针对国内外防气窜固井技术的分析

李慧（长城钻探工程有限公司测井公司，辽宁 盘锦 124011）

近年来我国经济水平快速提高，但是随之也带来了能源危机、环境污染等问题，这些问题中比较严重的一个就是能源安全问题，我国经济能否稳定发展，取决于能否完善的解决能源安全问题。在油气田开采中，运用防气窜固井技术能够有效提高开采效率。本文将就国内外防气窜固井技术展开探讨。

1 防气窜固井技术的必要性

在油气开采过程中，如果出现环空气窜，将会严重影响开采质量和效率。出现环空气窜的原因是水泥石和地层之间、套管和水泥石之间有空隙，或者是水泥浆窜槽和失重等其他原因。具体来说，在结束水泥注入后，水泥浆窜槽导致其无法承受大气压力或者是胶结质量降低，水泥石基体中混入了气体，对水泥石胶结强度产生了影响；同样的，在井壁和水泥之间或者水泥和套管之间同样可能混入气体而导致互窜，影响油气层测试评价的结果。比较严重的将会引起井口冒气、冒油，最终导致井喷事故，严重影响油气开采质量甚至工作人员的人身安全。因此我国也针对防气窜固井技术进行了研究分析。

2 防气窜固井技术

固井作业对于油气钻井工程来说至关重要，因为固井作业不仅能够将境内的水层、气体和油等隔离开来，达到保护油气层的效果，能够有效延长油气井的开采寿命，提高开采效果和油气质量。国内外专家学者在20世纪就针对油气井防窜固井技术开展了深入研究和探讨，时至今日，防气窜固井技术已经逐渐成熟并应用于油气开采项目中。

2.1 水泥浆体系

2.1.1 基本水泥

目前基本水泥主要有如下几种：低密度水泥、波特兰水泥、膨胀水泥、高铝水泥、微细波特兰水泥、微细水泥高炉渣混合物、微细波特兰水泥、高矿炉渣、高细度水泥、高矿炉渣和波特兰水泥混合物、微细高炉矿渣、酸溶水泥、合成树脂水泥等。随着新技术的不断出现，各种新型水泥也被研发出来，给新的固井技术研发带来很大帮助。

2.1.2 外加剂

油田开采需要用到大量化学剂，其中应用最多的就是外加剂，近年来随着国内外研究力度的增加，出现了许多新型外加剂，能够满足不同油田的需求，现今使用较多的外加剂有如下几种：膨胀剂、加重剂、促凝剂、防气窜剂、胶结增强剂、降失水剂、防漏剂等等。我国近年来也在大力研究新型固井外加剂，并且取得了很好的成绩。国外石油公司为了适应更大的密度范围和温度范围，研发了抗高温和抗盐性能都很好的降失水剂，例如Unfla通用降失水剂，由SCHLUMBERGER公司研制，和以往的外加剂相比，这种外加剂使用方便，能够满足不同井深的需求。如果要防止出现气窜问题，提高胶结强度，那么需要在外加剂中添加特殊材料。目前国内外还在研制弹性材料外加剂，添加了弹性材料，那么受到水泥凝固的外力时就会发生逆反应而抵消这种压力。为了解决油气田开采出现的气窜问题，外加剂是必需的物质保障。

2.2 压稳气层技术

2.2.1 MTC固井技术

MTC固井技术也就是Mudto Cement固井技术，主要是将可水化材料加入钻井液和外加剂中，这样就能形成一种固化物并具备一定强度。这种材料不需要很长的过渡时间，具备优良的流变性能，沉降稳定，膨胀小，滤失低，目前国外不适用波特兰水泥而是采用高炉矿渣作为硬性材料。运用MTC固井技术，能够有效改善固井质量，研究表明，部分油气井已经多年没有发生过事故。例如美国Rosita油气田，其中的九口井运用了这种固井技术，取得了令人满意的防气窜效果，水力压裂也未对其产生很大的影响。所以，我们应大力研究MTC固井技术的原理和力学性能，改善施工设备，将这项技术应用于其他领域。

2.2.2 环空加压技术

结束水泥注入作业后，要确保气层压力不大于油井环空的液柱压力，因此要给环空施加2兆帕到3兆帕的压力，施加压力后就能保证气层压力小于环空压力，也就不会发生环空气窜问题。环空加压技术出现时间和应用实践都较早，操作简便，成本不高，能够起到较好的防气窜效果，但是目前这项技术仍然存在缺陷，因此常常用作辅助技术。

3 防气窜固井技术面临的技术难题

3.1 腐蚀性气体含量高

在油气田深处，存在大量的酸性气体，例如二氧化硫和二氧化碳等，在湿度较大的环境中，会与空气中的氧气和水分发生反应，生成腐蚀性物质，影响水泥浆性能甚至损坏套管等其他设备。环境因素如温度、压力和湿度等将会让情况愈加复杂。

3.2 压力层系复杂

油气井深度一般不同，有些油气井需要穿过很多压力曾，由于压力系数不同，将会增加漏气问题出现的可能性，引发缩径、坍塌等问题。如果压力窗口面积较小，会让防漏带的设置和稳压工作带来一定困难。

4 结语

异常复杂的深层油井地质条件增大了钻井勘探的难度,同时也对防气窜固井技术提出了更高的要求。虽然目前国内外固井技术已取得了较大的成效,但为了适应油田勘测的需要,意味着固井材料、油井水泥和外加剂以及工艺技术等仍需要进一步的发展和完善。

[1]刘爱平.中国石油固井技术现状及发展趋势田测井技术（电子版）,2004,28：23一26.

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[3]朱礼平，廖忠会,刁素等.川西水平井水泥装防气窜评价方法田石油钻采工艺.