提高水泥漿固井性能技術研究
工程技術
作者：程鵬至 戴毅
【摘 要】固井施工是鑽井完井過程中一項極其重要的施工環節，其屬於一次性工程，即使施工中出現問題，一般無法補救，固井質量的好壞直接影響著後續工藝的有序進展，甚至影響該井的順利投產和使用壽命。本文通過分析水泥漿固井質量的影響因素，總結歸納出提高水泥漿固井質量的工藝技術，為固井施工提供了可借鑒的依據和寶貴經驗。
【關鍵詞】水泥漿；固井；影響；質量；研究
一、影響固井質量的因素
1.地層因素的影響。油層底水，油水同層破壞水泥環的正常膠結進程，極大的影響了油層段固井質量。新鑽井多位於老油區，由於長期注水開采以及部分老井套管破損，造成了地層情況的變化，固井時當水泥漿就位後地層水容易進入井眼環空，侵入水泥漿體內。井網密、井距小，且相鄰井組注采狀況情況複雜，注、采層位壓力傳遞敏感，層間相互幹擾嚴重，鑽進過程中產生壓力波動，循環出的鑽井液常常受到地下原油的汙染，井筒壁油汙多，影響著第二界麵的膠結質量。
2.水泥漿性能的影響。在水泥漿被泵入環空的初期，隨著水泥漿中由於水化形成膠凝強度以及水泥漿的體積收縮，環空靜液壓力開始下降，到了初凝前後環空靜液壓力將降到等高水柱靜壓值，為地層流體將進入環空提供可能。水泥初凝後，“失重”過程加快，到終凝後，環空靜液壓力降為零，甚至負值，相當環空水泥環完全被“懸掛”，此時，防竄主要依賴水泥漿膠凝結構自身的阻力，阻止地層流體進入環空。因此，當水泥漿從初凝至終凝這個階段，是地層流體侵入環空的最薄弱環節。這一階段也稱為過渡時間，過渡時間越短，即達到防竄的水泥漿膠凝強度所需時間就越短，當然如能實現直角稠化則效果更好。水泥漿向地層失水會引起水泥漿的體積損失，失水量越大，水泥石的體積收縮越嚴重。因為體積損失與壓力損失成正比，使得竄流可能性增大。另外，水泥漿水化收縮會在第一、第二膠結界麵形成微環隙，在水泥環內部形成裂縫，影響膠結質量。
3.套管居中度的影響。流變學和水動力學證明在偏心環空中水泥漿頂替過程極易發生竄槽，窄邊間隙小，液體流動阻力大，流速小，易滯留鑽井液，反之寬邊間隙大，液體流動阻力小，流速高，水泥漿易發生竄槽。因此，套管居中問題直接關係到固井質量的好壞。扶正器安裝位置不合理，個數過少，尤其是在調整更新定向井的造斜段，如不注意扶正器的合理加放，更會導致套管的居中度偏低，為接下來的固井施工留下了隱患。
4.井徑不規則的影響。由於地層岩性不穩定，井眼條件差，受鑽井液衝蝕嚴重，井徑不規則，直羅組易坍塌，坍塌後形成大肚子井眼和狗腿井眼，致使頂替效率過低，封固質量難以保證。
5.施工管理的影響。現場管理不到位，對於很多技術環節和要求不能及時的貫徹和落實，為了片麵的追求鑽速和進尺，減少施工時間，降低成本，往往不按正常程序進行。如：固井前不對鑽井液的性能進行必要調整，下套管前不進行必要的通井，固井前不循環鑽井液或者循環時間過短。導致不能消除鑽井液在窄間隙、井壁上的滯留範圍，有效降低泥餅厚度，從而大大降低了頂替效率，影響固井質量。在設備配備方麵，固井用水準備不夠充足，導致施工用水中斷或供水排量小，施工不連續，不能實現水泥漿大排量頂替，使水泥漿在環空中上返速度過低，達不到設計中的紊流要求，大大降低了頂替效率，這些環節都會影響固井質量。
二、提高固井質量的技術研究
1.水泥漿體係的研究和優選。在井底溫度壓力條件下應使水泥漿低失水，因此可以減小水泥漿凝固過程中的體積收縮，保持一個較高的環空靜壓力，且體係內部具備網狀結構，這樣就具有了較高的內聚力，能夠阻止地層水竄入環空空間。具有微膨脹性，以便能夠彌補水泥漿由於水化造成的體積收縮，微裂隙、微裂縫，減小由於“失重”現象對水泥石膠結的影響，在一定程度上改善界麵的膠結情況。初終凝過渡時間短，實現地層流體侵入界麵前水泥漿快速膠結，且具強觸變性。針對底水油藏特點，底水活躍，井淺井底溫度低，采用綜合固井技術。即采用雙凝水泥漿體係：用低溫早強降失水水泥漿封固油層，用粉煤灰低密度水泥漿封固上部井段 。在稠化時間上設計成當油層段水泥漿已經終凝，而上部二凝水泥漿體係還沒有稠化，能夠繼續給油層施加壓力，減小水泥漿“失重”現象可能導致的地層水進入環空。粉煤灰水泥漿首先進入井眼，由於流動性好，具有衝洗、淨化井眼的效果，為封固油層的水泥漿封固油層創造了較好的條件。