影响水平井固井质量的因素与对策分析

邓家宇 陈杰

摘要：水平井固井质量的好坏直接关系到水平井的产油寿命，而水平井因其自身的施工工艺特点，与直井在固井工艺和技术上又有非常大的差别，造成固井质量优质率和合格率多年来一直都比较低，因此需要对水平井固井质量的影响因素进行深入、细致的分析，制定出相应的技术对策来提高水平井的固井质量。

关键词：水平井;固井质量;因素;对策

水平井钻井技术可以更好地提升产量、降低油气开发成本，在国内外得到了广泛的应用。水平井固井质量决定着井筒的使用年限，受到固井技术和施工能力方面的影响，水平井固井质量合格率都不理想，因此需要对水平井固井质量影响因素进行分析，制定出有效的措施来提升水平井固井质量。

1.影响水平井固井质量因素分析

1.1摩阻大、套管安全下入困难

水平井的水平段井斜角接近90°，有的甚至超过90°，呈现井眼轨迹上倾的情况，因此在水平井套管的下入过程中套管与井壁之间的摩擦阻力会非常大，影响套管的安全顺利下入。同时地层沉积过程中油层的发育方向和深度并非一成不变，因此水平井在钻井施工过程中为了保证最大限度地钻遇油层，必须根据地质导向的要求随时进行井眼轨迹的方向和深度上的调整，这种调整使井眼轨迹呈现波浪起伏状态，这不仅给钻井施工带来困难，同时也给固井施工带来非常大的困难，影响水平井套管串的安全下入和质量。

1.2套管不居中、顶替效率低

在水平井固井管串结构上，专家学者和广大科技人员从室内实验研究，到现场应用实践都做了很多研究工作，取得了一定的效果。但水平井由于井斜角的存在，套管串在井筒内的受力情况发生了非常大的变化，使套管串在重力方向上的受力不再是轴向的，而是径向的，特别是在水平段中，没有扶正器的套管几乎是躺在下井壁上的，导致套管串出现非常大的偏心，因此套管与下井壁之间的顶替效率就特别低，影响水平井水平段的固井质量。在增加了套管扶正器的管串结构中，由于扶正器的存在，会使套管居中度有一定的改善，但同时使套管的受力也发生了变化，特别是在井眼起伏、不规则的井段，套管的受力就难以应用理论计算来求得，因此这一时期的套管可能偏向井壁的任何一个方向，使偏向井壁的那一侧的顶替效率变低，甚至为零，影响水平井的固井质量。

1.3存在岩屑床、胶结质量差

水平井钻井中一个最大的安全隐患就是存在岩屑床，无论采取何种方式进行钻井施工，岩屑床都会存在，只不过岩屑床形成的厚度不同而已。岩屑床不仅对水平井钻井影响大，对水平井固井的影响也是非常大的，虽然在下套管固井之前已采取了一系列技术措施，如模拟套管串结构的通井、大排量洗井、在有阻卡井段进行充分划眼等等，但是仍然没有完全破坏岩屑床，这些没有被破坏携带出井筒的岩屑床和岩屑颗粒不仅影响水泥浆的顶替效率，同时还会影响水泥浆与井壁之间的胶结质量，影响水平井固井的质量。

2.提高水平井固井质量对策

2.1做好固井作业前的井眼准备工作

对水平井进行固井作业之前，需要做好充足的准备工作，需要对井眼进行处理，可以提高固井质量和成功率，是水平井固井最为关键的环节。井眼准确的情况将影响着套管串能否安全、顺利地下放到预定地层位置，决定着固井顶替效率能否达到设计要求，在进行井眼准备时采用如下多种措施。①应该采用设计软件来对管串结构进行设计，再进行模拟通井操作。一般情况下，需要结合不同水平井井眼的质量，采用不同的扶正器进行模拟通井操作，进行两次通井之后如果还达不到下放套管顺畅性的要求，需要开展第三次模拟通井作业，针对不畅通的井段进行多次的划眼作业，当井眼达到顺畅状态，就不会对下起钻造成卡阻。模拟通井完成之后需要对钻井液性能进行优化设计，采用较大排量的钻井液进行洗井，当振动筛内不会返出砂子时停止循环，进行起下钻施工作业。②在模拟通井过程中，还应该做好测定工作，需要对钻进液的循环周期进行测量，然后根据获取到的测量数据来确定井筒容积，可以进一步推算出需要注入的水泥浆总排量，为确定固井水泥浆使用量提供依据。③进行最后一次通井作业时，进行钻井液性能优化需要添加足够数量的润滑剂，可以保证套管下放时的施工作业安全，减小套管下放时与井壁的摩阻。也可以把空心塑料球加入到钻井液，从而减小套管下放的难度。

2.2套管串结构的改进和优化

套管串的结构是否科学合理，直接影响着套管能否安全下放和固井施工作业的顶替效率。对套管串结构进行优化和改进，需要确定相应的扶正品类型和使用数量，对不同扶正器相互间的距离进行优化和改进。使用的扶正器数量较多，可以更好地保证套管的居中度，但下入套管串时就会承受更大的摩阻。可以采用设计软件来对套管串结构进行改进，使套管居中的概率提高到70%左右，把套管串下入时形成的摩阻值控制在最小。具备施工条件的固井企业也可以采用漂浮接箍下入套管，可以更好地减轻套管下放的阻力，保证固井作业的安全性。

2.3对前置液进行优化设计

针对固井施工作业时采用的前置液，在进行前置液设计时需要满足以下多方面要求：①保证前置液具备较好的润滑性能，以很快的速度来使井壁处于湿润的状态，经过润湿处理后的裸眼井壁可以具备更好的亲水性，有利于与水泥浆进行良好地胶结。②需要保证前置液具备很好的触变性，还应该实现良好的悬浮性，保证使用性能的稳定，可以使岩屑颗粒处于悬浮状态。

2.4水泥浆优化设计

水泥浆可以实现固井套管和裸眼井壁的胶结，为油气生产建立起封闭的环形空间，为了更好地保证水平井固井施工质量，需要对水泥浆性能进行优化。水平井固井作业，需要水泥浆具备较好的稳定性，不可以形成较大的沉降，方可以保证水平井固井的施工质量。还需要水泥浆具备较好的流变性，从而为提升固井顶替效率创造条件。还应该保证水泥浆要具备零析水、低失水的性能，避免在井眼形成自由水通道，并且还要求水泥浆具备较好的直角稠化性能。

2.5固井工艺技术

在对水平井进行固井施工作业时，需要尽可能地缩短钻井液的静止时间，如果水泥浆不再从套管内上返，需要提高泥浆泵的排量，保证水泥浆可以达到紊流的速度。完成压胶塞操作之后，开泵顶替作业应该及时完成，还应该保证具备较好的连续性，防止出现U型管效应。需要在造斜井段和水平井段注入清水或轻质钻井液，可以有效提升套管上浮力。在垂直井段投入加重型的钻井液，可以减少顶替水泥浆作业时的压力，可以达到以大排量顶替作业的需求。

3.结束语

影响水平井固井质量的因素相当多，要根据不同的井眼质量情况，深入系统地分析每口水平井固井施工的难点，并结合水平井固井施工工藝技术情况，提前制定相应的技术对策，这样才能保证水平井固井质量，为延长水平井产油寿命周期奠定坚实的基础

参考文献

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[2]毕明哲.水平井固井质量影响因素及措施分析[J].化工管理，2019（12）：42.

渤海钻探工程有限公司第一固井公司