一、油田深层固井技术探析
1.深层固井的难度分析
地层压力和地质情况对油田深层固井技术的实际运用会产生较大的影响,归纳起来,油田深层固井技术需要攻克的难关具体表现为下述几个方面:相对较高的泵压影响固井的正常施工。异常复杂的地质环境也增加了地层垮塌的几率和防窜的难度。较低的水泥浆抗高温水平。过高的井下二氧化碳含量在气窜作用下腐蚀套管。自身结构的不足不仅增加了配套工作的困难程度,而且套管风险出现的几率也会显着提升,降低施工稳定性。
2.油田深层固井技术有效运用的建议
第一,有效运用深层固井顶替工艺。一般而言,塞流与层流清除低边滞留的沉积钻屑与钻井液的实际效果要在一定程度上逊色于固井液在环空的紊流顶替作用,这主要是因为深层固井中套管居中度不佳。但是笔者单位几乎不可能实现水泥浆的紊流顶替,因为施工过程中对于水泥浆稳定的指标要求使得水泥浆必然会比较稠;然而利用调节前置液性能的方式来实现前置液在环空的紊流作用是具有很高的可行性的,也正是基于上述考虑,为了能够在更高程度上提升深层固井的顶替效率,则有必要高效驱替水平段与斜井段低窄边钻屑。
第二,严格控制水泥浆性能指标。对于深层固井而言,它对水泥浆的性能指标要求几乎可以用苛刻来形容,例如,应用于深层固井的水泥浆必须要具备抗高温、直角稠化、高早强、零析水、低失水等性能,而且,这些性能指标必须要同时具备,否则便会影响正常施工。需要重点指出的是,析水性能是对深层固井水泥浆最为严格的要求,它要求水泥浆能够在高温环境下具有非常好的稳定性,坚决避免出现水泥浆在候凝过程中形成自由水带和油气水窜通道的问题。具体要求是水泥浆能够在高温环境下。依照这样的性能标准配置的水泥浆非常稠,要求地面设备具备相应的配置能力。
第三,有效运用塑性水泥浆。采用以改性纤维和活性微粒为主要材料的早强增塑剂,能提高塑性水泥体系石抗冲击能力,增强水泥石弹塑性,满足小间隙油层套管的后期作业要求。
第四,有效运用深层固井气窜控制技术。气窜具有较大的危害性,可能导致井眼报废或形成严重的安全环保事故,应引起高度重视。深层固井与油层尾管固井中,要实现有效的防气窜,按照“压稳、居中、替净、封严”的要求,在水泥浆注替和凝结过程,必须保证浆柱当量压力与地层压力的平衡关系,做到水泥浆不漏,油气水不因水泥浆失重而造成窜流问题;清除和替净环空泥浆,提高水泥浆的顶替效率和水泥环的胶结质量;提高水泥石的密封质量,无局部水槽、横向水带和窜槽现象等。深层固井,应采用多凝水泥浆柱结构,确保候凝过程中能维持气层段的液柱压力;深井超深井尾管作业中,由于悬挂器以上为钻井液,水泥浆柱短,上部钻井液能在水泥浆的候凝过程中维持向下传递压力。要求钻井液泥饼薄而韧;采取有效的套管扶正技术提高套管的居中度;采取水泥浆减阻剂改善水泥浆流变性,进行水泥浆流变学优化设计,提高水泥浆顶替效率和水泥浆胶结质量。
二、超稠油浅井固井工艺技术
针对超稠油浅井固井难点问题,笔者单位从水泥体系、水泥浆密度设计、环空浆柱压力设计,井眼准备,固井工艺等方面入手,经多年的研究和实践,总结出一套行之有效的固井配套技术。
1.选用低失水、短过渡、微膨胀、沉降稳定性好的优质水泥浆体系
超稠油浅井固井首先急需解决低温防窜问题,因此必须设计低温早强短过渡沉降稳定性好的水泥浆体系。经多年研究,优选出低温降失水剂HN-100。HN-100是不渗透剂和早强性膨胀剂的混合物,它一方面在地层滤失中可形成不渗透膜;另一方面该种水泥浆体系具有一定的早强性和微膨胀性,水泥石体积不收缩,可以明显提高水泥浆的早期强度和缩短过渡时间,同时提高水泥浆的沉降稳定性,在水泥浆从液态到固态的转变过程中保持一定的浆柱压力,阻止地层流体窜入水泥浆,具有良好的防窜能力。
2.固井前对周边注、采井采取一定范围内的停采、停注方法
在总结经验教训基础上,笔者单位采取在钻开油层前半朋至固完井三天后的时间内,新钻井周围二百米范围内的井必须停止注汽,若周围井处于焖井期,必须在排液一段时间,地层泄压后方能钻开油气层,防止钻井过程中发生井涌、井喷。
3.固井施工中的防涌措施
由于长期注气开发,地下压力紊乱,并且在九十至一百二十米存在气顶油层,在钻井过程中经常会发生井涌。从现场施工看:一些区块钻井液密度低于每立方米一点四二克压不住井、而钻井液密度高于每立方米一点四五克就可能发生井漏,压力窗口小于零点九。因此,在这些区块钻井和固井时,必须搞好防喷及其它安全措施,并严格控制环空液柱压力在压力窗口之内,既能压稳高压层又不至于发生井漏。固井施工时笔者单位取消了清水冲洗液,采用低密度水泥浆作冲洗液,通过平衡压力计算确定各种密度的水泥浆用量,进行合理的浆柱结构设计,确保冲洗液对封固段井壁的“冲刷”,同时,冲洗液进入环空后,仍能压稳高压地层而又不发生漏失。
4.固井施工中防漏措施
从钻井及固井施工看:发生钻井液或水泥浆漏失主要集中在:一是表层套管鞋处;二是目的层上部、渗透性良好的砂层段。固井施工中笔者单位采取了如下防漏措施:下套管前对漏失层段进行堵漏。在钻井过程中发生过井漏的稠油浅井,在下套管前通井时,对漏层进行堵漏,提高地层的承压能力;注水泥浆期间防漏措施。为确保固井施工中水泥浆不发生漏失,上部封固井段采用低密度水泥浆,下部采用密度为每立方米一点九克高密度水泥浆,确保环空最大液柱压力大于地层压力而小于地层的漏失压力。另外,漂珠是一种较好的低密度材料,颗粒直径为四十至三百流明,壁厚为直径的百分之五至三十,密度为零点六至零点七克每升。因其密度低、颗粒小且呈空心状,易被吸附在微裂缝隙处,其对上部封固段具有一定的堵漏功能。
三、结束语
综上,笔者就油田深层固井和超稠油浅井固井两种较为复杂的固井工程技术的应用谈几点看法。在油田的开采过程中,固井技术对于油田油井寿命和资源保护起至关重要的作用。希望笔者所谈能随着钻井技术的进一步提高,为固井工程技术的进步具有建设性意义。
参考文献
[1]邱广军;;声波变密度测井技术及其应用[J];内蒙古石油化工;2010年01期.
