韩光辉

（大庆钻探工程公司钻技一公司 黑龙江大庆 163000）

石油固井在石油钻井工程中占据重要的地位，在石油开采工程中也发挥着重要作用。因此，在石油固井作业进行时，相关管理部门要给予高度重视，结合实际情况制定科学合理的工程规划，将其贯彻于工程的全部，奠定开采工作基础，提高工程质量

1 石油固井中影响因素

（1）钻井液性能

在石油固井作业中，钻井液对其施工进程的影响非常重大，甚至直接影响工程质量。由于钻井液在密度、黏度和失水等方面具有不稳定性，所以在石油固井作业进行时，会有很多不定因素发生。固井质量在很大程度上受浮力效应的影响，因此，在钻井液的选择上，有尤其注重钻井液的密度方面，选择密度较低的钻井液，在钻井液的切力方面，根据实际情况适当降低，这样可以维持施工过程中失水量和黏度的稳定，保证石油固井的质量。表1为钻井液体系选择要求。

表1 钻井液体系选择

（2）水泥浆性能

作为影响石油固井质量的关键因素，水泥浆的质量能够对石油固井的质量产生很大影响。在石油开采过程中，油田位置表层涂层的硬度在很大程度上取决于水泥浆的密度及其性能。例如，低密度的水泥浆在应用时，由于其较高的含水量会使多余的水渗透到土层中，从而对土层的坚硬度造成破坏，给石油固井作业造成负面影响；水泥浆的流速也会对工程产生影响，过快的流速会造成材料分层，较慢的流速会提高作业的难度[2]。

2 提高石油固井质量的优化对策

（1）做好井眼准备

井眼准备是其它工序顺利施工的关键，常见的井眼准备方法包括下列几个步骤：首先要保证井眼中循环处理干净和洗井充分化，尽量不更改原钻具；电测量后通井需要使用短期下钻方法，以保证井眼的稳定性和通畅性；在调整钻井液性能后用较大排量进行循环化洗井，控制井内流体的净切力和屈服系数，尽可能避免垮塌、漏失和沉沙状况发生；注意加入润滑材料在水平段或斜井段的钻井液内，对扭矩和摩阻进行削弱，令后续的套管作业更为顺利方便。

（2）提高水泥浆质量

石油固井质量的重要相关因素为水泥浆的质量，其质量能够对石油固井的质量产生很大影响。由于低密度的水泥浆在应用时，由于其较高的含水量会使多余的水渗透到土层中，从而对土层的坚硬度造成破坏，给石油固井作业造成负面影响。水平井注水泥作业普遍采用的是A级和G级水泥。从水泥的常规性能检测数据（表2）来看，A级和G级水泥存在着大量的游离液。若水平井段的水泥浆存在大量游离液，则游离液聚积于井眼上侧，并形成一条水带而影响固井质量。这条水带在水平井开采过程中，将为分层开采造成较大困难。因此，水平井固井水泥浆游离液必须控制为零；其次，水平井固井时水泥浆的失水需控制得更低，大量文献介绍水泥浆失水应控制在5mL以内，这样有利于提高水平井的固井质量。

表2 A级水泥和G级水泥常规物理性能检测数据

提升水泥浆质量的方法包括以下几个方面：

1）高沉降稳定性

水泥浆体系稳定性在水平井固井当中是影响水平井性能的关键因素，其数值会影响到其他性能的实现效应，特别是在斜度较大的井段和水平井段，水泥浆体系欠稳定化将会导致泥浆存在上下密度差不均一、渗透率过大进而导致上部强度不理想，难以形成均质水泥环，造成油气水窜。控制水泥浆产生固相颗粒的沉降，密度差不大于0.02g/cm3的标准。配制的水泥浆进行垂直状态下的沉降试验，被测定的立方体分上中下测定，静置2h测得密度差不大于0.02g/cm3。

