水平井固井的关键技术及应用 秦秋丽

水平井固井的关键技术及应用秦秋丽
摘要：随着石油的开采越来越困难，水平井钻井方法得到了非常广泛的应用，而保证水平井固井的质量是实现水平井低成本、高效率开采的最关键的基础，因此对水平井固井过程中关键的技术进行了探讨。

关键词：水平井；固定作业；技术研究
随着我国油田生产开采的不断进行，开采环境越来越差，很多油藏由于埋藏深度和储层物性不适合直井开采，就必须要采取水平井钻井进行开采才能降低生产成本，但是水平井在固井阶段会遇到下套管串难度大、钻井液驱替效率低、井眼状况差等一系列的问题。

由于这些问题的存在给水平井固井的质量以及施工效率造成了严重的影响，因此必须要加强对水平井固井技术的研究，不断提升我国水平井固井关键技术水平，这样才能充分保证水平井固井的顺利实施。

1水平井固井关键技术
1.1 井眼净化
要想保证套管顺利下入井下预定的位置就必须要充分做好井眼的净化工作。

因此下入套管前必须要按照相关规范的要求组织生产，而且进行比较严格的通井作业，并对水平井造斜段、水平井段、阻卡井段分别采取划和冲等相关措施来充分保障水平井相关井段的井眼通畅，在项目实施的过程中，可以结合实际情况采取分段大排量循环与短起下钻相结合的方式来进一步提升井眼的规则性，与此同时，这样做还能对井下堆积的岩屑床形成一定的破坏作用。

当钻头下至到井底后必须要加大钻井液的循环，从而保证振动筛上不能出现砂子，充分保证井下岩屑能够全部被钻井液携带到地面。

针对水平井的大斜度以及水平段可以在井眼内下入塑料球，这样就能有效降低套管在下入过程中的摩阻。

1.2 水平井固井套管设计
1.2.1 套管弯曲半径计算
一般情况下水平井的造斜段井眼曲率都比较高，要想保证顺利地下入套管就必须要对套管自身的管体所能允许的最大弯曲半径进行精确的计算，同时还应该保证套管的弯曲半径比井眼弯曲半径小，这样才能保证套管下入过程中的通畅。

1.2.2 套管下入过程中阻力预测监测
在水平井实际的钻井过程中，套管下入的过程主要会受到弯曲井段的局部阻力以及套管与井壁之间产生的摩擦阻力等两个部分的阻力。

水平井实际的全角变化率会对弯曲井段的局部阻力产生很大的影响，而水平井的全角变化率主要是由水平井的井眼状况来决定；而套管在下入的过程中与井壁之间产生的摩擦阻力主要是由两者之间的摩擦系数来决定。

影响摩阻
系数的因素有很多，井眼中形成的岩屑床、井下钻具出现的异常情况、钻具与井壁表面的实际情况、泥浆的阻滞作用都会导致套管在下入过程中摩阻系数的增加。

摩阻系数从本质上讲是一项综合性的系数，在实际的钻井施工过程中经常会通过最后一次电测通井过程中获取的不同井深情况下大钩下放以及上提过程中的悬重来进行摩擦阻力的计算，然后在通过采集钻井施工现场大钩负荷、井眼轨迹、钻井液密度等相关的参数来反向推演套管下入过程中与井壁之间产生的摩阻系数，并将该摩阻系数作为套管在下入过程中的摩阻系数预测值，然后将该预测值与套管入井作业过程中实际测试得到的摩阻进行分析对比后，对摩阻系数进行进一步的修正，提高了其准确性，这样就能对套管串顺利下入到预先设定的位置形成有效的指导。

2 配套技术措施研究应用
2.1 应用漂浮顶替固井技术
漂浮固井技术主要是在套管串结构中加入一个漂浮接箍，这样就可以利用漂
浮接箍与套管鞋内部的封闭空气或者密度较低的钻井液所产生的浮力作用来有效
减少套管在下入过程中所受到的摩擦阻力，从而实现顺利下入套管的目的。

该技
术工艺与传统的下套管工艺相比较不需要额外增加任何设备，对套管组合也没有
任何影响，在实际的应用过程中操作非常简单。

漂浮固井技术主要具备以下一些
特点：首先利用该技术可以有效增加井下扶正器的数量，这样就能进一步提升套
管的居中度；其次，能够有效提升下入扶正器的半径；再次，利用旋转自导式的
扶鞋能够对套管的下入形成更好的引导；最后，与该技术相配套的新型半刚性扶
正器能够有效减少套管在下落过程中受到的阻力以及侧向力。

2.2 冲洗液、隔离液技术的应用
通常情况下水平井都具备水平井段较长的特点，进一步提升水平井的固井质量，相关的技术人员通过研究，开发出了可以有效改善表面润滑性能的冲洗液以
及可以起到加重作用的隔离液。

这样，就可以充分结合不同钻井液具体的特征来
进行冲洗液和隔离液的匹配。

由于冲洗液具有失水性低的特点，因此其能够对水
平井壁上的泥饼形成有效的冲刷，将钻井液与水泥浆进行有效的隔离，从而进一
步提升了水泥浆的胶结质量。

在水平井固井过程中使用隔离液能够将水泥浆以及
钻井液进行有效的隔离，隔离也可以在水平井的井壁表面形成一层有效的保护层，这样就能对泥浆侵入油气层以及地层水形成了有效的隔离，对油气层以及地层水
形成了有效的保护，避免在水平井施工过程中出现地层水侵入和油气侵等状况。

3 固井水泥浆体系
3.1 水平井固井水泥浆体系优选
要想充分保证工程质量就必须要使用高质量的水泥浆体系。

由于水平井具有
一定的特殊性，因此，为了进一步提升水平井固体质量就必须要求水泥浆体系一
定要具备以下一些特征：①必须要充分保证水泥浆体系的顶替效果，要保证水泥浆体系实际的流动度超过22cm；②要最大程度地控制水泥浆体系的析水现象，
并保证水泥浆密度的稳定性；③为了避免泥页岩遇水出现水化膨胀现象，必须要充分保证体系的API失水小于50mL；④为了进一步提升水平井施工过程中的安
全性，避免在施工过程中出现油、气、水侵等现象，必须要对水泥浆的稠化时间
进行严格的控制，保证其始终处于合理的范围。

3.2 晶体微膨胀水泥浆综合性能控制为了进一步提升水平井固井质量，有效增加水泥浆体系的固相含量，同时也为了达到有效控制水泥浆体系的失水，可以向
水泥浆体系中加入适量的晶体微膨胀剂，晶体微膨胀剂能够有效避免水泥浆体系
出现收缩的现象，促使水泥浆体系出现微膨胀，进一步提升了水泥浆的胶结质量，这样，水泥浆在实际的应用过程中就能对地层进行有效的封堵。

4 结束语
目前，我国的水平井固井技术已经取得了巨大的进步，但是在实际的水平井
固井过程中还是会存在很多的问题，要想进一步提升水平井的固井质量，就必须
结合实际情况，对水平井固井关键技术在实际应用进行进一步研究，这样才能不
断提升我国的水平井固井技术水平。

参考文献：
[1] 杨智光.超薄油层阶梯水平井井眼轨迹控制与完井质量保障[C]//2016油气
田勘探与开发国际会议（2016 IFEDC）论文集（上册）.
[2] 童杰.塔里木油田碳酸盐探区固井质量过程控制的关键因素研究[D].西南石油大学,2016.。