吴起采油厂低密度固井方法研究

摘 要：固井是钻井与完井工程的重要组成部分，具有成本高，风险大，影响深远等特点。低密度固井往往存在于长裸眼井段固井中，具有井壁不稳定，垮塌、掉块、缩径，“糖葫芦”现象严重，环空间隙小，注替排量低，顶替效率差等特点。作者结合自己在吴起采油厂的实践工作经验，提出了低密度固井主要遇到的难题，提出了相应的改进措施。

关键词：低密度固井；问题；措施

中图分类号：TE25 文献标识码：A

吴起采油厂所在的陕北吴起地区属于鄂尔多斯盆地陕北斜坡构造，属于低压低渗透油藏，而且上部泥岩和砂岩层易塌易漏。通过对采油厂的开况进行分析，在钻井过程中经常发生井漏现象，对固井稳压作业、水泥浆返高造成了比较大的困难。加之，当地洛河层的承压能力比较低，使用常规的水泥浆技术很难保证水泥浆可以返出井口。因此，提高低密度固井质量就成为采油厂需要解决的重要难题。

1固井施工难点

与常规井相比，低压、易漏的长裸眼井往往会遇到更多的技术难题，一般主要有以下几个问题。

（1）井漏问题。在施工作业中，就气井而言，因为注水造成的地层压力异常和气层流体会使水泥发生侵害，水泥浆要返高至地面，封固段会比较长，上下温差比较大，当环空水泥浆液柱压力大于地层承压能力时，就会发生漏失现象。

（2）低密度水泥问题。在固井作业中，采取低密度水泥浆固井可以有效降低环空液柱压力，但是，对于充填型低密度水泥浆或者是漂珠低密度水泥浆，其抗压能力相对较低，很容易因为使用不当而无法满足油气层改造的要求。尤其是在一些地层压力很低的探井中，在钻进时会经常伴随着井漏，而在固井时也会不可避免地发生井漏，因此，解决固井作业中水泥浆漏失下返高不够以及失重问题，成为保证固井质量的重要难题。

（3）长裸眼问题。如果裸眼段比较长，就会导致在封固井段时需要投入大量的水泥，延长固井施工时间；同时，在低压易漏层的影响下，很难做到大排量注替水泥浆，使施工的风险和难度加大。如果使用常规的水泥浆体系，施工压力会大大增加固井的风险，增大的环空液柱压力可能会使地层发生压漏，使水泥将返高受到影响。如果采用低密度水泥浆，则对低密度水泥浆密度和工艺会提出更高的要求。

（4）顶替效率问题。水泥浆的稳定性和流变性是成反比的，即，如果水泥浆的流变性比较好，顶替效率高，那么其稳定性则会降低。在长裸眼井段，因为多个地层和多套压力体系的存在，使井径呈现不规则变化，井眼呈“大肚子”状，在钻井液滞留区域，水泥浆的顶替效果不会很彻底；同时，由于低压易漏层的原因，导致施工排量不能太大，难以形成紊流顶替。

2提高低密度固井质量的措施

2.1平衡压力固井技术

平衡压力固井技术的目的是为了实现高效顶替，使整体压力得到平衡。即在注、替水泥浆的过程中，在保证高效顶替的情况下，通过一定的技术使井下固井流体所形成的环空动液柱压力低于地层的破裂压力，而且，当水泥浆已经置替到相应的环空井段，在水泥浆失重和凝固的情况下，环空液柱压力依旧要大于储层压力，从而对地层的油、气、水窜现象进行控制。

在进行平衡压力固井设计时，需要对地层孔隙和破裂压力进行确定，因此，地层压力剖面就显得非常重要，必须要保证其精确可靠性。采用平衡压力固井技术，最重要的是保证水泥浆在注替过程中的环空动液柱压力处于漏失压力和孔隙压力之间，避免发生窜漏现象。在进行水泥浆候凝失重时，需要结合水泥浆性能，采用一定的工艺来压稳气层，并通过在顶替过程中设计合理的流变参数，实现对环空钻井液的高效置换。

2.2井眼施工措施

（1）通井。通井的目的在于井壁扩划、破除台肩、消除井壁阻点，在作业时，要考虑摩阻变化，对摩阻和遇阻吨位进行区分，不要猛提猛放，防止出现阻卡现象。当在重点和复杂井段无法顺利通井时，可以进行划眼，并上下提放钻柱，消除井壁阻点。在设计通井钻具结构时要充分考虑到井眼轨迹和入井管柱的特殊性。

（2）钻井液性能。促使井壁形成致密和薄而韧的滤饼，是提高固井质量的重要保障。在固井前，需要对钻井液的性能进行优化调整，其黏度、触变性和初终切力是影响固井质量的重要因素。进行钻井液调整和优化时，在保证原钻井液的沉降稳定性和抑制性的同时，可以使用磺化系列处理剂调节，适当提高其PH值，使聚合物钻井液的黏切得到降低，使其胶凝结构发生破坏，避免在顶替过程中出现高压憋泵现象，提高顶替效率和界面的胶结质量。

2.3前置液的设计

研究证明，偏心环空内不同间隙处的流速和流态会因为套管偏心度的增加而发生变化，其中宽窄间隙的流苏差可以达到几十倍。这种情况下，当宽间隙内的液体已经达到紊流时，而窄间隙内的液体却很可能才到达作流层。因此，当水泥浆对钻井液进行顶替时，由于套管偏心度的影响，导致窄环空间隙的钻井液依旧停留在原来的位置，造成钻井液窜槽和环形空间的密封质量变差。所以，为了避免水泥浆界面与偏心环空钻井发生接触，应当使用足量的隔离液来对窄间隙环空的钻井液进行有效驱除。

2.4防窜技术

一般认为，固井后环空气窜的主要原因是由水泥浆候凝时的失重引起的。本文从水泥浆体系和工程工艺措施的角度来进行防窜技术研究。从压力平衡角度来分析，在水泥浆凝结时，只要保证水泥浆静液柱压力大于下部气层的压力，就可以防止环空气窜的形成，因此，可以采用多级固井和尾管悬挂固井技术，即通过减少水泥浆柱长度，对返高进行限制，从而使水泥浆柱压力损失得到降低。也可以采用环空加回压技术，即在完成注水泥作业后，对环控进行加压，使环空中的液柱压力大于气层的压力，避免发生气窜。此外，还可以通过增加水泥浆和钻井液的密度，在水泥浆在顶替到位后，使气层压力受到水泥浆和钻井液的液柱作用，避免气窜的发生，但是该措施只有在浆柱压力大于地层破裂压力且地层破裂压力较大时才可以使用。

结语

选择合适的固井工艺，是提高固井质量的关键，在提高低密度固井质量时，在平衡压力固井的同时，配备相应的固井工艺，提高顶替效率和候凝效果。

参考文献

[1]杨建波，邓建民，黎泽寒等.低速注水泥过程中密度差对顶替效率的影响[J].石油钻探技术，2007，35（05）.

[2]张兴国，许树谦，苏洪生等.泥浆触变性对顶替效率的影响[J].西部探矿工程，2005（01）.