2）零析水低失水性

在水平段，水泥浆注入井内后，由于重力的作用难以保持原有的稳定性，水泥颗粒易在套管的下部沉淀，水泥浆性能受到破坏，游离液析出，易在高边形成游离液通道。水平井固井要求水泥浆达到游离液为零的标准。零游离液的水泥浆，可使水平段环空上端积水带控制到最小。设计时应采用新方法测定游离液：模拟井下条件，满足需要的井下循环温度与压力，倾斜至45°状态，静止2h进行游离液的测定；高温高压的水泥浆失水量应控制在小于40mL/30min的范围内。

3）良好的流变性

在需要注入水泥的常规场合，通常是需要通过调节水泥浆的配比，达到降低屈服值和降低胶凝强度的目的，以期实现流变性能的改善，以获取更为优秀的顶替效率。另一方面，在实施适用于水平井的水泥浆设计过程中，为让水泥浆的稳定性与驱替能力更加理想，一般要求水泥浆具有一定的屈服值，一般控制在15Pa左右。

4）短稠化时间与短过渡时间。

水泥浆应有直角稠化曲线并要求从凝结到硬化的时间应最短。若水泥浆稠化消耗时间过久，会导致水泥浆的强度发展更加缓慢化，游离液析出情况将会更加严重。故水泥浆在调整时需要确保施工安全，并以此为前提，降低水泥浆的过渡所需时长，尽可能控制在15分钟之内以达到直角稠化的最优效果。

（3）提高顶替效率

在钻井过程完成之后可观察到井眼环空内部有钻井液的填充，在随意的一个间隙当中，注入水泥顶替部分是从中间向各个层面扩散的。若顶替动力与阻力形成了力学平衡，水泥浆与钻井液逐步稳定下来形成固定驱替范围，则会产生由于钻井液产生的滞留层。对这种沉积在套管壁和井壁的滞留层进行控制和清除是一个必要步骤，主要为了防范水泥固化后，墙壁面产生微小裂缝，确保固井质量。在水泥浆对前置液或钻井液起到顶替作用时，界面常见形态分为三种，包括稳态、失稳和钻井液窜槽。为确保注入水泥后顶替界面具有稳定性，控制环形孔隙的延伸长度，减弱水泥浆与钻井液的混合掺杂状况，尽可能防止滞留钻井液的生成，可强化顶替效率。注入水泥稳定顶替界面其首要研究目的是依据井眼环空现场状况对水泥浆与钻井液的参数性能合理调节，确定顶替排量，让稳态更加持久。

（4）选用合适固井工具

1）套管扶正器：对固井中的摩阻进行有效控制，对水平段窄边缘环空段水泥浆顶替效应有一定的改善。其应用范围如下所示：①启动力弱，且具有高度复位能力；②摩阻较小且可耐受较高的冲击；③不影响套管柱旋转。常用的有弓形弹簧扶正器和旋流刚性扶正器，斜井段与水平段均选用刚性旋流扶正器，每二根套管装备一个，也可与弓形弹簧扶正器交替使用，保证套管居中度达到67%以上。

2）紊流器：紊流器上有螺旋叶片，它的作用是强迫钻井液形成漩涡流，以提高钻井液在通过环空窄边时的顶替效率。紊流器的使用使固井管柱的居中度得到了极大幅度的提升。

（5）保证钻井液性能

由于在石油固井作业中，钻井液对其施工进程的影响非常重大，甚至可以直接对工程质量产生影响，且钻井液在密度、黏度和失水等方面具有不稳定性。所以在进行固井建设之前，选择钻井液方面，要注意结合实际情况，选取最适合石油开采工作的钻井液，通常情况下，密度较低、失水量小、黏度低的钻井液会更适合石油固井工作，但还是要根据实际情况进行配比，特殊情况特事特办。在钻井液性能方面，要采用科学的手段进行提高。

3 结束语

在石油固井作业中，钻井液对其施工进程的影响非常重大，甚至直接影响工程质量。在面对高强度、高难度的石油固井工作时，要结合实际情况，采取提高水泥浆质量、提高人工作业质量、保证钻井液性能、提高地层承压能力的方法，为石油开采工作创造出良好的外部环境，提供人才和技术支持，保证石油固井作业的顺利进行，提高石油固井工程的施工质量。