油田固井工程技术的研发基础

时间：2015-12-20 23:24:50 所属分类：天然气工业 浏览量:

固井技术对于油田油井寿命和资源保护起至关重要的作用。是通过在井壁和套管中的环空部位注入水泥浆实际保护油井为目标的工程技术。随着钻井技术的进一步提高，为固井工程提出了新的要求，下面笔者就油田深层固井和超稠油浅井固井工程技术的应用谈几点看法。

　固井技术对于油田油井寿命和资源保护起至关重要的作用。是通过在井壁和套管中的环空部位注入水泥浆实际保护油井为目标的工程技术。随着钻井技术的进一步提高，为固井工程提出了新的要求，下面笔者就油田深层固井和超稠油浅井固井工程技术的应用谈几点看法。
　　一、油田深层固井技术探析
　　1.深层固井的难度分析
　　地层压力和地质情况对油田深层固井技术的实际运用会产生较大的影响，归纳起来，油田深层固井技术需要攻克的难关具体表现为下述几个方面：相对较高的泵压影响固井的正常施工。异常复杂的地质环境也增加了地层垮塌的几率和防窜的难度。较低的水泥浆抗高温水平。过高的井下二氧化碳含量在气窜作用下腐蚀套管。自身结构的不足不仅增加了配套工作的困难程度，而且套管风险出现的几率也会显著提升，降低施工稳定性。
　　2.油田深层固井技术有效运用的建议
　　第一，有效运用深层固井顶替工艺。一般而言，塞流与层流清除低边滞留的沉积钻屑与钻井液的实际效果要在一定程度上逊色于固井液在环空的紊流顶替作用，这主要是因为深层固井中套管居中度不佳。但是笔者单位几乎不可能实现水泥浆的紊流顶替，因为施工过程中对于水泥浆稳定的指标要求使得水泥浆必然会比较稠；然而利用调节前置液性能的方式来实现前置液在环空的紊流作用是具有很高的可行性的，也正是基于上述考虑，为了能够在更高程度上提升深层固井的顶替效率，则有必要高效驱替水平段与斜井段低窄边钻屑。
　　第二，严格控制水泥浆性能指标。对于深层固井而言，它对水泥浆的性能指标要求几乎可以用苛刻来形容，例如，应用于深层固井的水泥浆必须要具备抗高温、直角稠化、高早强、零析水、低失水等性能，而且，这些性能指标必须要同时具备，否则便会影响正常施工。需要重点指出的是，析水性能是对深层固井水泥浆最为严格的要求，它要求水泥浆能够在高温环境下具有非常好的稳定性，坚决避免出现水泥浆在候凝过程中形成自由水带和油气水窜通道的问题。具体要求是水泥浆能够在高温环境下。依照这样的性能标准配置的水泥浆非常稠，要求地面设备具备相应的配置能力。
　　第三，有效运用塑性水泥浆。采用以改性纤维和活性微粒为主要材料的早强增塑剂，能提高塑性水泥体系石抗冲击能力，增强水泥石弹塑性，满足小间隙油层套管的后期作业要求。
　　第四，有效运用深层固井气窜控制技术。气窜具有较大的危害性，可能导致井眼报废或形成严重的安全环保事故，应引起高度重视。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，油气水不因水泥浆失重而造成窜流问题；清除和替净环空泥浆，提高水泥浆的顶替效率和水泥环的胶结质量；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，由于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。
　　二、超稠油浅井固井工艺技术
　　针对超稠油浅井固井难点问题，笔者单位从水泥体系、水泥浆密度设计、环空浆柱压力设计，井眼准备，固井工艺等方面入手，经多年的研究和实践，总结出一套行之有效的固井配套技术。
　　1.选用低失水、短过渡、微膨胀、沉降稳定性好的优质水泥浆体系
　　超稠油浅井固井首先急需解决低温防窜问题，因此必须设计低温早强短过渡沉降稳定性好的水泥浆体系。经多年研究，优选出低温降失水剂HN-100。HN-100是不渗透剂和早强性膨胀剂的混合物，它一方面在地层滤失中可形成不渗透膜；另一方面该种水泥浆体系具有一定的早强性和微膨胀性，水泥石体积不收缩，可以明显提高水泥浆的早期强度和缩短过渡时间，同时提高水泥浆的沉降稳定性，在水泥浆从液态到固态的转变过程中保持一定的浆柱压力，阻止地层流体窜入水泥浆，具有良好的防窜能力。
　　2.固井前对周边注、采井采取一定范围内的停采、停注方法
　　在总结经验教训基础上，笔者单位采取在钻开油层前半朋至固完井三天后的时间内，新钻井周围二百米范围内的井必须停止注汽，若周围井处于焖井期，必须在排液一段时间，地层泄压后方能钻开油气层，防止钻井过程中发生井涌、井喷。
　　3.固井施工中的防涌措施
　　由于长期注气开发，地下压力紊乱，并且在九十至一百二十米存在气顶油层，在钻井过程中经常会发生井涌。从现场施工看：一些区块钻井液密度低于每立方米一点四二克压不住井、而钻井液密度高于每立方米一点四五克就可能发生井漏，压力窗口小于零点九。因此，在这些区块钻井和固井时，必须搞好防喷及其它安全措施，并严格控制环空液柱压力在压力窗口之内，既能压稳高压层又不至于发生井漏。固井施工时笔者单位取消了清水冲洗液，采用低密度水泥浆作冲洗液，通过平衡压力计算确定各种密度的水泥浆用量，进行合理的浆柱结构设计，确保冲洗液对封固段井壁的“冲刷”，同时，冲洗液进入环空后，仍能压稳高压地层而又不发生漏失。
　　4.固井施工中防漏措施
　　从钻井及固井施工看：发生钻井液或水泥浆漏失主要集中在：一是表层套管鞋处；二是目的层上部、渗透性良好的砂层段。固井施工中笔者单位采取了如下防漏措施：下套管前对漏失层段进行堵漏。在钻井过程中发生过井漏的稠油浅井，在下套管前通井时，对漏层进行堵漏，提高地层的承压能力；注水泥浆期间防漏措施。为确保固井施工中水泥浆不发生漏失，上部封固井段采用低密度水泥浆，下部采用密度为每立方米一点九克高密度水泥浆，确保环空最大液柱压力大于地层压力而小于地层的漏失压力。另外，漂珠是一种较好的低密度材料，颗粒直径为四十至三百流明，壁厚为直径的百分之五至三十，密度为零点六至零点七克每升。因其密度低、颗粒小且呈空心状，易被吸附在微裂缝隙处，其对上部封固段具有一定的堵漏功能。
　　三、结束语
　　综上，笔者就油田深层固井和超稠油浅井固井两种较为复杂的固井工程技术的应用谈几点看法。在油田的开采过程中，固井技术对于油田油井寿命和资源保护起至关重要的作用。希望笔者所谈能随着钻井技术的进一步提高，为固井工程技术的进步具有建设性意义。
　　参考文献
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