固井技术助力油气勘探开发

□ 马占云

近日，中国石化石油工程技术研究院所承担的“863”计划课题“超深井高温高压复杂条件下固井技术研究”取得显著成果。该课题研制开发了适合超深井固井的抗高温水泥浆外加剂，成功研制出了国内首台可以模拟高温高压条件的水泥石长期性能检测仪器。提出了防止硫化氢和二氧化碳腐蚀的水泥浆体系，同时研制成功抗温达200摄氏度适合超深井固井的防腐蚀系列配套特种尾管固井工具及固井技术工艺措施，在川东北、普光、塔河油田等区块固井质量合格率达到100%。

石油工程技术研究院副院长、石油工程专家曾义金指出，近年来，我国石油需求呈刚性增长，石油对外依存度已逼近警戒线，而国内40%的剩余油气资源处于深部，海外合作区块油气藏也较多处于深层。因此，解决石油深层钻井、固井的有关技术难题，加快深层油气勘探开发研究，成为增加我国石油产量、解决目前能源危机的一项重要措施。

密切跟踪固井技术发展

曾义金介绍，超深井高温高压复杂条件下固井技术研究一直是跟踪研究的课题，近几年来国内外在油井水泥外加剂、固井工艺技术、固井工具及附件、固井设计模拟与分析软件、水泥浆顶替技术、注水泥设备等方面的进展十分迅速。目前已普遍采用注水泥设备向操作自动化、密度控制精确化、大能量和大功率方向发展，复杂的地层固井技术日趋完善。固井计算机模拟、仿真与监控技术提高了固井方案设计、现场施工的准确性、针对性和科学性，钻井技术的发展也带动了小井眼固井、水平井固井、分支井固井和大位移固井等特殊工艺井固井技术的进步。

曾义金说，10多年前，针对国外固井技术的发展趋向，研究人员一直致力于机械注氮泡沫水泥浆固井技术研究，研制开发了相应的外加剂、计算机控制系统及配套现场施工工艺技术。在借鉴国外化学发泡经验的基础上，开展了新型泡沫水泥浆固井技术研究。通过稳泡剂使之形成稳定且相互独立的泡沫水泥浆，极大地简化了施工设备和工艺，在长庆、胜利、辽河等油田应用中取得了满意的效果。同时，对环空气(水)窜的形成原因、影响因素气窜的物理过程、预测方法及防气窜水泥浆体系做了大量的研究工作，先后研究开发了膨胀水泥、延缓胶凝水泥、触变水泥、可压缩水泥和非渗透胶乳水泥等多种防窜水泥体系，在现场应用中效果也十分显著。

德州大陆架公司固井技术产品质量及可靠性已接近国外产品，在国内已基本取代进口产品。图为海外公司工作人员参观大陆架公司产品。 马占云 供图

固井的每个环节都是关键

“固井是一门综合艺术，任何环节都没有轻重之分。”曾义金说，以钻井液转化水泥浆(MTC)固井技术为例，这项技术是在泥浆中加入可水化的材料，使钻井液在一定条件下转变成具有一定强度的固井液。目前，国内外多数采用高炉矿渣作为水硬性材料替代波特兰水泥。正是由于该技术有利于提高固井质量，尤其是有助于改善第二界面胶结质量，自80年代研究应用以来，一度在固井界引起极大的关注，被认为是传统固井作业的一次革命。

随着石油工业的发展，深井、超深井、水平井、分支井、大位移井逐年增加。同时,对老区块、薄油藏的挖潜也越来越普遍。为适应水平井、大位移井固井要求，减小下套管摩阻，相继研制开发了滚珠式刚性扶正器、井下启动刚性扶正器、套管漂浮接箍等，这些对固井的成功都起着举足轻重的作用。

随着实践的积累，对固井的要求也日益提高。工程院德州大陆架公司经多年攻关，研制出水泥浆膨胀的长裸眼封隔器，取代注水泥作业。为解决长裸眼易漏失井尾管固井问题，尾管悬挂器液压式分级箍联合作业工艺及相配套的特殊胶塞系统应运而生。保证了施工的连续性。

要想固好一口井，水泥浆顶替技术也是固井中关键的一环。曾义金说，在无法实现紊流的条件下采用有效层流固井技术效果较好。针对深井不规则井眼水泥浆顶替效率低的技术问题，通过理论分析制定出不同井径的紊流和塞流的水泥浆流变性能实施方案。结合套管居中、井眼处理、冲洗液和隔离液技术，解决了探井井眼不规则的固井问题。

曾义金在分析了国内外固井技术后指出，工程院德州大陆架公司研究开发的系列化的尾管悬挂器、双级注水泥器、套管扶正器、套管卡箍、套管外封隔器、内管注水泥器、水泥头及浮箍、浮鞋等附件，基本满足了现场固井技术要求。质量及可靠性已接近国外产品，在国内已基本取代进口产品。其中，水平井尾管固井送球器为国内首创。

加大非常规固井技术研发力度

当谈到固井技术的前景，曾义金满怀信心地说，固井技术是随着钻井技术的进步而发展的，目前，固井材料、油井水泥外加剂及其工艺技术都提升到一个新的高度，不断推出的新工艺、新技术、新材料，基本适应了油田勘探开发的日益需求。尤其近10年，固井技术在深井、超深井的进展十分明显,形成了系列配套的固井工具及固井工艺技术措施。

同时他又指出，固井技术任重道远,对新型固井外加剂及水泥浆体系、新型固井完井工具、复杂条件下深井、超深井固井技术、防气窜固井技术、复杂压力体系调整井固井技术和防腐蚀固井技术等研究与开发还要加大力度，随着油气勘探开发深入和科技的进步，固井技术也将不断地推进、丰富和完善。