提升油气井固井施工质量的技术探究

王占峰

（大庆油田钻探工程公司钻技一公司，黑龙江 大庆 163000）

石油钻井技术本身就是一项复杂的系统工程，在实际施工过程中存在许多风险，它不仅给石油企业的发展带来一些隐患，而且容易造成经济损失，影响施工人员的生命健康。因此，本文深入分析当前固井施工过程中存在的问题，结合实际施工提出相应的改进措施。

1 固井施工作业的概念

固井施工的一般概念是用水泥浆来加固井壁和套管，形成水泥环保护钻井。水泥环具有一定的稳定性，能够更好的保证油井的使用寿命，在油田钻井过程中，施工固井是一项重要内容，钻井钻至一定深度后，下入套管，然后进行水泥加固，由于套管延伸深度不同，因此固井时间是不定的，固井施工完成后，才能继续钻完井作业。提高固井施工质量，是保证钻井生产有序、安全发展的重要前提和基础。同时，也是提高石油生产效率和水平的保证。

2 提升固井施工质量的意义

近年来，随着我国经济快速发展，石油勘探技术有了很大的提高和进步，突破了传统的小规模工业生产方式，转而依靠技术进步，提升勘探开发效益。技术的进步在一定程度上提升了开发的经济效益，但在实际钻完井过程中仍有很多事故发生。由于固井工艺复杂，容易受到内外因素的影响，导致施工质量较差，影响后续的射孔作业及油气井生产，同时也缩短了油气井生命周期。因此，提升固井施工质量具有重要意义。

3 加强固井施工质量的主要技术措施

3.1 钻井液转化固井液的固井技术

在固井技术中，通过添加高炉矿渣或水力材料对钻井液的原始配方进行优化。在固井技术方面，MTC固井方法提高了钻井液与固井液的配伍性，有效解决了常规固井液与钻井液的兼容性差的问题。通过对比普通油井水泥浆和固井液的性能发现，向固井液中加入添加剂可以提升其性能，并保障固井液具有较低的失水性、较好的稳定性。当前国内固井液技术有较大程度的提升，同时还可以很好地解决钻井液对环境造成的危害，在大庆油田固井施工中使用这种技术取得了很好的效果。

3.2 泡沫固井技术

泡沫固井可以采用以下两种方式，一是在水泥浆中加入化学剂，与氮气反应，同时加入泡沫稳定剂，使泡沫稳定均匀；另一种传统的发泡形式是水泥浆机械发泡，泡沫水泥浆的组成包括纯水污泥、氮气、泡沫稳定剂。现场施工过程中，通过水泥搅拌机，在纯浆中加入各种混合物，再将纯浆中的氮泵入发泡水泥浆中。泵入的氮量可以由计算机控制，并根据现场设计的水泥浆密度控制配比。泡沫水泥灌浆具有密度低的优点，低密度可以提高水泥浆的质量和效率，泡沫水泥浆粘度高，可替代不易流动的污泥，由于其可压缩性，可补偿水泥的重量损失，防止气窜，与以往的水泥浇灌相比，具有更好的高温韧性和稳定性，可用于深层水泥固井，其成本也非常低，经济成本降低了约30%。

3.3 水平井固井技术

水平井固井应考虑以下几个方面：控制、减少或消除游离水；环空必须尽可能保持清洁，套管居中度较好，水泥浆与钻井液配伍性好，地层压力和孔隙压力应尽量保持平衡，小井眼尽量采用AMPJ固井方法[1]。

3.4 欠平衡井固井技术

欠平衡井固井起步于20世纪50年代和70年代，鉴于当时的勘探和开发状况，把重点放在了高压、高渗透、高效油气田上，低压力、低渗透油气藏的研究较少。因此，这项技术并没有引起特别的重视，我国欠平衡井固井起步较晚。目前，在新疆、中原、大庆、大港等油田开展了欠平衡井固井试验，开发了欠平衡井固井技术。