[2]李作宾;;哈萨克斯坦里海盆地M区块浅层气井控技术[J];天然气工业;2010年01期.
一、油田深层固井技术探析
1.深层固井的难度分析
地层压力和地质情况对油田深层固井技术的实际运用会产生较大的影响,归纳起来,油田深层固井技术需要攻克的难关具体表现为下述几个方面:相对较高的泵压影响固井的正常施工。异常复杂的地质环境也增加了地层垮塌的几率和防窜的难度。较低的水泥浆抗高温水平。过高的井下二氧化碳含量在气窜作用下腐蚀套管。自身结构的不足不仅增加了配套工作的困难程度,而且套管风险出现的几率也会显着提升,降低施工稳定性。
2.油田深层固井技术有效运用的建议
第一,有效运用深层固井顶替工艺。一般而言,塞流与层流清除低边滞留的沉积钻屑与钻井液的实际效果要在一定程度上逊色于固井液在环空的紊流顶替作用,这主要是因为深层固井中套管居中度不佳。但是笔者单位几乎不可能实现水泥浆的紊流顶替,因为施工过程中对于水泥浆稳定的指标要求使得水泥浆必然会比较稠;然而利用调节前置液性能的方式来实现前置液在环空的紊流作用是具有很高的可行性的,也正是基于上述考虑,为了能够在更高程度上提升深层固井的顶替效率,则有必要高效驱替水平段与斜井段低窄边钻屑。
第二,严格控制水泥浆性能指标。对于深层固井而言,它对水泥浆的性能指标要求几乎可以用苛刻来形容,例如,应用于深层固井的水泥浆必须要具备抗高温、直角稠化、高早强、零析水、低失水等性能,而且,这些性能指标必须要同时具备,否则便会影响正常施工。需要重点指出的是,析水性能是对深层固井水泥浆最为严格的要求,它要求水泥浆能够在高温环境下具有非常好的稳定性,坚决避免出现水泥浆在候凝过程中形成自由水带和油气水窜通道的问题。具体要求是水泥浆能够在高温环境下。依照这样的性能标准配置的水泥浆非常稠,要求地面设备具备相应的配置能力。
第三,有效运用塑性水泥浆。采用以改性纤维和活性微粒为主要材料的早强增塑剂,能提高塑性水泥体系石抗冲击能力,增强水泥石弹塑性,满足小间隙油层套管的后期作业要求。
第四,有效运用深层固井气窜控制技术。气窜具有较大的危害性,可能导致井眼报废或形成严重的安全环保事故,应引起高度重视。深层固井与油层尾管固井中,要实现有效的防气窜,按照“压稳、居中、替净、封严”的要求,在水泥浆注替和凝结过程,必须保证浆柱当量压力与地层压力的平衡关系,做到水泥浆不漏,油气水不因水泥浆失重而造成窜流问题;清除和替净环空泥浆,提高水泥浆的顶替效率和水泥环的胶结质量;提高水泥石的密封质量,无局部水槽、横向水带和窜槽现象等。深层固井,应采用多凝水泥浆柱结构,确保候凝过程中能维持气层段的液柱压力;深井超深井尾管作业中,由于悬挂器以上为钻井液,水泥浆柱短,上部钻井液能在水泥浆的候凝过程中维持向下传递压力。要求钻井液泥饼薄而韧;采取有效的套管扶正技术提高套管的居中度;采取水泥浆减阻剂改善水泥浆流变性,进行水泥浆流变学优化设计,提高水泥浆顶替效率和水泥浆胶结质量。
二、超稠油浅井固井工艺技术
针对超稠油浅井固井难点问题,笔者单位从水泥体系、水泥浆密度设计、环空浆柱压力设计,井眼准备,固井工艺等方面入手,经多年的研究和实践,总结出一套行之有效的固井配套技术。
1.选用低失水、短过渡、微膨胀、沉降稳定性好的优质水泥浆体系
超稠油浅井固井首先急需解决低温防窜问题,因此必须设计低温早强短过渡沉降稳定性好的水泥浆体系。经多年研究,优选出低温降失水剂HN-100。HN-100是不渗透剂和早强性膨胀剂的混合物,它一方面在地层滤失中可形成不渗透膜;另一方面该种水泥浆体系具有一定的早强性和微膨胀性,水泥石体积不收缩,可以明显提高水泥浆的早期强度和缩短过渡时间,同时提高水泥浆的沉降稳定性,在水泥浆从液态到固态的转变过程中保持一定的浆柱压力,阻止地层流体窜入水泥浆,具有良好的防窜能力。
2.固井前对周边注、采井采取一定范围内的停采、停注方法
在总结经验教训基础上,笔者单位采取在钻开油层前半朋至固完井三天后的时间内,新钻井周围二百米范围内的井必须停止注汽,若周围井处于焖井期,必须在排液一段时间,地层泄压后方能钻开油气层,防止钻井过程中发生井涌、井喷。
3.固井施工中的防涌措施
由于长期注气开发,地下压力紊乱,并且在九十至一百二十米存在气顶油层,在钻井过程中经常会发生井涌。从现场施工看:一些区块钻井液密度低于每立方米一点四二克压不住井、而钻井液密度高于每立方米一点四五克就可能发生井漏,压力窗口小于零点九。因此,在这些区块钻井和固井时,必须搞好防喷及其它安全措施,并严格控制环空液柱压力在压力窗口之内,既能压稳高压层又不至于发生井漏。固井施工时笔者单位取消了清水冲洗液,采用低密度水泥浆作冲洗液,通过平衡压力计算确定各种密度的水泥浆用量,进行合理的浆柱结构设计,确保冲洗液对封固段井壁的“冲刷”,同时,冲洗液进入环空后,仍能压稳高压地层而又不发生漏失。
4.固井施工中防漏措施
从钻井及固井施工看:发生钻井液或水泥浆漏失主要集中在:一是表层套管鞋处;二是目的层上部、渗透性良好的砂层段。固井施工中笔者单位采取了如下防漏措施:下套管前对漏失层段进行堵漏。在钻井过程中发生过井漏的稠油浅井,在下套管前通井时,对漏层进行堵漏,提高地层的承压能力;注水泥浆期间防漏措施。为确保固井施工中水泥浆不发生漏失,上部封固井段采用低密度水泥浆,下部采用密度为每立方米一点九克高密度水泥浆,确保环空最大液柱压力大于地层压力而小于地层的漏失压力。另外,漂珠是一种较好的低密度材料,颗粒直径为四十至三百流明,壁厚为直径的百分之五至三十,密度为零点六至零点七克每升。因其密度低、颗粒小且呈空心状,易被吸附在微裂缝隙处,其对上部封固段具有一定的堵漏功能。
三、结束语
综上,笔者就油田深层固井和超稠油浅井固井两种较为复杂的固井工程技术的应用谈几点看法。在油田的开采过程中,固井技术对于油田油井寿命和资源保护起至关重要的作用。希望笔者所谈能随着钻井技术的进一步提高,为固井工程技术的进步具有建设性意义。
参考文献
[1]邱广军;;声波变密度测井技术及其应用[J];内蒙古石油化工;2010年01期.
