水平井固井质量的影响因素及提升措施探讨

董大秋

（大庆钻探工程公司钻井生产技术服务一公司，黑龙江大庆163358）

近年来，随着国内外不断加大的原油需求，使得提高原油产量迫在眉睫，而水平井开发是其中的一个主要技术手段，也是各油田高度重视的技术手段。要想保证油井的使用寿命就必须提升水平井的固井质量，这就要从各种有效的保障措施出发来提升固井施工的优质率，使其符合设计要求。

1 影响水平井固井质量的因素分析

水平井固井质量的影响因素包括很多方面，主要包括：井身质量的影响、钻井液性能不达标、水泥浆和前置液指标不符合要求、固井施工不连续、下套管困难、套管难以居中、水泥浆顶替率低等。

1.1 井身质量

在水平井的施工过程中，由于目的层深度带有不确定性，就会导致油层的分布无法处于预定轨迹，因此在钻井过程中，需要相关人员进行现场技术指导，在分析实钻地层的基础上来调整轨迹，以此来保障油层的钻遇率，在这一过程中必然会引起实钻的井眼轨迹曲率变化较大。这一过程虽然实现了地质目的，但同时也使得钻井施工的风险变得更高，对于井身质量而言，更是无法保证其符合预期要求，这样就会影响到后期的固井质量。

1.2 钻井液的性能分析

部分施工单位处于追求利益最大化的目标，往往存在施工过程中各种钻井液处理剂加量不足，甚至是某些处理剂不添加，以此来追求节约成本，但这样的施工条件下，钻井液的流变参数、摩阻系数、含砂、失水以及密度等性能都不能满足设计需求，使得施工过程中出现较大的井径扩大率以及不规则的井眼，出现此类现象的井中，无法保障套管处于居中位置，导致固井质量不达标。

1.3 下套管的问题

水平井的井眼轨迹存在一定的特殊性，水平井下套管过程中会出现比常规井更大的摩擦阻力。尤其是在水平井段和大斜度井段中，井壁会受到套管较大的侧压力，因此加大了下套管过程中受到的摩擦阻力。与直井相比，为了保证套管居中，水平井下入套管需要更多的扶正器，这也极大地增加了套管下入的阻力。水平井的下套管过程会遇到很大的阻力，严重时无法下达到预定位置，而这样的现象会更明显地出现在浅层水平井中。在重力作用下，套管会出现偏心而更接近井壁下侧，在水平井段或是大斜度井段的套管更不容易实现居中。对于此类井，固井施工中，下井壁处的泥浆不可能完全被顶替干净，使得固井质量不达标。

1.4 前置液和水泥浆

在水平井施工中，钻进水平段或造斜段施工中通常会采用在钻井液中加入油性润滑物质，这样就会在井壁上形成油膜，油膜的存在会使得套管壁与井壁之间无法获得预期的水润界面，对胶结面的胶结强度和质量都会造成较大影响。从这一层面来分析，要想获得良好的固井质量，就需要采取合理的前置液来改善套管和井壁之间的润湿性能。

1.5 水泥浆性能

水泥浆性能主要包括高沉降稳定性、流变性、零析水低失水、短稠化和过渡时间、触变性。水平井固井过程中，稳定的水泥浆是保障实现各项性能的关键，特别是对于水平段和大斜度井段。不稳定的水泥浆体系会加大渗透率、降低顶部强度、形成较大的上下密度差且不能获得均质水泥环，出现油气水窜的情况。通常可通过添加固相惰性材料来保证其稳定性。流变性决定了其驱替能力和稳定性，通常会要求其有着15Pa左右的屈服值。在水平段施工过程中，水泥颗粒可能会在重力作用下出现沉淀而影响性能。过长的水泥浆稠化时间会导致较慢的强度发展，析出大量的自由水，这就要求将其过渡时间尽量控制在15min以下，力求直角稠化。良好的触变性能保证体系的稳定和性能，在失重状态下，水泥浆体系内的结构里能有效抵抗地层流体带来的侵蚀。

2 水平井固井质量的控制措施

2.1 井身质量的控制

通常情况下，对于井斜，直井段应小于3°，造斜点处应小于2°，对于水平位移在直井段应小于25m，造斜点应小于25m，对于最大全角变化率，直井段小于1.25°。对于水平井段，可通过现场着陆小组来对井眼轨迹进行确认，井眼轨迹要追求更加平滑，半靶高（A、B）应不低于0.5m，保障水平段长度以及位移都在设计值范围内。

2.2 钻井液性能的控制

在井斜角度超过45°以后，可将润石墨及极压润滑剂、防塔润滑剂和原油加入到钻井液中，根据实际情况进行补充，在达到水平段后加入原油，使其含量接近7%，为避免卡钻等情况，要对润滑剂及时补充；在到达目的层前使钻井液API失水≤5mL、HTHP失水≤15mL，同时应用超细碳酸钙来保护储层，提升钻进速度。保证振动筛，中、高速离心机、除泥器和除砂器的使用率在80%以上。在下套管和电测之前要对钻井液的流变性进行调整，同时辅助添加塑料小球封闭液，对斜井段的强度加固，保障下套管过程正常。

2.3 应用扶正器

在水平井固井中，下套管施工质量对于整体固井质量有着很大影响，主要可通过自旋转式刚性扶正器来保证其处于正中。对于不同形式的扶正器，都需要导流翼片能具有合适的螺旋角度和光洁度，才能达到旋转要求，也有助于下入套管，保持套管居中。

2.4 应用前置液和冲洗液

冲洗液和前置液的应用对于钻井液的稀释以及与水泥浆之间的隔离都有很好的促进作用。吸附在油水界面的前置液能有效改善油水界面的张力，降低原油的吸附力。应用冲洗液能有效降低钻井液的切力和粘度，从而改善顶替效果。隔离液必须保证不与水泥浆和钻井液出现不良反应，不然就不会出现界面流变性。

2.5 水泥浆性能

应用与水平井固井的水泥浆体系要保证具有低失水、零析水、直角稠化的特性，同时还要保证水泥浆具有良好的稳定性，避免出现水泥浆沉降现象，这样才能够保证水平井的固井质量。

3 结束语

水平井固井质量会受到诸多因素的影响，在实际的固井质量控制过程中，要保证水平井自身的井身质量，强化水平井钻井液管理，选用合适的套管扶正器，优化管串结构，保证套管居中，提高顶替效率，这样才能够保证水平井固井质量。

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