复杂地层固井技术存在的问题与研究探讨

侯婧

【摘  要】目前我国油田常规固井作业技术以及相对成熟，工程作业施工稳定性较高，但在复杂地层等非常规固井作业中，因固井质量不合格造成的各类施工质量问题的发生概率仍然较高，课题研究由此出发，基于我国复杂地层固井施工现状，从影响调整井?深井?超深井等三个角度对固井质量的相关问题进行了分析探讨，并基于研究结论提出优化策略，旨在为我国固井工程技术的研究提供必要借鉴?

【关键词】固井;非常规井;固井质量

固井作业是石油资源勘探开发中非常重要的一个环节，对石油资源开采会产生直接影响，在当前石油资源勘探开发不断深入的情况下，调整井?深井超深井?超高压井等非常规井越来越常见，针对这些非常规井的复杂地层固井技术在实际应用过程中还存在一些问题，因此，针对复杂地层固井技术在实际应用进行深入分析具有十分重要的现实意义?

1固井工程

固井是完井作业中重要的工程环节，通过向井下下入套管，并向井眼和套管之间注入水泥实现环形空间密封的施工作业?固井工程技术密集，需要多个学科技术支持的综合性工程项目，具有施工难度高?施工环节复杂?施工系统性强以及施工时间短等诸多特点，固井工程质量直接决定油井稳定性以及井内套管的使用寿命?是确保油田生产持续性和稳定性的重要工程项目?固井工程主要分为三个流程，分为套管下放?水泥注入以及井口安装?首先，下套管需要選择与钻井工程向适应匹配的尺寸以及材料，不同地层对钢管性能要求差异较大，其中表层固井一般使用20-133/8"套管，材质一般使用韧性和强度均较低的j级套管，技术套管对材料要求相对较高，需要使用更高强度材质的套管?伴随深度不断增加套管强度要求逐步加大，壁厚?丝扣类型也各不相同?在套管下放过程中需要对管柱结构设计进行合理性与适用性检验，确保固井质量和套管下放顺利?其次，水泥注入是完成套管施工后的施工工序，起到封闭环形空间，隔离油气水层的重要作用，让套管成为油气与地面采油设备的唯一连通通道?油井深度各不相同，浅井与超深井深度差值超过2000m，导致井下温度和压力伴随深度逐渐产生变化，不同深度的地层中土壤组成成分相差较大，因此要求固井水泥有着较宽的环境适应能力以及较高的抗高温?耐腐蚀能力?

2调整井固井存在问题分析

2.1促凝剂影响

当前我国大多数油田的调整井深度都处在1000～2500m的范围内，属于浅井，井下温度相对较低，经过循环后井眼温度通常能够维持在50℃左右?为了能充分保障固井的平衡压力，避免在固井作业过程中出现失重的现象，大多数情况下都会使用促凝剂?虽然一些促凝剂在使用后能够有效提升水泥石的早期强度，但是随着时间的不断推移，水泥石的强度会逐渐出现递减的情况，甚至一些水泥石在几个月之后其强度能够逐渐衰减到0，对固井质量会产生严重的影响?因此，必须要针对促凝剂进行深入分析?

2.2油井水泥自身存在问题

一些井下地层中本身就含有大量的硫酸盐?硫化氢等具有酸性腐蚀作用的介质，如果针对这部分井使用的是A级的非抗硫水泥固井会导致水泥石非常容易出现腐蚀问题，从而使得水泥石的强度逐步下降，严重影响了固井质量?在多年实践中人们发现将30%～40%的高炉矿渣加入到油井水泥中，能够有效提升水泥石的抗腐蚀性，而且随着时间的推移水泥石的强度也会逐渐增强?但是高炉矿渣本身的活性比较低，而且大多数情况下调整井的井温比较低，使得水泥石实现稠化的时间也比较长，不能满足平衡固井的实际需求?因此，应该加强对早凝性良好的矿渣水泥浆体系的研究，全面提升油井的寿命?