[2]李作宾;;哈萨克斯坦里海盆地M区块浅层气井控技术[J];天然气工业;2010年01期.
关键词：水平井；固井；水泥浆；顶替效率；固井质量
中图分类号：TE256 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）05-0107-03
在水平井固井施工过程中，对于固井设计以及综合运用固井理论和技术来完善水平井的固井质量，如通过实验来选择符合固井条件的水泥浆添加剂，以确保其失水性能、流变性能以及自由水条件得到施工要求，同时，在套管施工中精心设计扶正器，充分循环洗井，以确保冲洗液与隔离液能够正常驱替泥浆的顶替技术的效率，为此，本文将结合在水平井固井中的问题展开论述，并提出相应的措施以保障封固质量。
1 在水平井固井施工中的常见技术问题
从现场施工上来说，深层油田固井技术一般有尾管固井和水平井固井两种方式，在采用尾管固井工艺时，由于各附件性能以及入井工具的选择上难以确保有效性，比如悬挂器卡瓦一旦发生张开，造成过流面积减少，从而增强了施工泵的泵压，反而难以得到理想的驱替效果，因此对井下情况的处理相对比较复杂。采用水平井固井技术，当造斜段与水平段较长时，套管本身的自重及弯曲应力，很容易导致套管难以居中，同时，增加了下套管的阻力，影响了顶替效果。
2 在水平井固井施工中对水泥浆的性能要求
水平井在施工中由于其特殊的受力条件，对水泥浆的性能提出了更高的要求，在水平段的泥浆和水泥浆以及隔离液由于重力方向向径向的转变，必须从水泥浆的稠度吸水和流性指数，也确保水泥浆能够获得较好的顶替效率和胶结质量，为油井的正常工作提供较好的施工条件。
2.1 稳定性是水泥浆质量的指标之一
在对水平井固井施工中的水泥浆的稳定性能进行测量时，通常以自由水含量和沉降稳定性来进行评价，当水泥浆在斜井段如倾斜率在45℃左右时，由于受到波尔效应的影响，水泥浆的沉降速度是最快的，因此对水泥浆自由水含量和水泥石密度进行了特殊的要求，如对于水平封固段比较长的水泥浆其自由水含量为0，水泥石的密度应小于
0.059g/cm3。
2.2 低滤失性是水泥浆的指标之一
在对不同地层进行钻探的过程中，由于各储层物性的不同，对水泥浆的滤失性指标也提出了不同的要求，比如对于高渗透层的地质条件，为了防止水泥浆受到地层的滤失而影响了胶结强度，因此对水泥浆的滤失量要小于50mL。
2.3 流变性是水泥浆的指标之一
在水平井固井施工中，对水泥浆的流变性能也提出了一定的要求，通常为了确保水泥浆的稳定性和驱替效果，对水泥浆的流变值要略大于钻井液的流变性。
3 对水泥浆的配制及评价
水泥浆的配制对于提高水平井固井效果来说意义重大，通常为了取得较好的顶替效率和胶结质量，在对水泥浆的配制上需要根据各井下地层的条件进行针对性的实验配制，比如对稠度系数的确定，对水泥浆的流性指数的控制，对水泥浆的自由水及失水指标的要求等，都直接关系到在施工中的使用效果。
对水泥浆的性能指标进行评价，一是从对储层的保护和减少污染上要确保水泥浆的失水指标小于50mL；二是对水泥浆的稠化过渡时间要尽量的短；三是对水泥浆的自由水含量的控制，使其能够实现较好地与地层之间的胶结质量；四是对水泥浆稠度系数的调控，可以预防油气层的窜槽；五是确保水泥浆具有较好的沉降稳定性；六是要确保水泥浆的流动性满足现场施工中的设计要求。
4 水平井固井现场施工中的关键技术
4.1 对水泥浆性能指标的调节和井眼的清洁
4.1.1 井眼的畅通是顺利下套管的前提，为此，必须经过多次通井来减少对套管摩阻的影响，比如使用大排量的洗井设备，对于洗井中出现的缩径现象要进行划眼，通常在最后一次通井时，为了降低摩阻，在斜度井段要加入材料。
4.1.2 减少下套管时间和套管在井眼中的静止时间也是固井工作的重要内容，比如提前做好套管的密封工作，采用快卸护丝，在校正井口时要尽量缩短下套管对扣时间等。
4.1.3 在对套管进行固控时，最初要进行小排量顶通，然后大排量洗井两周，彻底清除掉井内泥沙，同时，对泥浆性能的调整也是关键，比如减少稠度系数和流性指数，增大泥浆的流动性，在对悬挂器进行挂接时要注意卡瓦张开后对管内压力的影响，以减少憋泵或高泵压施工的风险。
4.2 对施工中前置液的选取和使用
前置液是油田钻井施工中的关键材料，在使用中根据不同的地层要求选用不同级别的前置液，比如我们降低泥浆的分散效果，减少套管表面的油膜，增加水泥与地层之间的胶结效果，通常要用不含油的常规浆来驱离含油泥浆，用分散剂和活性剂来冲洗管壁，再加入高粘性的隔离液，使其具有较低的紊流返速效果。
4.3 用前置液代替水泥浆实现紊流顶替
在顶替流态下，以紊流效果最好，而要实现对水泥浆的紊流，需要较高的泵压，而在现场施工中由于井身结构和施工工艺的不同，往往使用前置液来代替水泥浆实现紊流低返速技术，从而满足现场紊流顶替的需要。
4.4 对扶正器的位置选取要求
扶正器是确保斜井段和水平段固井质量的关键，在斜井角度的影响下，水平井的套管及管内泥浆等，会受到径向力的影响，从而很容易导致管套偏心，从而影响水泥浆的驱替效果，为此，通过选择合适的位置来安装扶正器，从而确保套管的居中度符合设计要求。通常情况下，在斜井段和水平段每2根套管加装一个扶正器，在直井段和重叠段每3根套管加装一个扶正器。
4.5 套管漂浮技术的应用
套管漂浮技术是利用在水平段套管内填充比重接近于水的顶替液，使得水平段的管套在压力差的作用下产生一个向上的浮力，从而减轻了扶正器的负荷，更有助于对管套居中率的提高。比如在施工中填充1.02g/cm3的充填液，能够有效地提高管套的居中效果。
5 结语
从水平井固井施工中对水泥浆的性能指标进行相应的要求和优化，使其能够满足现场施工的技术要求，并确保水平井固井效果，从中总结了几点建议。一是要对通井进行认真清洁，以确保套管能够顺利到达预定位置；二是在水平井固井施工中，对水泥浆的实验和制备是关键环节，通过对其性能指标的有效控制，使其能够在不同的地层条件下确保套管的正常工作；三是在对套管进行下入和驱替时，要对井眼进行充分的清洗；四是正确选择扶正器，并适当加入剂，以确保套管在下入过程中的居中度，提高顶替效率；五是在前置液的选取和使用时，要科学设计填充顺序，确保前置液能够在低返速的条件下达到紊流状态，保证水泥浆的填充效果。
参考文献
[1] 胡黎明，赵留阳，郭振斌.提高水平井固井质量的措施
[J].中国石油和化工标准与质量，2012，（4）.
