提高水平井固井质量的技术探讨

张汝权

（长庆油田超低渗透油藏第一项目部，陕西 西安 710200）

一、水平井固井过程中的技术难点分析

水平井固井的目的是在套管与井壁之间形成均匀完整且封隔良好的水泥环，而且水平井井眼的几何形状不同于直井，水平井井斜较大，下井后的套管串在管柱结构、自重、井眼率和井径扩大率等因素的影响下，管柱串必然会发生变形，导致在不同的井的深处套管下入难和套管不居中的问题。另外，为了提高水平井的固井质量，水泥浆的失水情况需要控制得很低，而且如果水平井段的水泥浆有析水现象，析水聚集在井眼的上侧而形成一条水带，这条水带在水平井的开采过程中会为分层开采防水和防砂造成很大困难，从而影响到固井质量。

二、对于水平井固井时套管下入和套管居中的技术研究

1 井眼的准备

从完井电测到下管套前，用原钻具认真通井，下入过程分段大排量循环，循环过程中活动管柱，并结合短起下钻破坏岩屑床修整井壁，使井眼更规则，套管到底后充分循环两周左右，以强化控固设备的使用，确保陈砂清除以达到净化井眼的目的；起钻前调整好钻井液的性能，提高流变性并适当降低动切力。然后在大斜度和水平段内打入塑料球，来降低摩擦，确保尾管的顺利下入。

2 下套管作业摩擦阻力的预测及检测技术的实施

在水平段钻井过程中，因为重力作用，钻屑会沉积在井眼下并累积成较厚的岩屑床，若不清除干净，这条岩屑床将使井眼缩小并增大下放的摩擦阻力，而对于摩擦阻力，水平井完井管柱产生的最大侧向力在造斜段至增斜终点。摩阻系数的确定是摩擦阻力计算与分析的基础，摩阻系数的大小与实测井口载荷、泥浆的粘滞系数及井下异常情况等有关。下套管实际摩阻系数的计算一般通过最后一次电测通井后记录不同井深时的上提大钩悬重和下放井口大钩悬重，计算出摩擦阻力，反算得出摩阻系数，从而可以推算出下套管的预测摩擦阻力。然后将预测值和录井实测值作对比校核，以对比预测摩擦阻力与实测摩擦阻力存在的误差，便于修正摩阻系数，使预测的摩擦阻力值更接近真实值。按照以上方法预测的摩擦阻力应用于现场下套管作业能在一定程度上提高固井质量。

3 提高套管居中度的技术

套管居中度是影响固井顶替效率及封固质量最重要的因素之一，在实际套管作业中，要保证套管有67%的居中度才能保证水泥浆对钻井液的有效顶替。

（1）合理选用套管扶正器

合理选用套管扶正器不仅可以改善套管的居中度，还可以减少下套管的摩擦阻力，以保证套管安全快速到位。扶正器的选择很重要，既要选用刚性扶正器又要保证套管下入时不增大摩擦阻力，通过现场实际技术的验证，刚性螺旋滚轮扶正器的扶正条与轴线夹角为65度，具有比直条扶正器更为优越的地方，既能减少套管下入时的摩擦阻力又能提高水泥浆的顶替效率，而且不会堵塞井眼。另外，弓形弹性扶正器兼有刚性和弹性扶正器的优点，启动力小，扶正力大，直井段使用既能减少摩擦阻力而且能够有效保证套管居中。

（2）套管扶正器的安放位置选择

直井段采用弓形弹性扶正器时，每三根套管安放一只弓形弹性正器；造斜段选用刚性螺旋滚轮扶正器，每两根套管安放一只刚性螺旋滚轮扶正器；水平段选用刚性螺旋滚轮扶正器，每两根放一只或每根套管放一只，或者将螺旋滚轮扶正器和弓形弹性扶正器交替安放。这种安放方式能够保证套管的居中度达到67%以上。

（3）套管漂浮技术的应用

利用套管漂浮技术固井，在大斜度井段和水平段替入密度较低的液体，用清水作为替浆液，尽量提高环空和套管内流体的密度差，减少套管对扶正器的负荷，增加浮力，从而能够帮助套管有效居中，增加顶替效率。

三、对固井水泥浆技术的研究

1 保证水泥浆体系的稳定性技术

水平井固井中，水泥浆体系的稳定性直接关系到其他各种性能的实现，尤其在大斜度井段和水平段，水泥浆体系不稳定将导致浆体上下密度差较大、顶部强度降低、渗透率增大，而无法形成均质的水泥环，导致油气水窜。在实际的作业中，采用加入固相惰性材料的方法来控制析水和保证水泥浆体系的稳定性。另外，加入膨胀剂以避免水泥体积收缩，来提高水泥环胶结能力和水泥石的致密性，以提高水泥环封隔地层的作用。

2 保证良好的流变性的技术措施

在进行水平井水泥浆设计时，将水泥浆的屈服值控制在15帕左右，才能保证水泥浆有良好的稳定性和驱替能力，从而使水泥浆具有良好的流变性能。

3 降低水泥浆析水，提高其沉降稳定性

用高效降滤失剂可有效将水泥浆失水控制在50毫升左右，也可以保证水泥浆良好的流动性；在水泥浆内加入超细颗粒微硅、增强剂和膨胀剂，可以进一步控制水泥浆失水，析水也更接近于0。水平井固井要求水泥浆自由水小于0.5%，接近于0的程度，尽量接近零析水。

4 缩短水泥浆的稠化时间和过渡时间

在进行水泥浆设计时，在保证施工安全的前提下尽量减少水泥浆的稠化时间和过渡时间，一般控制在15分钟以内，以追求实现“直角”稠化，防止油气水窜。

结语

综上所述，为了切实提高水平井固井质量需要注意以下几点：首先，良好的井眼准备和钻井液性能是水平井固井成功的前提条件，也是保证水平井固井质量的关键因素；其次，下套管摩擦阻力的成功预测、扶正器的合理选择和正确安放技术，是使套管顺利下入、套管居中和提高水平井水泥浆顶替效率的关键技术因素；第三，使用高沉降稳定性、良好的流变性、低析水和良好的触变性的水泥浆体系，避免了由于水泥体积收缩和在上侧井壁形成游离水通道的问题，是提高水泥浆固井质量的关键。这些技术的综合使用，在很大程度上提高了水平井的固井质量，为油田事业的可持续发展提供了可靠的技术保障。

[1]刘宏梁.提高水平井固井质量配套技术研究与应用[J].

[2]郑志刚，杨红利.提高水平井固井质量的几点认识[J].内蒙古石油化工，2009（23）.