3深井?超深井固井技术存在问题

在目前油田勘探开发领域中深井钻完井一直都是一个重点问题，在钻井作业过程中，深度的不断增加会使得固井完井施工难度也增加，各种问题也逐步凸显出来，例如，水泥浆外加剂不具备良好的抗高温性能，井下温度?压力升高到一定程度的情况下会使水泥石逐渐变脆，水泥浆的流变性能也逐渐变差;在针对深井窄环空进行固井作业的过程中，水泥浆上返过程中由于环空间隙比较小，从而产生了较大的剪切力和摩阻，因此非常容易出现压漏地层的现象;在常规井的固井作业过程中非常容易在水泥浆凝固阶段出现失重现象，从而对固井质量形成严重影响?在实际的固井施工过程中，虽然在固井方案的合理性，水泥浆性能室内实验都做了大量工作，但是在实际固井施工的过程中仍然会出现稠化时间偏差?水泥石收缩率?游离液偏大等一些问题，从而使得固井质量很难得到保障?

4工艺弊端

4.1高温缓凝剂质量不过关

如前文所述，缓凝剂在高温下稳定性较差，最终造成了固井质量的下降，为了较少上述因素对固井质量的影响，我国逐步研发除了高温缓凝制剂，目前部分缓凝制剂的抗高温极限已经可以达到180℃，可以满足深井?超深井下使用的温度需求?但我国目前使用的高温抗凝剂对添加量十分敏感，如果使用剂量小于最佳使用量，会导致其失去作用甚至出现促凝的反作用?如果实际添加剂量大于最佳使用剂量会出现明显的缓凝过度问题，导致缓凝剂的整体容错率较低，使用精度要求极高，在实际的施工过程中掌控难度较大?

此外，目前我国使用的高温缓凝剂均有较强的吸附性，在融入水泥后，会改变水泥浆胶体的电荷，造成游离液比例的上升，水泥会出现体积收缩的现象，导致对地层的封隔作用降低，在实际的施工过程中难以实现质量的管控?

4.2钻井对固井质量的影响

钻井液在对钻井?完井?固井等施工质量都存在直接影响，因此我国钻井企业在施工过程中十分重视钻井液的性能与质量，并充分考量实际施工情况来进行钻井液的配置，确保钻井液性能可以全面符合施工的实际情况?但在深井以及超深井的施工过程中，经常会面临复杂的地质情况，地层跨层?漏层的发生概率均会伴随井深不断增加?因此在深井?超深井的钻井施工中不仅需要使用符合施工需求的钻井，还需要确保完井过程中钻井的实用性?在实际的施工过程中，一般会根据地层情况来提高钻井液密度和粘度从而减少地层垮塌现象的发生可能，也需要根据实际情况加入适当的润滑液，来提高套管下放的效率，但润滑剂会形成难以彻底清洗的油膜，对胶结面造成较大的影响，无法保障完井前固井施工的实际需求?

5未来固井材料技术的发展展望

目前我国油田已经探明的储层中，存在大量的裂缝性储层，总占比超过50%?裂缝性储层在钻井以及固井施工中容易出现易坍塌以及易渗漏现象，钻井和固井难度以及施工风险系数均较高?这对钻井以及固井施工中防水堵漏以及固定凝结材料有极高的需求，此外伴随石油资源的不断勘探和开发，生产井眼大小逐步缩减，小井眼井?侧钻井?分支井等数量不断普及，此类井对固井水泥的韧性以及抗腐蚀能力均有较高的需求，但许多深井?超深井?高压气井在调整井前需要使用大量的水泥晶体膨胀材料，低渗透油气藏的开发中也需要应用大量的高性能低密度的固井材料?因此，我国固井材料未来的发展方向是向着耐高温?抗腐蚀?高稳定性的方向不断发展，以此满足我国油气资源实际生产开发需要?

6结束语

综上所述，固井施工是一项具有较强复杂性的系统性工程，固井材料?固井工艺在其中发挥出了非常关键的作用，必须要对固井技术的应用给与高度重视，尤其针对复杂地层固井技术进行深入研究，这样才能充分保证固井质量?

参考文献：

[1]李德红，蒋新立，李明忠，等.调整井固井工艺技术研究进展[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2019，46（4）：30-36.

[2]齐奉忠，申瑞臣，刘英，等.国内固井技术现状问题及研究方向建议[J].钻采工艺，2004（2）：15-18.