【关键词】正注；反灌；技术特点
1 前言
元陆701井是部署在四川盆地川东北九龙山背斜构造西南翼上的一口开发评价井/定向井。
2 干法固井技术现状
国内干法固井实施的套管层次主要以导管、表国内实施干法固井通常包括管内正注水泥浆和环空反灌水泥浆2个步骤。在正注水泥浆中，在套管尺寸大的井中实施了内管插入法固井。但是目前还没有见到实施双级或多级固井的报道。在国外，从1998年开始美国新墨西哥州地区的梅萨维德和达科他地层开始实施了干法固井技术，套管下深为2370m 左右，套管尺寸为?114.3mm，井眼尺寸为?158.8mm，实施双密度双凝水泥浆单级固井，或实施双密度双凝水泥浆外加管外封隔器双级固井。
3 干法固井技术特点
3.1 技术优势
（1）克服了常规固井工艺水泥浆顶替效率低的技术难题，采用水泥浆直接置换气体，容易实现套管环空水泥浆的有效充满，保证了水泥环自身的良好封固特性。
（2）常规条件固井，钻井液在压差作用下，在井壁形成单层或双层滤饼，同时钻井液还会附着在套管壁上，固井施工过程中即使采取冲洗液和滤饼溶蚀剂等措施，仍难以彻底清除虚滤饼和附着物，从而影响水泥环界面胶结质量。当井筒为气体介质时，与水泥浆接触的套管外壁和井壁两界面上无任何污染，能实现良好的原始胶结，确保了水泥环胶结质量，最大程度地提高了胶结面的密封质量。
（3）可避免固井施工中发生液柱压力诱导性井漏。根据地层承压能力，采用正注与反注水泥浆相结合的固井工艺，分段设计注入水泥浆液柱当量密度，防止固井施工中发生压力诱导性井漏。
（4）有利于作业区域环境保护。常规固井作业时，一是注入水泥浆会置换出相应的钻井液；二是因钻井液与水泥浆接触产生大量混浆，需要直接排进污水池，不可避免地对井场周围环境造成一定程度的污染。
（5）可减少替入钻井液的中间环节，缩短钻井周期，也可减少或避免出现井漏、井垮井下复杂情况。
3.2 技术难点
（1）下套管前保持井眼稳定和井眼光滑难度大。采用空气作为循环工作流体钻成的井眼，井壁干燥，孔隙、裂缝基本保持原始状态，但各个地层地质构造应力不尽相同。因此，在没有液柱压力的情况下，坍塌压力很容易使井眼掉块、坍塌而失稳。如果依靠空气彻底清除钻屑和掉块，现场施工比较困难，特别是体积较大的掉块。
（2）固井过程中极易井漏，水泥浆返高难于控制。由于水泥填充原始孔隙、裂缝，需要一定量水泥浆，即渗漏；实施空气钻井，多是易塌易漏、地层承压能力低的地层，注入水泥浆时，液柱压力一般远大于地层漏失压力，造成井漏，即压漏；当井下出现水泥浆漏失时，施工过程中不易监测，掌握和控制水泥浆返高困难。
（3）水泥浆在非连续流动的情况下，施工参数难以控制。在常规固井注水泥时，常因为套管内和环空流体的密度差，而产生“自流效应”，或称作“U形管效应”[3-4]。在干法固井中，井筒内为空气，在水泥浆重力作用下，发生U 形管效应几乎无法避免。在水泥浆注入空井过程中，管内无法形成连续流动，实际施工压力、排量不能准确反映井下情况。对于管径较大的套管，在实施正注水泥过程中，水泥浆受套管内壁的阻力不足以抵抗水泥自身的重力作用，很容易脱离管壁，很难以全充满的形式向下流动，从而形成间断性地与套管壁接触，呈现不规则的自由下落状态。因此，水泥浆在套管内的实际流量大于水泥浆的泵入量。
（4）套管封闭的空气无法及时排出。水泥浆在套管内下落过程中与管内空气掺混，水泥浆被空气污染，并且井深越深，污染越严重。在开始注入阶段，水泥浆自由下落，呈现不连续流动，套管内的空气很难被及时挤入环空，同时自由下落的水泥浆到达井底后，堆积产生一定量连续水泥浆段，经过套管鞋进入环空，而后续的水泥浆在下落的过程中，又会推动之前剩余在套管内的一部分空气向下流动，不连续的水泥浆再次在井底堆积成连续水泥段，进入环空。此过程反复进行，随着环空内水泥浆液柱增长，套管内外的液柱压差逐渐缩小，最终套管内的空气被全部推到环空中，但是环空中的水泥浆却呈现间断性的或夹杂着空气的水泥环，对固井质量影响较大。
（5）水泥浆在下落过程中容易造成固井工具及固井附件损坏或失效。由于套管内为空气，在注水泥过程中，尤其是注水泥初期，水泥浆快速下落过程中会对井底产生较大冲击力，容易造成固井工具及固井附件损坏或失效。
（6）水泥浆的自流效应和失水作用，增大环空堵塞的可能性。水泥浆的自流效应使得环空返速增大，对井壁的冲刷比常规固井严重得多，而水泥浆的失水也会使干燥的井壁失稳掉块，水泥浆具有较强的携带能力又容易造成井壁掉块及原井眼的钻屑聚集，堵塞环空，进一步恶化，则会压漏薄弱地层。
