强地层压力的全面考虑和分析。

(2)深层高温高压长封井固井技术

当代油田施工作业中，从提升固井质量的目的出发，要积极加强开发各项新工艺，保证配方优化、完井技术创新等要求。借助联合施工、现场试验等提高固井质量，提高固井施工效果。在进行深井的地质地层情况分析时，必须充分考虑实际施工要求、施工质量，加强套管柱位置、水泥流条件、套管强度的分析，并以此为依据进行施工规划的编制。具体措施分析如下：第一，合理进行深井套管浮鞋、浮箍，可保证实现深敞压候凝，可在深井高压高温条件下解决串件密封问题；第二，合理发展并使用扶正器。常规扶正器属于刚性材料，可将其逐步改为弹性限位扶正器。应用上述设备可及时进行深井作业套管扶正处理。需引起业内人士关注的是，深井作业中必须正确使用刚性扶正器，加强新时期各种道具的合理使用，保证提高作业效率。特殊情况下，可在深井水泥添加辅助剂，达到抗高温的目标，如深井作业温度超过120℃的情况，可有效实现良好管控的目标，同时还可提高水泥抗高温效果。实际工程项目运作期间，固井作业必须合理应用低密度水泥，可起到避免泥浆泄漏的作用，从而有效避免油气污染几率。再者，深井作业中，由于施工压力偏大、固封周期过长、地层破裂压力大，有时需要借助双密度水泥进行施工，达到固井作业目标。深井作业中，配套施工需合理使用抗高温、抗压的水泥砂浆，部分项目中借助DPF2当作失水剂，中高探井中则采用DSHJ当作失水剂。

(3)塑性水泥浆的应用

一般情况下，水泥浆抗拉效果差、抗压能力弱，属于脆性材料物质。因此，深小井井眼施工期间，对于间隙过小的水泥施工项目，需考虑其结构上水泥壁存在薄弱的情况。油气层射孔、增产时，水泥环在外界内压、冲击、振动作用下，易导致水泥环的封固、破碎效果下降，裂缝过大情况下易发生层间互窜问题。再者，地层流体进入水泥石裂缝后，会对水泥石产生腐蚀问题，最终结果便是水泥环封固失效，极易影响油气田的开发、生产和运作。借助增塑剂，如活性颗粒、改性纤维等可有效提高塑性水泥的抗冲击效果，进而可满足水泥石弹塑性的基本要求，符合小间隙油层套管的后续运作要求。

4.提升油井固井质量的应对措施

为了促进油田固井质量的提升，实际固井环节中，必须加强固井质量及相关影响因素的考虑，并合理掌控相关影响。力求在固井作业的基础之上，提出具有针对性的固井策略，带动油田固井质量的稳定提升。如固井液技术等，力求从多角度出发进行分析，保证有效提高固井质量。

(1)加强固井液技术的研发分析

充分合理的应用各类现代化固井液技术，在原钻井液配方中添加水化类材料，确保对钻井液配方进行全面优化和调整，合理避免钻井液性能不佳等方面的负面影响。此外，固井施工中，要合理应用MTC、UF等固井措施进行处理，力求不断加强钻井液的相融性效果，从而高效解决水泥浆固井施工问题，提高钻井液施工质量，避免水流体、油气间发生乱窜等负面现象，保证高效完成钻井液污染的妥善处理，从而明显提升固井效率、固井质量。

(2)借助塑性水泥来增强固井效果

一般情况下，水泥浆的抗拉效果较差、抗压能力薄弱，属于常见脆性材料，为此，在小间隙深井小井眼施工期间，水泥作业必须考虑井壁水泥环的特点，如脆、薄等。此外，油气层增产与射孔中，水泥环会受到振动、冲击、压力作用可能会降低水泥环封固效果。如果产生了较大裂缝，极易导致层间发生乱窜现象。地层流体可能会渗入水泥石裂缝区域，长期存在这种状况，地层流体必然会对水泥石产生腐蚀作用，最终结果便是水泥环出现封固失效的后果，这对油田作业开发而言十分不利。从有效避免和解决上述问题的角度出发，可在其中添加增塑剂，从而逐步提升水泥抗冲击效果，保证水泥石的塑性能有所提升，降低小间隙油层套管后续作业中的缺陷问题。

(3)加强现代钻井技术的有效应用

新时期，各项科学技术快速发展，使得固井技术得到了明显进步。固井技术的发展，带动了固井设备的逐步完善。为了逐步提高固井质量，必须加强现代钻井技术的全面应用和有效开发，进而满足油田开采需求。当代钻井技术落实过程中，必须结合固井施工的现场要求、固井施工经验等进行分析，可有效提高固井施工的实际效果，更符合新时期工程发展需求。

(4)重视水平固井方法的应用

注入水泥后，可得到较好的水平固井效果。水泥注入环节中，必须逐步加强水平固井方法的推广应用，保证有效进行游离水的管控，达到降低游离水比例，甚至消除游离水的目标，同时还可最大限度的确保环境清洁度，降低污染几率。下套管时，需加强水平固井技术的有效应用，如针对套管进行上提下放的处置，位置尽量居中。同时套管旋转期间，要全面进行水泥浆性能的分析和观察，尽量保证水泥浆的兼容效果，从而最大限度的发挥冲洗液、钻井液、隔离液的功效，促进油田固井质量的提升，提高固井效果。

5.结语

综上分析，国家的石油开采对社会发展、经济建设等具有直接影响。由于石油固井效果、固井质量可能会对石油开采效率产生影响，进而会对企业经济效益产生直接性的关联。相关人员要结合具体问题进行探究和考虑，分析并落实相应的固井措施、固井技术，从而有效解决固井问题，克服不良影响。充分加强高效化、现代化的钻井固井技术的有效应用，保证最大化的提升固井质量。