固井质量的影响因素及对策

固井质量的影响因素及对策

摘要:固井作业是一次性工程,如果出现失误一般难以补救,即使补救也无法达到封固合格,易造成一定经济损失。基于固井实践经验,找出了影响固井质量的主要因素,提出了通过作业前的充分准备工作,调配出性能优良的水泥浆体系,平衡注水泥,加强过程监督管理等措施提高固井质量。

关键词:固井质量水泥浆密度稠度失水量

1影响固井质量的主要因素

通常认为,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。通过多年对固井的跟踪分析,笔者认为,影响固井质量的主要因素有以下方面。

1.1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[1]。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。

1.2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。另外,水泥浆失水量大,在施工过程中不但会造成严重的施工蹩泵事故,而且在水泥浆经过油气层时,水泥浆滤液与水泥颗粒大量进入油气层,堵塞油气通道而污染油层。水泥浆密度直接反映了水灰比的大小,水泥石在固化过程中,只需要25%的水即可,而水灰比25%的水泥浆密度达到 2.3 g/cm3以上,固井无法泵入。为了满足固井要求,只能增大水灰比,但如果水泥浆密度过小,势必增大水分流失,从而影响固井质量[2]。水泥浆的流变性直接影响着顶替效率。实践证明,动切力大的流体对动切力小的流体具有较好的顶替效率;流动性差会增大泵入难度,增加施工危险性,而水泥浆流动性太好,容易使水泥分层沉淀,影响封固质量。

1.3水泥石的体积收缩

在水泥水化过程中,水泥熟料在与水发生化学反应后的产物其体积比水化前的总体积减小,纯水泥水化的体积收缩率可高达5%。如果不有效控制固井水泥浆的体积收缩,将不可避免地导致水泥石与套管、水泥石与井壁两个界面的胶结强

度降低,影响固井质量[3]。

2影响固井质量的关键环节

2.1作业前的准备工作

收集基本数据,如井眼条件、地层条件、钻井液性能、后期工况变化等。根据收集到的基本数据,确定为满足平衡注水泥、提高顶替效率、候凝过程中压稳、形成优质水泥环、良好界面胶结、适应后期工况变化、维持长期密封性能水泥浆、水泥石应该具备的性能。初步确定固井施工方案。平衡注水泥、提高顶替效率、候凝过程中压稳、形成良好的界面胶结密封能力、形成优质完整的水泥环。

2.2调配出性能优良的水泥浆体系

水泥石的力学、热学、化学性能满足后期工况变化的需要,流变性能满足平衡注水泥、提高顶替效率的需要,防窜性能满足候凝过程中压稳的需要,稳定性满足形成优质水泥环的需要,稠化时间满足安全施工的需要,强度满足支撑、保护套管的需要,水泥石的力学、热学、化学性能适应后期工况的变化并维持长期有效的密封性能。此外,水泥浆还应该具有良好的综合工程性能。

2.3平衡注水泥

在压稳地层流体而不压漏薄弱地层的条件下将水泥浆顺利注入井内。在窄安全压力窗口或小间隙的井内,这一工作尤为重要。

2.4顶替效率

顶替效率不高是固井质量不好的直接原因。因此,应通过各种措施尽可能提高顶替效率。

2.5候凝过程中压稳

在水泥浆凝结过程中,一旦不能压稳地层流体,发生地层流体窜槽,就无法形成优质、完整的水泥环。因此应用各种辅助手段,压稳地层流体,确保水泥浆柱凝结形成优质完整的水泥环。

2.6加强固井过程的质量管理

首先,完井固井方案。由固井监督与固井公司共同商定施工方案,包括:①隔离液类型的选择与数量设计;②导浆的数量与密度;③水泥浆稠化时间;④水泥浆失水量;⑤油层段和非油层段水泥浆密度与数量[4]。其次,对干水泥混配过程进行监督,包括:①外加剂的品种选择是否正确;②数量是否加足;③混配是否均匀。第三,干水泥混配的抽样化验,检测内容包括:①水泥浆稠化时间;②水泥浆失水量;③水泥石抗压强度;④水泥浆流动性。最后,现场施工监控。监控固井施工

过程和水泥浆密度情况,主要控制点包括:①按设计要求配制隔离液,使其性能稳定,数量充足;②高密度、低密度水泥浆的密度和数量;③替泥浆过程的排量控制,并根据压力变化调整替泥浆排量,避免固井事故发生;④碰压后要检测水泥浆倒返情况,不倒返后方可常压候凝。

这几个环节中的任何一个出了差错,都无法形成优质完整的水泥环,或无法获得长期有效的密封性能,从而影响固井质量。因此,作业前应做充分的现场调查,取全取准所需资料,分四个时段对作业所涉及到的各个方面,进行全面、系统的考虑,把握好影响固井质量的关键环节,制定科学、合理、全面的固井施工方案,并精心监督固井施工,以获得优良的固井质量,确保油井寿命满足油田开发的需要。

参考文献:

[1]杨振杰,李家芬,苏长明. 钻井工程固井胶结界面研究现状[J].石油钻探技术,2005,33(6).

[2]陈英,舒秋贵. 低温微细低密度水泥的实验研究[J].天然气工业,2005,25(12).

[3]赵艳,周仕明. 新型防窜水泥浆体系的研究与应用[J].钻井液与完井液,2001,18(6).

[4]董丽娟,孙文才,许长勇. 提高高渗欠压层固井质量的技术与应用[J].石油钻探技术,2006,34(4).