（7）井下不确定因素多，潜在风险大。空井注替水泥过程涉及的工作环节多、工作量大，稍有不慎，很可能引起其他风险因素，如井下发生漏失、环空挤水泥速度不合理等。
4 干法固井在元陆701井的应用
4.1 元陆701井基本情况
4.1.1 基本数据
井 别：开发评价井 井 型：定向井
地理位置：四川省苍溪县龙王乡永胜村5队 构造位置：川东北九龙山背斜构造西南翼
二开实际完钻井深：2964m 套管设计下深：2963m
施工井队：中原钻井50487ZY队 固井服务：中原固井西南项目部
4.1.2井身结构
空气钻钻井至2964 m完钻
4.1.3 井径数据
暂无井径数据，井径按钻头直径扩大率10%进行计算。
Ф311.2mm牙轮+浮阀+Ф228.6mm钻铤×6+203mm减震器+203.2mm无磁钻铤*1+203.2mm钻铤*2+177.8mm钻铤×3+139.7mm钻杆+方保+下旋塞+152mm六方方钻杆
4.1.7地质分层
实际试验温度按65℃取值。
4.2 固井主要技术措施
（1）下套管前采用刚性强于套管串的钻具组合（必须带1只欠尺寸扶正器）彻底通井，对阻卡和缩径井段进行多次划眼和短起下处理，并用大排量气体冲洗井眼，确保井眼干净畅通无阻卡。
（2）裸眼段加适量弹性扶正器，减小套管与井壁的接触面积，减小摩擦，保证套管居中。
（3）下完套管后用空气大排量充分循环，彻底清洁井眼，充分干燥井壁，为干法固井提供良好的井眼条件。
（4）为保证施工安全，不注前置液；而使用15 m3密度1.80 g/cm3流变性好，含水量高的前置水泥浆；并在水泥浆中加入纤维，起到造壁、堵漏的作用。
（5）先正注水泥浆封固1000-2963m井段，采用钻井液替浆。候凝24小时后再从环空吊灌水泥浆至返出井口。
（6）正注采用密度1.90g/cm3的低渗透、低失水、良好封堵能力和流动性、稳定性好、触变性弱的膨胀水泥浆体系。
（7）正注替浆后期适当降低排量，减小对井壁的冲刷。
（8）正注若遇井壁坍塌堵塞环空，可小范围活动套管串。
（9）环空吊灌用常规水泥浆体系，密度1.90g/cm3。采用小排量、单边灌浆方式，保证环空灌浆质量，直至水泥浆返出地面。如环空吊灌作业发生漏失，则待水泥浆初凝后进行多次吊灌。
（10）控制好井队大泵顶替的排量，根据替浆的泵压变化及时调整替浆排量，保证施工安全。
（11）为保证替浆量的准确性，采用钻井、录井、固井三方计量，顶替计量以井队泥浆罐计量为准，录井泵冲和固井流量计计量为辅。
4.3 固井过程
本井二开311.1mm井眼采用空气钻进，在进入上沙溪庙后，我们根据返砂湿润度判断井下是否出水，为干法固井提供依据。3月10日钻进至井深2964米完钻，起钻更换了Ф311.2mm牙轮+浮阀+Ф228.6mm钻铤×1+Ф300mm扶正器+Ф203.2mm钻无磁铤*1+Ф203.2mm钻铤*2+Ф177.8mm钻铤×3+139.7mm钻杆钻具组合进行通井，在起钻前将空气排量增大至210方以上，充分烘干井底，清理沉砂，保证下套管顺利。3月12日顺利下入Ф244.5mm×P110×11.99mm（TPCQ扣）套管270根，下深2961.98m，下入弹性扶正器40只，刚性扶正器14只。3月13日开始固井作业，第一次采用正注法，注入水泥浆105m3，平均密度1.82g/cm3；候凝48h后，3月15日第二次从环空吊灌注入水泥浆53m3，平均密度1.89g/cm3，水泥浆返出地面，3月19日测固井质量优秀。
5 认识与建议
干法固井技术是气体钻井技术的补充、延伸，是与之相配套的固井新技术，避免了空气钻转浆复杂，解决了常规固井技术顶替效率难以保证的技术瓶颈难，提高了固井质量，缩短了钻井周期，降低了钻井成本，减少了环境污染，加快了勘探开发速度。干法固井在元陆701井的成功运用不仅是技术创新，更是一次石油钻井生产力的解放。干法固井技术是集团公司元坝地区提速提效又一新尝试。
参考文献：
[1]朱忠喜，杨海平，刘彪，等.干法固井的技术难点和对策研究[J].石油钻采工艺，2013（2）.
[2]BROWN D， FERG T E. The use of lightweight cement slurries and downhole chokes on air-drilled wells[J].SPE Drilling & Completion， 2005， 20（2）：123-132.
