浅谈致密油水平井固井技术难点

浅谈致密油水平井固井技术难点
发布时间：2022-12-19T06:19:35.292Z 来源：《科学与技术》2022年第16期作者：李锐杰刘宁泽杨棋翔
[导读] 为保证致密油水平井固井质量，提高大型压裂增产改造的需要。

通过分析致密油水平井固井技术难点，从套管安全下入、套管居中、强化施工工艺、优选水泥浆体系和保证井眼质量等几个方面对提高致密油水平井固井质量进行了多方面论述。

李锐杰刘宁泽杨棋翔
（渤海钻探工程公司有限公司第一固井分公司）
摘要：为保证致密油水平井固井质量，提高大型压裂增产改造的需要。

通过分析致密油水平井固井技术难点，从套管安全下入、套管居中、强化施工工艺、优选水泥浆体系和保证井眼质量等几个方面对提高致密油水平井固井质量进行了多方面论述。

关键词：致密油水平井；固井技术难点；技术应对方法
致密油藏具有地层压力低、地层渗透率低和单井产量低的特点，应用常规的直井进行开发成本高，经济效益低。

近年来为了有效开发动用致密油藏，应用水平井钻井技术配合大型体积压裂技术进行整体开发动用，这也对致密油水平井的固井质量提出了更高的要求，因此需要详细分析致密油水平井固井技术难点，才能制定出相应的提高固井质量的对策。

1 致密油水平井固井技术难点分析
1.1固井套管下入难度大
难度比较大固井的套管如何顺利地经过弯曲井段进入到水平段中，是钻井工程设计中的一项非常关键的内容，在钻井井眼轨迹设计的过程中要充分的考虑，但是在实际的钻井施工过程中，由于地质要求油层的钻遇率，必然要进行井眼轨迹的一次或者多次的调整，造成下套管过程中井壁与套管之间摩擦阻力非常大，使套管下难以下到预定的位置。

1.2 套管在井筒内不居中
水平井的自身特点就是井斜角的存在，而且到水平段的时候井斜角都达到90°左右，因此在下固井套管的时候，由于套管本身存在重量，在重力的作用下会使套管贴近下井壁，在水平段中的套管更会躺在下井壁上，造成套管与井筒之间的环空间隙不均匀，套管不能居中，影响固井的水泥胶结质量。

1.3 顶替效率差
在水平井的水平段环空顶替过程中，常常会发生指进效应，这种指进效应会随着水泥浆顶替排量的增大而逐渐增大，这种效应会使水平井段的顶替不彻底而影响到水泥浆的胶结质量。

尤其是在水平位移比较大的水平井中这种指进效应更加凸显，随着顶替时间的逐渐延长，造成水泥浆和钻井液之间出现混浆的情况，是顶替过程中的压力升高。

另外造成顶替不彻底的原因就是斜井段和水平段下井壁会有钻屑和钻井液中的固相颗粒沉积，使顶替不彻底。

1.4 对固井应用的水泥浆性能要求比较高
在套管自身重量和重力的双重作用下, 应用于水泥平固井的水泥浆在大位移水平段的位置会出沿着井眼径线方向自由沉降, 使水泥浆中的水泥颗粒呈现不均匀分布，如果所应用的水泥浆体系性能不够优良，沉降稳定性也达不到施工要求，那么就会出现大位移水平段的位置处水泥环胶结强度不好, 进而使整个的固井质量变差，难以满足后期大型体积压裂增产改造的需要。

1.5 井眼质量差
在致密油水平井钻井施工中，由于致密油藏在地层中分布不够连续，油层还比较薄，因此为了最大限度地增加砂岩的钻遇率，就必须随时根据地质导向情况进行井眼轨迹的调整，造成井眼质量差，而且有些井段还会出现井径扩大率比较大，井眼不规则的情况，影响固井施工质量。

2 致密油固井技术应对
2.1 套管下入技术
2.1.1 井眼清洁技术
要想保证固井套管能够顺利地下入到预定的位置，首先就要搞好井眼的清洁。

要想做好井眼清洁，从完钻以后到测井，以及测井完成后，下套管之前都需要进行通井作业，在通井过程中对于有阻卡的井段要反复进行冲、划，使井眼足够畅通，在通井钻具进行下入的时候，根据不同井段的特点，可以采取应用大排量分井段循环，并且进行必要的短起下钻作业，使井眼质量变得更加的规则，这样才能使堆积在井
壁的岩屑床得到破坏。

