提高长封固井段固井质量措施初探.docx

提高长封固井段固井质量措施初探第一章绪论固井是油、气井建井过程中的一个重要环节。固井工程包括下套管和注水泥两个生产过程。下套管就是在已经钻成的井眼中按规定深度下入一定直径、由某种或几种不同钢级及壁厚的套管组成的套管柱。注水泥就是在地面上将水泥浆通过套管栓注入到井眼与套管柱之间的环形空间中的过程。水泥将套管柱与井壁岩石牢固地固结在一起，可以将油、气、水层及复杂层位封固起来以利于进一步地钻进或开采。固井的科技定义是，井壁筒沉到井底找正操平后，通过管路向井壁筒外侧与井帮之间的环形空间注入相对密度大于泥浆的胶凝状浆液，将泥浆自下而上地置换出来并固结井壁筒的作业。固井的目的是将套管固定在井内，把水和其他流体从井内替出。在钻井作业中一般至少要有两次固井（生产井），多至4～5次固井（深探井）。最上面的固井是表层套管固井，它起的是“泥浆通路，油气门户”的作用。在下一次开钻之前，表层套管上要装防喷器预防井喷。防喷器之上要装泥浆导管，是钻井液返回泥浆池的通路。钻井过程中往往要下技术套管固井，它起的是“巩固后方，安全探路”的作用。固井主要包括三步：（1）下套管：套管有不同的尺寸和钢级。表层固井通常使用20～133/8英寸的套管，多数是采用钢级低的“J”级套管。技术套管通常使用133/8～7英寸的套管，采用的钢级较高。油层套管固井通常使用7～5英寸的套管，钢级强度与技术套管相同。根据用途、地层预测压力和套管下入深度设计套管的强度，确定套管的使用壁厚，钢级和丝扣类型。套管与钻杆不同，是一次性下入的管材，没有加厚部分，长度没有严格规定。为保证固井质量和顺利地下入套管，要做套管柱的结构设计。（2）注水泥注水泥是套管下入井后的关键工序，其作用是将套管和井壁的环形空间封固起来，以封隔油气水层，使套管成为油气通向井中的通道。套管下完后，立即接通循环管线和注水泥管线，做好注水泥前的准备工作。首先要开泵循环钻井液，因套管与井壁的间隙较小，利用高的上返速度冲击井壁上的泥饼，同时调整钻井液的性能，直到循环泵压稳定为止。在这期间，固井泵的启动，供灰、供水、混浆、吸浆等工作都应准备就绪。在水泥浆注入套管之前，要泵入一定量的前置液，用来隔离钻井液和水泥浆，以避免混浆。而且隔离液返出套管后，也起到清洗环形空间的作用。水泥浆的顶替速度要根据井下的情况而定。如无特殊情况应采用高速紊流顶替。但在地层破裂压力低的情况下，只能采用低速顶替。（3）井口安装和套管试压下套管注水泥之后，在水泥凝固期间就要安装井口。表层套管的顶端要安套管头的壳体。各层套管的顶端都挂在套管头内，套管头主要用来支撑技术套管和油层套管的重量，这对固井水泥未返至地面尤为重要。套管头还用来密封套管间的环形空间，防止压力互窜。套管头还是防喷器、油管头的过渡连接。陆地上使用的套管头上还有两个侧口，可以进行补挤水泥、监控井况。注平衡液等作业。套管试压是检查固井质量的重要组成部分。安装好套管头和接好防喷器及防喷管线后，要做套管头密封的耐压力检查，和与防喷器联接的密封试压。探套管内水泥塞后要做套管柱的压力检验，钻穿套管鞋2~3米后（技术套管）要做地层压裂试验。生产井要做水泥环的质量检验，用声波探测水泥环与套管和井壁的胶结情况。固井质量的全部指标合格后，才能进入到下一个作业程序。随着油田勘探开发一体化钻井逐步向深层迈进，一些特殊要求的开发井正逐年增多，一次性封固800～1500m的长封固段固井正在成为目前多数油田勘探开发的热点技术。突出的技术难点主要表现为“地层承压能力低、封固段长、注入量大、作业时间长、施工压力高”。因此，提高固井质量是长封固井段固井的重点也是难点。本课题将对如何提高长封固井段固井质量的措施进行初步的讨论。第二章影响长封固井段固井质量的因素及难点分析有人认为，影响固井质量的因素有井身质量、井身结构、钻井液性能、水泥浆体系、固井现场施工等。根据固井作业的施工顺序，也可以把影响固井质量的因素分为两类。一类是影响顶替效率的因素，另一类是影响候凝效果的因素。有些因素是通过其他因素间接影响固井质量的。因此，弄清哪些是直接因素，哪些是间接因素是非常重要，可以有效的提高固井质量，下面讨论一下影响长封固井段固井质量的一些因素。3.1地层特性地层特性是影响水泥环第二界面胶结质量的一个重要因素，特别是在比较活跃的水层、油层井段，水泥浆凝固过程中地层流体对其进行侵污，从而影响了水泥石与地层的胶结强度。另外，对于高渗透率油气水层，水泥浆在稠化过程中容易失去自由水，造成水泥浆粉化，体积减小并形成微间隙，从而影响固井质量。3.2水泥浆性能水泥浆性能对固井质量起着关键性的作用，包括水泥浆失水量、水泥浆密度和水泥浆流变性。水泥浆的失水量过大，会造成水泥凝固时自由水渗入地层，使水泥浆体积减小，从而影响固井质量。特别在中、高渗地层这种影响会更加明显。