【关键词】石油 固井 质量
考虑到石油固井存在的各种质量问题的特殊性，就算我们不间断的实施补救措施，也不可避免的会有经济损失的出现，这样对于钻井工程的工期或多或少都会产生工期上的耽误，所以，研究分析固井质量不容忽视。
1 石油固井影响质量的主要因素
1.1 地层岩性对质量的影响
在石油固井中，水泥环和地层作为了第二界面，因此，地层岩性对于固井质量的影响不容忽视。在固井作业当中，考虑到地层构成本身具有较高的吸水性，在水泥凝固期间，就容易流失过多的水分，第二界面之间的胶结程度会受到直接的影响，甚至出现钻井坍塌的局面。由于每一个油井所存在的地层环境各不相同，虽然在初期不会对开采造成影响，但是随着时间的推移，岩层活动局部的压力会不断地增强，由于渗水就可能降低胶结度，最终影响石油固井的质量和稳固性。
1.2 水泥浆对质量的影响
如果水泥浆具有良好的性能，就能够避免分层沉淀的现象出现，并且能够在恰当的时间段内完全的凝固，这样也能够提升固井质量。但是水泥浆能否发挥发挥良好的性能受到了外在因素和自身因素的直接影响。
1.2.1外在因素
外在因素主要包含了水泥浆的环空返速和封固段的实际长度。根据实践数据统计所得，封固段的长度控制在800到1200米之间，水泥浆的固井质量能够达到最佳效果。在注入水泥浆的过程中，环空返速对于顶替的效率也会产生影响，所以，为了提升固井质量，就需要提高环空返速。
1.2.2自身因素
水泥浆的自身因素主要包含了密度、流动性和失水量。提升水泥浆的密度，就会增加流动梯度和浮力，这样有利于固井质量的提升，也有利于顶替钻井液；水泥浆流动性的控制也是关系到固井质量的一大因素，如果注入过快，就可能出现水泥分层沉淀的现象，过慢则会导致注入的难度升高；如果水泥浆失水量过大，多余的水就会渗入到地层，这样会影响到土层的坚硬度，最终影响到固井的质量。因此，为了提升固井的优质率，就需要注重密度、流失量以及流动性三个环节的合理控制。
1.3 钻井液对质量的影响
性能优良的钻井液也是固井作业中不可或缺的一部分。钻井液的密度、失水、粘度以及切力对于固井都会产生影响。
水泥浆密度差和钻井液密度都会影响到顶替效率，我们也将这一现象称之为浮力效应。一旦钻井液的密度较低，如果和水泥浆之间存在较大的密度差，就会出现明显的浮力效应，也会替身固井优质率。通过实验研究，一旦钻井液的密度增大，就会降低浮力效应，固井的整体质量都会受到影响。因此，在其余性能不受到影响的前提下，我们就需要将钻井液的密度适当的降低，才能够确保固井质量的坚巨；地层和水泥石之间的胶结程度受到了钻井液失水量的直接影响，一旦增加了失水量就会降低胶结率；钻井液的流动性受到了粘度的影响；钻井液的胶凝性能直接反映了切力，切力越高，胶凝性能越高，但是钻井液被代替的难度也会提升。所以，控制好钻井液的切力、失水量和粘度，切力越小，才有利于固井质量的提升。
2 石油固井质量的改进措施
2.1 提升水泥浆的性能
根据多年操作结论得出：水泥浆密度需要控制在1.95～2.0g/cm3，水泥浆的失水量需要控制在100ml之下，并且，如果施工条件允许，水泥稠化的时间也应当尽可能的缩短，避免水泥环受到空气中水分过多的影响。此外，水泥浆的性能也可以通过外部材料的中和来加以控制。
例如：水泥浆的用量加大，可以对失水量进行间接性的控制；为了降低切力这可以加入二磷酸盐，这样可以将顶替效率提高。在技术方面，防腐抗渗水泥浆体系的采用，也可以让其具备早后期膨胀、降低失水量、抗渗、防腐等性质，这样也有利于地层岩性对水泥凝固影响程度的减弱，也可以提升界面之间的胶结度。
2.2 提升钻井液的性能
根据钻井液性能的实际分析，在开展固井作业之前，需要配置低切力、低密度、低失水量、低粘度的钻井液。通过实际经验数据分析所得：密度不能够超过1.20g/cm3，固井的优质率能偶保持在85%之上；钻井液初始的切力和最终的切力需要控制在0Pa，优质率能够提升1%左右；粘度不能够超过25s，也能够提升1%左右的优质率；失水量控制在5-6ml之间，可以保持78%以上的优质率。在技术方面，为了减少泥饼对于固井质量的影响，可以采取低渗透钻井液体系。
2.3 提升工作质量和现场施工监督
随着固井技术的提升，面对固井困难，我们也需要从以下几个方面提升工作质量，做好现场的施工监督管理：
2.3.1油田领导需要重视固井工作
在钻井工程开展过程中，固井属于最后一道工序，也是油气井完成的最后一道工序。所以，资源的合理利用与保护、环境的保护与友好、油气田的寿命与效果都会受制于固井质量。因此，作为油田领导人需要重视固井过程，关心固井技术，从而为了后续的固井技术的发展提供支持与帮助。
2.3.2加强现场的施工监督管理
作为一项系统工程，提升固井质量不仅需要固井设计与施工单位关注，同时也离不开钻井、地质以及油藏等单位的关注。想要做好石油固井，就需要通过各方面的相互合作，采取有效的措施，降低每一项可能影响到固井质量的因素。所以，每一个油田都需要制定相应的管理条例，建立质量安全生产体系，并且要指派专业人员进行固井管理，将生产责任落实到具体的人头之上，严格的按照设计单位所提供的设计方案，抓好重点工程、勘探区域、技术攻关、措施落实、施工设计等方面，如此才能够确保固井质量和固井成功。另外，对于水泥、外加剂等原材料的质量也要做好进场把关，严格禁止不符合规格的材料进入施工现场。
总之，无论是材料、环境，还是人为、技术等因素，对于石油固井质量都会产生直接的影响。所以，为了确保石油固井质量，就需要各个环节的完美配合，做好施工准备、施工技术监控以及施工后的总结，才能够达到完善钻井工程的目的。
[1] 韩烈祥，向兴华.水平井固井技术新进展[J].天然气工业. 2007（12）
关键词：固井作业；关键；技术
中图分类号：TQ03-39 文献标识码：A设计是固井成功的基础。要搞好设计，首先要准确掌握井下条件，根据这些条件进行固井施工设计。在施工过程中应监测记录各项施工参数，以便将实际施工参数与固井设计相比较。
1 固井设计中的关键参数
1．1 计算
由于在大直径裸眼中测井径比较困难，因此很难准确掌握表层套管固井施工时的井眼容积，只能根据现场施工经验确定注水泥量。在没有经验的情况下，采用50%至100%的水泥浆附加量，在某些地区，附加量常为200%。
