张航瑞

【摘 要】固井作业是石油钻井工程的最后一道工序，固井作业相关工作的质量直接影响了钻井工程整体的质量。本文从钻井液、水泥浆、地层岩性和钻研条件4个方面分析了影响石油固井质量的主要因素，提出了改进石油固井质量的措施并加以分析，对于推进我国石油开采行业发展进程有一定的借鉴作用。

【关键词】石油钻井工程;石油固井质量;影响因素;改进措施

1.影响石油固井质量的主要因素

（1）钻井液的影响

钻井液又称为钻孔冲洗液，是满足钻井工作需要而使用的各种循环流体的总称。钻井液的参数值对固井质量有着直接的影响。钻井液的切力和凝胶性能对顶替效率有直接的影响;钻井液的密度会影响浮力效应，当钻井液密度低于水泥浆密度时，差值越大浮力效应越强固井质量也越高，反之浮力效应不明显，固井质量就会下降;钻井液的粘度与其流动性有直接关系，粘度低的钻井液流动性强，顶替效率也较高;钻井液的失水量如果过高，会导致水泥石与底层之间的胶结力降低，从而降低固井质量。

（2）水泥浆的影响

水泥浆是固井作业中的固井工作液，水泥浆在套管与井壁之间注入，固化后变成水泥石将井壁与套管固结起来。水泥浆的注入方式和自身参数都和固井作业质量有直接的关系。注入水泥浆的密封长度应控制在800-1200米才能保证固井质量;注入水泥浆时的环空返速会对顶替效率有较大影响，普遍使用大排量和高环空返速的方法来提高固井质量，近年来也有人研究如何在低速环空返速的状态下保证固井质量;高密度水泥浆可以提高固井质量，水泥浆的密度和流量及钻井液浮力有关。

（3）地层岩性的影响

地层岩性是指固井水泥环周边的岩层孔隙度与渗透率。孔隙度与渗透率高会导致水凝固期间的水分丧失从而降低胶结程度，导致固井质量的下降，甚至出现钻井坍塌事故。地层岩性与温度和压力有关，在钻井作业初期岩层局部压力不大时不会对开采造成較大影响，但随着岩层局部运动导致压力增加就会出现渗水现象，最终降低胶结程度影响钻井的固井质量。因此固井作业要对岩层的地层岩性进行勘探考察，在开采过程中也要随时观测井内岩层压力来防止事故的发生。

（4）井眼条件的影响

井眼条件对固井作业的顶替效率和施工安全有直接的影响，在一些特殊井眼条件下固井作业的效率和安全是需要专门设计才能保证的。井眼的形状一般都是不规则的，在进行井眼条件研究时要关注井眼的规则程度和井壁是否相对光滑，井眼不规则和粗糙的井壁会影响水泥浆的胶结程度从而降低固井质量;井眼方向也影响固井质量，一般来说直径的套管居中度较高，水泥浆的流动阻力较小，定向井和水平井由于有井斜，套管居中度较低会增加水泥浆的流动阻力，从而降低顶替效率影响固井质量;环空间隙是指井眼与套管之间的间隙，环空间隙的大小会影响雷诺数从而影响水泥浆的流动效率，环空间隙小雷诺数就较小，流动阻力增大排量降低，会减少环空返速从而降低顶替效率。

2.提高固井质量的改进措施

根据影响固井作业质量的因素分析可知，在固井作业时要综合考虑钻井液、水泥浆、地层岩性和井眼条件等多项参数。要根据客观条件选择合适的材质和方案来提高固井作业质量，可以从以下几个方面来研究改进措施：

（1）钻井液的选择原则

钻井液的密度、切力、粘度等参数是在固井作业前进行有效配置从而提高固井质量的关键参数。钻井液的选择要以密度低、失水量小、切力弱和粘度低为标准。尽可能将密度控制在1.20g/cm³下，钻井液的切力要维持在0帕左右，粘度不应超过25s，失水量维持在5ml水平，这样可以保证固井优质率在80%以上甚至更高。钻井液的材质也是一个重要指标，应尽量选择渗透性能较差的钻井液从而降低泥饼对固井作业造成的影响。

（2）水泥浆的调配原则

水泥浆的密度设计是目前固井作业中一个比较困难的问题，应尽量在保证高密度的前提下，设计具有较高沉降稳定性、流动性以及相容性的水泥浆配置方案。具体的做法就是在高密度水泥浆配置过程中使用加重材料来提高其他性能。加重材料应选择与水泥材质相适应的颗粒力度材料，颗粒力度不宜过大，否则容易出现离析问题;颗粒力度过小又会提高水泥的粘稠度从而影响固井质量。

水泥浆调配要在各项参数要求的指导下进行设计，在此基础上还要坚持尽量少用水的原则。如果水泥浆调配作业中加入了过多的水，就会稀释加重剂从而提高使用量，水泥浆的硬度就会受到影响。

（3）降低地层因素的影响

针对地层岩性的影响，在进行固井作业时首先要做好勘探研究工作，确定当地地层岩性的特征。针对易漏地层应选用密度低、防漏的水泥浆，进行分级固井作业来提高固井质量。针对地层吸水性较强的情况，可以选择使用降失水剂来减少水泥浆失水量。对于腐蚀性较高的地层岩性，可以在水泥浆中加入防腐蚀剂、防气窜剂等来提高抗腐蚀性。对于一些特殊地层，如高压盐水层、盐岩层等，在进行固井作业时要设计盐水泥浆体系来提高胶结程度，保证固井质量和钻井安全。

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（作者单位：中国石油集团渤海钻探工程有限公司第二固井分公司）