在通井下钻顺利到达井底之后，采用大排量充分地进行钻井液循环，直到泥浆振动筛上没有岩屑返出才能停止循环，进行起钻作业。

对于一些通井过程中阻卡严重，摩阻与扭矩非常大的井要打入玻璃微珠，来降低摩阻，保证固井套管的安全下入。

2.1.2 模拟通井技术
为了保证套管能够顺利、安全地下入到预定的位置，除了进行井眼净化以外，还要根据所下入套管串的刚性情况进行模拟通井作业。

采用1只工具通井：牙轮钻头+通井工具+原钻具组合；2 只工具通井：牙轮钻头+127mm加重钻杆（1根）+通井工具+127mm加重钻杆（3根）+通井工具+原钻具组合；3只工具通井：牙轮钻头+127mm加重钻杆（1根）+通井工具+127mm加重钻杆（3根）+通井工具+127mm加重钻杆（3根）+通井工具+原钻具组合。

2.1.3 漂浮下套管技术
漂浮固井技术是在套管串中连接 1~2 个漂浮接箍，使漂浮接箍上、下的套管水眼内形成临时隔离。

漂浮接箍以下的套管柱内不灌钻井液或灌低密度的液体。

其目的是增加漂浮接箍以下套管串的浮力，降低对井壁的正压力，使其在下套管过程中处于漂浮状态，水平段套管产生的浮力克服部分自重，降低套管下入摩擦阻力。

漂浮接箍以上的套管串中正常灌注钻井液。

其目的是增加套管柱重量，提高漂浮接箍以上套管串的轴向力，从而达到顺利下套管的目的。

2.2 套管居中技术
由于井眼轨迹的限制，在套管串下入的过程中会产生弯曲变形，这种弯曲变形直接影响了套管的居中程度，而固井质量的好坏与套管串的居中程度又密切相关，大量研究表明，套管串居中程度越差，那么顶替效率也就越低，这样就会导致固井质量差。

所以在固井作业的时候要想保证固井质量，就必须提高套管的居中度，而提高套管的居中度需要套管扶正器来实现。

在下套管时，套管扶正器安放的距离越小，无疑套管的居中度就越高。

但是，套管扶正器加得越密，下套管时工序越复杂，并且容易造成井下复杂情况。

因此需要对管串结构进行优化，合理地确定出扶正器的安放位置和数量。

通过室内研究与计算确定了半刚性扶正器和弹性扶正器这2种扶正器，在使用的过程中对于井斜角小于30°的井段每3根套管加1只弹性扶正器，井斜角在30°~80°之间的时候每2根套管加1只扶正器(弹性扶正器与半刚性扶正器交替使用)，在井斜角大于80°的井段每一根套管加放1只半刚性扶正器，这样可以保证套管串的居中度大于67%，从而很好的保证固井质量。

2.3优化顶替排量技术
在进行致密油水平井固井施工的时候，不仅要使套管串居中，还要在施工的时候交替使用不同排量进行顶替，这样才能有效地提高顶替效率，也就是说在注入的隔离液和注入的水泥浆在返出套管底角的时候，在保证水泥浆密度的前提下提高注灰排量。

2.4 优选高性能水泥浆
在不断试验的基础上，开发出了适应致密油水平井固井的水泥浆体系，该体系具有零析水、低失水、高早强、短过渡、低渗透等优点。

通过大量的复合对比试验，优选出G级水泥、膨胀剂、降失水剂、缓凝剂、减阻剂等性能优良的水泥及外加剂。

2.5 井眼轨迹精确控制
为了保证井眼质量，避免井眼轨迹突变，在现场施工的时候，对井眼轨迹要进行精确控制，严格按照设计要求进行造斜施工，使井眼轨迹尽量平滑，有利于套管的安全下入。

3 结束语
在致密油水平井固井施工中，影响固井质量的因素比较多，不仅有地质方面的因素，也有工程和施工工艺方面的因素，要想保证致密油水平井固井质量良好，就必须针对每口致密油水平井进行系统分析，对固井施工技术措施和施工工艺进行细化，这样才能有效保证致密油水平井固井质量。

参考文献：
[1] 刘文宇，.致密油水平井固井技术探讨[J].长江大学学报，2014（13）.。