1.2 井眼条件
除了井眼的具体参数外(井深、井眼直径、井斜方位等)应认真研究钻井、录井、测井资料以便发现可能影响固井施工的问题。在设计中应考虑到并眼扩大井段、井漏、小井眼井段等问题，并应采取相应的补救措施。在大多数施工中都应电测井径、泥浆体系性能对井眼条件，施工前的井眼准备和水泥浆都有显著的影响。在进行泥浆设计时，应考虑到有利于固井作业。
1.3 温度
掌握井底循环温度是作常重要的。水泥浆的泵入时间与井眼温度直接相关。对于固井来说，水泥浆泵入时间过长与过短同样有害。温度对水泥浆和泥浆的流变性也有影响，因而，对流态，U型管效应和摩阻压耗都有直接的影响。
1.4 压力
为了实现井控和保证固井成功.需要准确掌握井下压力，为了实现并控并保证水泥的强度，需要保证水泥浆的密度，水泥浆密度过高又会压裂地层造成井漏。
2 固井施工中的质量控制
在固井施工前为了检验所有施工材料，应采用明确的质量控制程序，完备试验条件，应尽可能近似地模拟已知的井下条件，采用在现场使用的水泥、添加剂样品和水样进行试验。
由于API规范对水泥要求的范围比较宽，因此，每当对水泥质量有疑问时就应对水泥补做试验。API流变性试验有助于发现潜在的问题。在施工前也应检验液体添加剂并与混配用水充分搅拌混合，有收干粉添加剂易于分离(特别是加重剂)在施工前应检查是否与干水泥混合均匀。
2.1 活动套管
活动套管包括上下活动和旋转，可有效地改善固井质量，活动套管有助于搅动滞留的泥浆，这些泥浆往往造成固井窜槽。只有在活动套管的情况下泥饼刷和泥饼刮才起作用。
下完套管后，若套管不能活动就表明存在某些问题，通常只得采取就地固井的办法。过在注水泥浆前，施工成功的可能性已经有所下降。
2.2 固井施工监测
在固井施工中记录一些关键的参数是极为重要的.在实际施工中，固井公司与承包商的代表必须及时准确掌握压力、注水泥浆排量、密度及累积注入量等参数。这些参数同时被记录下来，以便进行重新演算、分析、对施工做出评价并为以后施工的优化设计提洪参考。
记录这些关键参数大大提高了固井的成功率，整个施工过程都被记录下来，以后重新演算，对固井施工质量进行评价，并把实际施工与设计相比较，通过记录装置还可对实际注入井内的预冲洗液、隔离液和水泥浆的体积和密度进行检验。
2.3 套管的连接与完井
当导管下到预定深度后，在钻台下焊好泥浆回流管，以便使泥浆返回到循环池.钻到预定井深后，再下表层套管.表层套管固完井后(通常水泥返到地面)在钻台下将表层套管割断使其保持合适的高度。在表层套管上焊上套管头，管内外都要焊(以便悬挂下一层套管)。有些套管头可通过螺纹拧到表层套管上。
将防喷器组及压井管线和节流管线通过法兰连接到套管头上。这时只需要安装环形防喷器或是全封闸板防喷器，加上半封闸板防喷器.对防喷器必须按规定的压力进行试压.在钻杆上接好堵塞器，下到套管内，一个一个地分别关闭防喷器，通过压井管线进行试压。
在继续钻进前，防喷器和井口连接装置都必须保持密封，无泄漏。而后，再次开钻至预计深度，下入下一层套管固井，水泥返到地面或返到预计深度。
通常是用吊卡提住套管的情况下候凝.水泥凝固后，套管继续由吊卡提着将防喷器从套管头上卸开，并在套管与套管头之间装上卡瓦。
用卡瓦悬吊的套管必须与吊卡悬吊的重量相同，这一点十分重要，主要是为了防止井下套管弯曲.然后将套管从套管头法兰顶面上割断，或从高出法兰顶面1至2英尺处割断，通常在卡瓦上部装有密封部件以便使两层套管间形成密封。在原来的套管头上通过法兰装上新的套管头，重新装上防喷器，(或是更换更高压力等级的防喷器组)试压后继续钻进。
按照这种方式，下每一层新套管，就在原来套管头上装上新套管头，并将新一层套管悬挂在这一套管头上，在生产套管上装有油管头，以便悬挂油管，因此，所有的管柱重量主要由表层套管支撑。
3 国内外固井新技术
3.1 新型“钻井”固井液技术
新型“钻井”固井液技术采用UF钻井、MTC固井提高了钻井液和固井液的相溶性，有效地解决了传统固井水泥浆与钻井液的不相溶问题，从而实现了第一、二界面的良好分隔和胶结强度，特别是提高第二界面的胶结质量，减少和阻止油气、水流体的层间窜通，而且由于激活剂的扩散和渗透，使泥饼形成了固化的致密泥浆，阻止循环漏失和水泥浆液柱回落。新型“钻井”固井液与普通油井水泥浆相比，调节性能的外加剂价廉，而且具有低失水、强度发展快、沉降稳定性好、耐污染等特点。
3．2 新型泡沫固井技术
新型泡沫有两种充气方法，一种方法是化学剂在水泥浆中起化学反应产生氮气，加入其它外加剂如稳泡剂等，形成一种均匀稳定的泡沫水泥。
另一种方法为机械充气泡沫水泥。泡沫水泥浆由净浆、氮气、稳泡剂及水泥浆处理剂组成。现场施工时，由水泥车用含有各种外加剂的混合水配制净浆，通过氮气泵向净浆中注入氮气形成泡沫水泥浆，注氮量的大小可根据现场设计的水泥浆密度由计算机自动控制。
3.3 防窜固井技术
环空窜流是困扰固井作业多年的问题，窜流的成因分为三种。一是界面胶结不良造成的，主要原因是由于泥饼的存在，导致界面与地层胶结不良；二是水泥失重造成环空窜流；三是微裂缝-微环隙造成环空窜流，微环隙是由于水泥环不能很好与套管胶结造成的，而微裂缝则是在水泥环与地层之间或水泥环内产生的微小通道。
通过实验证明，设计合理的水泥混合物可防止三种类型的气窜发生。第一种通过磁铁矿可消除发生在套管和水泥之间的气窜；第二种是通过添加一种特殊的材料（Anchorage Clay）能在一定程度上消除井壁上滤饼对水泥胶结的不利影响，改善胶结质量，防止井眼与水泥之间的气窜；第三种是添加合适的弹性材料，其机理为：在水泥凝固期间会出现复杂的压力变化，其双正玄波压力响应在水泥微观结构上产生裂缝，添加的弹性材料对压力动态起逆反应，消除水泥凝固期间的压力变化。
结束语
影响固井质量的因素是繁多而复杂的，对每一名固井工程技术人员来说，及时发现和找出影响固井质量的关键因素，从而制定切实有效的技术措施，对保证和提高固井工程质量起到至关重要的作用。
参考文献
[1]屈建省.特殊固井技术[M].石油工业出版社，2006.