4 石油固井中影响质量的主要因素

4.1 水泥浆

水泥浆是固井质量的关键因素，对快速凝固过程中泥浆分层沉降现象进行了研究。如果能在发生分层沉淀现象快速调整水泥浆性能，不会影响固井质量，否则会出现裂缝，严重影响固井质量，导致性能较差，实际效果达不到作业的预期。水泥浆的凝固速率主要受以下两个因素影响，即回流环的速度和密封段的长度。注浆过程中，环空返排速度对驱替效果有一定影响，为了保证固井质量，防渗段的长度范围一般在900～1300m之间，该长度范围能充分发挥水泥浆的作用，达到最佳的固井施工效果。

水泥浆性能包括水泥浆密度、流动性和失水率，提高水泥浆密度可以提高水泥浆的流速和流动性，如果注浆速度过快，容易造成水泥浆层状沉积，影响固井质量；如果注入速度过慢，会增加注入的难度；如果泥浆失水过多，过多的水会渗透到地层中，地层中的粘土矿物会吸水膨胀，间接影响固井质量。因此，为了保证固井质量，必须科学合理地控制水泥浆的密度、流动性和失水率。

4.2 地层岩性

固井的第二个界面是地层和水泥环，固井作业应注意特殊的岩性地层，确保地层岩性不会对固井施工质量造成影响。声成像速度会间接影响固井质量。吸水层的形成导致注入流体失水形成裂缝，在固井过程中存在坍塌的危险。因此，为了保证固井质量和稳定性，需要根据实际情况注意地层局部压力变化，尽量避免水平裂缝的形成。

4.3 钻井液

钻井液的性能对固井质量也有很大的影响，钻井液的密度、粘度和失水率是影响固井质量发生重大变化的原因，由于这些因素的不确定性，导致固井的质量受到影响。例如，当钻井液密度过低，发生浮力效应时，固井质量会发生相应的变化，为了有效地保证固井质量，必须控制钻井液密度，并将其保持在较低的范围内。切力越低，水分损失越小，固井质量越好[2]。

5 提升固井施工质量的措施研究

5.1 不断优化固井施工设计

固井施工的关键技术是下套管和注水泥两个过程，依据井身结构不同，优化设计不同的套管，如对表层套管、油层套管优化设计，达到预期的固井施工效果。通过对井筒情况的分析，优化设计固井水泥浆，对施工工序进行仔细的研究，确定最佳的水泥浆凝固时间，保证达到预期的固井施工质量。

5.2 加强固井施工质量监督管理

加强施工现场监督管理。由于固井技术的特殊性，可根据项目实际情况，采取科学合理的措施，从根本上提高水泥质量目标。因此，必须在固井现场制定有效的管理规章制度，有关人员必须按照规章制度开展工作，对固井施工现场的人员进行专项监督，建立安全生产责任制，确保所有施工人员按操作规范作业。

5.3 重视研发高质量的注水泥技术

在固井施工作业方面，应重视水泥泡沫技术的研究、开发和应用，更好地规划作业区内高压水泥管道的利用问题，提升注水泥效率。为提高水泥浆固结质量，采用压力封堵技术对管道进行有效封堵，解决了高压油气、水、泥浆固结中存在的问题，从而最大限度地减少对水泥凝结时间的影响，提高水泥环的性能，更好地提高胶结水泥的稳定性。合理、科学地选择和使用水泥材料，优化水泥浆体系，优化固井工艺，提高固井质量。特别是在长裸眼井段固井中，可以获得更好的安全性，固井环的长度可以预测和优化，预防水泥浆漏出，控制套管质量，提升固井效率，提高固井作业质量，提高钻完井作业水平[3]。

6 结束语

总之，固井在油气钻完井施工作业中起到承接前后施工的作用，对前起到稳固井壁的效果，对后续压裂施工及油气井生产具有重要意义。固井施工质量不仅影响油气井正常生产，还对油气井使用寿命影响较大。因此，必须加强对固井技术研究，针对不同井型、不同地质条件，采取针对性技术措施，优化固井设计，确保油气井固井质量符合要求，对于油田正常生产具有重要意义。