油田固井工程技术优化探讨

摘 要：固井技术在油田油井寿命和资源保护中起着不可忽视的作用。随着钻井技术的进一步提高对固井工程提出了更高的要求，本文对固井工程中出现的问题与难点进行简要分析，并针对这些问题提出一些建议，以提高固井质量，增加油气产量，延长油井寿命，保障油田后期顺利的开发和发展，进而提高社会经济效益。

关键词：固井技术 难点分析 解决对策

最近几年来，由于石油天然气勘探开发工作不断深入发展，特殊井不断增加，固井工程日益复杂，因此对固井施工设计与分析提出了更高要求；随着固井工程技术的飞速发展，国家和行业近年来对固井设计与分析的相关标准进行了更新，以便推动固井技术的发展。我们应基于最新行业标准和理论研究成果，系统的总结固井施工经验，开发一套设计与分析内容丰富、功能齐全、适用广泛的同井设计与分析系统，能够更好满足固井现场施工需要，设计与分析水平，改善固井质量，促进固井技术的发展。

一、固井作业中的技术难题

1.水泥返高不够，不能按设计要求封隔地层

造成环空流速下降，影响顶替效率胶结质量差。下套管过程井漏可能造成卡套管事故，套管下不到设计深度。水泥环质量差层间油层、气层、水层互窜。水泥浆漏失到产层，污染产层，油气井失控。固井工程中发生井下漏失，大部分情况将导致固井失败或影响固井质量。在老油田开发后期，老油区发生固井漏失主要是因为人为产生地层裂缝。

2.水泥浆应用效率不高

在深水固井工程中，水泥浆的应用效率不高，可以主要分析为以下几种原因：

1）井身结构不合理，给套管居中处理带来难度。

2）对于表面较为松软的地层来说，在钻井时会受到高压砂层或者浅“一气”完流动的影响，影响井身结构，成流体的摩擦阻力加大，紊流顶替作用不易于实现。

3）在深水海底的表层，大多数是没有胶结的松软状态，再加上破压力与地层孔隙压力之间出现狭窄的“窗口”现象，难以实现紊流替或者分级梯度顶替。

4）因为套管结构比较复杂，所以在表层套管和井眼间的空隙较大，井下位置的空隙反而减小。

二、油田深层固井技术有效运用的建议

1. 提高水泥浆顶替效率的研究与应用

为了使环形空间的密封质量得到保证，首先需要考虑的是怎样使环空充满水泥浆。充满的过程，其实就是水泥浆驱替或钻井液的过程。水泥浆与钻井液的顶替质量应满足以下基本要求：①注水泥浆井段的环空空间，钻井液应全部被水顶替干净，无窜槽现象存在；②水泥浆返高和套管内水泥塞的高度应符合设计要求。有效地驱替钻井液，提高注水泥的顶替效率是清除钻井液窜槽、保证水泥胶结质量和水泥环密封效果的基本前提。经过国内外专家的研究发现影响注水泥顶替效率主要有如下几种因素：套管在井内的居中度；液体在环空间的流动状态；紊流时液体流过封隔层位所接触的时间；钻井液的触变性；钻井液与水泥浆的流变性能；水泥浆与钻井液的密度差。

2、确定合理顶替流速范围的原则

一个合理的顶替流速范围，应考虑该井如下几方况：①井眼的稳定性，是否有易漏、易塌等薄弱地层，这些层位对环空返速的限制情况，这些数据可根据邻井或区块的资料获得；②正常钻井过程中的环空返速情况；③裸眼井径变化情况及对返速的限制，如当裸眼井径变化较大，存在所谓的“大肚子”时，一般要求返速不能太大，以免进一步冲蚀井壁。同时“大肚子”段一般是很难达到紊流的；④套管居中度情况，当套管居中度太差时，环空返速不易太低；⑤井斜情况，当在大斜度或水平井套管注水泥时，环空返速不易太低；⑥泥浆泵与注水泥设备的工作能力。综合考虑上这些因素，就可以得到一个保证该井钻井正常的返速范围，由此再考虑进注入的前置液与水泥浆的性能与泥浆的差异，便能选定本次注水泥时，所应保持的环空返速范围的大小

3、有效运用深层固井气窜控制技术

气窜具有很大的危害性，应该对它高度重视，因为它可能导致井眼报废或形成严重的安全环保事故。深层固井与油层尾管固井中，要实现有效的防气窜，按照“压稳、居中、替净、封严”的要求，在水泥浆注替和凝结过程，必须保证浆柱当量压力与地层压力的平衡关系，做到水泥浆不漏，油气水不会因为水泥浆失重而造成窜流；清除和替净环空泥浆，使水泥浆的顶替效率和水泥环的胶结质量得到提高；提高水泥石的密封质量，无局部水槽、横向水带和窜槽现象等。深层固井，应采用多凝水泥浆柱结构，确保候凝过程中能维持气层段的液柱压力；深井超深井尾管作业中，因为悬挂器以上为钻井液，水泥浆柱短，上部钻井液能在水泥浆的候凝过程中维持向下传递压力。要求钻井液泥饼薄而韧；采取有效的套管扶正技术提高套管的居中度；采取水泥浆减阻剂改善水泥浆流变性，进行水泥浆流变学优化设计，提高水泥浆顶替效率和水泥浆胶结质量。4.优化水泥浆性能

为了让深水固井的作业环境得到改善，避免温度低、层流浅、全窗口窄等对工程造成的影响，必须选用低温早强、密度理的水泥浆体系。因此，有关深水固井工程中的水泥浆计，应满足以下特点：

1）控制水泥浆密度。

由于地层的破裂力相对较低，在深水作业环境下，为了达到固井目标，让固井作业中发生的各种问题或者水泥返高现象减少，应采取密度较低的水泥浆体系。

2）提高稳定性。关于水泥浆稳定性的影响因素，主要是自由水以及沉稳定性。如果出现自由水过多或者沉降稳定性较差的现象，则可能成测地层流体的窜流，不利于水泥的胶接强度，影响封固量。

3）减少过渡时间。如果过渡的时间长，将会增加窜流可能性，因此，应尽量减少过渡时间，以避免地层流体的侵入。

4）抗压强度大。在海底低温环境下，水泥石的强度变化随度将随着密度的降低而有所缓慢。因为深水固井工程的成本费用非常贵，如果一直延长作业时间，一定会增加造价压力。因此，泥石必须时间内符合抗压强度。

三、关于固井软件未来发展方向的认识

为了提高同井质量及降低固井成本，作者认为还需要对同井工程信息技术加强针对性的研究，重点在以下方面做好固并软件韵完善工作：

1）针对水平井、大位移井、热采井、小井眼井及深井超深井井固井丁程理论与技术开展系入的研究，优化与完善特殊井固井设计与分析技术，以满足现场特殊井井下设计与分析的需求。

2）对注水泥过程动态模拟与仿真技术研究进行加强，以便现场固井施工人员全面、直观地了解固井施工。

3）进一步开展固并参数采集技术、传输技术及控制技术研究，开发融固井并施工参数实时采集、实时与实时控制等功能于一体的同井施工实时监测与控制系统。

4）建立固井施工分析评价专家系统，以便加强固井施工分析评价技术研究，达到专家知识与经验共享的效果，为固井施工设计与施工提供有力保障。

参考文献

[1]陈红. 固井设计与分析系统的开发[J].石油天然气学报，2012（8）

[2]张立. 油田固井工程技术探析[J]石油化工，2013（9）

[3]宋海明. 深水固井工程的难点与解决对策[J]现代商贸工业，2012（7）