[2]周金葵.钻井工程[M].石油工业出版社，2007. 分重要，主要是为了防止井下套管弯曲.然后将套管从套管头法兰顶面上割断，或从高出法兰顶面1至2英尺处割断，通常在卡瓦上部装有密封部件以便使两层套管间形成密封。在原来的套管头上通过法兰装上新的套管头，重新装上防喷器，(或是更换更高压力等级的防喷器组)试压后继续钻进。
按照这种方式，下每一层新套管，就在原来套管头上装上新套管头，并将新一层套管悬挂在这一套管头上，在生产套管上装有油管头，以便悬挂油管，因此，所有的管柱重量主要由表层套管支撑。
3 国内外固井新技术
3.1 新型“钻井”固井液技术
新型“钻井”固井液技术采用UF钻井、MTC固井提高了钻井液和固井液的相溶性，有效地解决了传统固井水泥浆与钻井液的不相溶问题，从而实现了第一、二界面的良好分隔和胶结强度，特别是提高第二界面的胶结质量，减少和阻止油气、水流体的层间窜通，而且由于激活剂的扩散和渗透，使泥饼形成了固化的致密泥浆，阻止循环漏失和水泥浆液柱回落。新型“钻井”固井液与普通油井水泥浆相比，调节性能的外加剂价廉，而且具有低失水、强度发展快、沉降稳定性好、耐污染等特点。
3．2 新型泡沫固井技术
新型泡沫有两种充气方法，一种方法是化学剂在水泥浆中起化学反应产生氮气，加入其它外加剂如稳泡剂等，形成一种均匀稳定的泡沫水泥。
另一种方法为机械充气泡沫水泥。泡沫水泥浆由净浆、氮气、稳泡剂及水泥浆处理剂组成。现场施工时，由水泥车用含有各种外加剂的混合水配制净浆，通过氮气泵向净浆中注入氮气形成泡沫水泥浆，注氮量的大小可根据现场设计的水泥浆密度由计算机自动控制。
3.3 防窜固井技术
环空窜流是困扰固井作业多年的问题，窜流的成因分为三种。一是界面胶结不良造成的，主要原因是由于泥饼的存在，导致界面与地层胶结不良；二是水泥失重造成环空窜流；三是微裂缝-微环隙造成环空窜流，微环隙是由于水泥环不能很好与套管胶结造成的，而微裂缝则是在水泥环与地层之间或水泥环内产生的微小通道。
通过实验证明，设计合理的水泥混合物可防止三种类型的气窜发生。第一种通过磁铁矿可消除发生在套管和水泥之间的气窜；第二种是通过添加一种特殊的材料（Anchorage Clay）能在一定程度上消除井壁上滤饼对水泥胶结的不利影响，改善胶结质量，防止井眼与水泥之间的气窜；第三种是添加合适的弹性材料，其机理为：在水泥凝固期间会出现复杂的压力变化，其双正玄波压力响应在水泥微观结构上产生裂缝，添加的弹性材料对压力动态起逆反应，消除水泥凝固期间的压力变化。
结束语
影响固井质量的因素是繁多而复杂的，对每一名固井工程技术人员来说，及时发现和找出影响固井质量的关键因素，从而制定切实有效的技术措施，对保证和提高固井工程质量起到至关重要的作用。
参考文献
[1]屈建省.特殊固井技术[M].石油工业出版社，2006.
[关键词]固井技术；难点分析；解决对策
中图分类号：TU99 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）41-0109-01
最近几年来，由于石油天然气勘探开发工作不断深入发展，特殊井不断增加，固井工程日益复杂，因此对固井施工设计与分析提出了更高要求；随着固井工程技术的飞速发展，国家和行业近年来对固井设计与分析的相关标准进行了更新，以便推动固井技术的发展。我们应基于最新行业标准和理论研究成果，系统的总结固井施工经验，开发出一套设计与分析内容丰富、功能齐全、适用广泛的固井设计与分析系统，能够更好满足固井现场施工需要，设计与分析水平，改善固井质量，促进固井技术的发展。
1.固井作业中的技术难题
1.1 水泥返高不够，不能按设计要求封隔地层
造成环空流速下降，影响顶替效率胶结质量差。下套管过程井漏可能造成卡套管事故，套管下不到设计深度。水泥环质量差层间油层、气层、水层互窜。水泥浆漏失到产层，污染产层，油气井失控。固井工程中发生井下漏失，大部分情况将导致固井失败或影响固井质量。在老油田开发后期，老油区发生固井漏失主要是因为人为产生地层裂缝。
1.2 水泥浆应用效率不高
在固井工程中，水泥浆的应用效率不高，可以主要分析为以下几种原因：
1）井身结构不合理，给套管居中处理带来难度。2）对于表面较为松软的地层来说，在钻井时会受到高压砂层或者浅“一气”完流动的影响，影响井身结构，成流体的摩擦阻力加大，紊流顶替作用不易于实现。3）在深底层，大多数是没有胶结的松软状态，再加上破压力与地层孔隙压力之间出现狭窄的“窗口”现象，难以实现紊流替或者分级梯度顶替。4）因为套管结构比较复杂，所以在表层套管和井眼间的空隙较大，井下位置的空隙反而减小。
2.油田深层固井技术有效运用的建议
2.1 提高水泥浆顶替效率的研究与应用
为了使环形空间的密封质量得到保证，首先需要考虑的是怎样使环空充满水泥浆。充满的过程，其实就是水泥浆驱替或钻井液的过程。水泥浆与钻井液的顶替质量应满足以下基本要求：①注水泥浆井段的环空空间，钻井液应全部被水顶替干净，无窜槽现象存在；②水泥浆返高和套管内水泥塞的高度应符合设计要求。有效地驱替钻井液，提高注水泥的顶替效率是清除钻井液窜槽、保证水泥胶结质量和水泥环密封效果的基本前提。经过国内外专家的研究发现影响注水泥顶替效率主要有如下几种因素：套管在井内的居中度；液体在环空间的流动状态；紊流时液体流过封隔层位所接触的时间；钻井液的触变性；钻井液与水泥浆的流变性能；水泥浆与钻井液的密度差。
2.2 确定合理顶替流速范围的原则
一个合理的顶替流速范围，应考虑该井如下几方况：①井眼的稳定性，是否有易漏、易塌等薄弱地层，这些层位对环空返速的限制情况，这些数据可根据邻井或区块的资料获得；②正常钻井过程中的环空返速情况；③裸眼井径变化情况及对返速的限制，如当裸眼井径变化较大，存在所谓的“大肚子”时，一般要求返速不能太大，以免进一步冲蚀井壁。同时“大肚子”段一般是很难达到紊流的；④套管居中度情况，当套管居中度太差时，环空返速不易太低；⑤井斜情况，当在大斜度或水平井套管注水泥时，环空返速不易太低；⑥泥浆泵与注水泥设备的工作能力。综合考虑上这些因素，就可以得到一个保证该井钻井正常的返速范围，由此再考虑进注入的前置液与水泥浆的性能与泥浆的差异，便能选定本次注水泥时，所应保持的环空返速范围的大小
2.3 有效运用深层固井气窜控制技术
气窜具有很大的危害性，应该对它高度重视，因为它可能导致井眼报废或形成严重的安全环保事故。深层固井与油层尾管固井中，要实现有效的防气窜，按照“压稳、居中、替净、封严”的要求，在水泥浆注替和凝结过程，必须保证液柱压力与地层压力的平衡关系，做到水泥浆不漏，油气水不会因为水泥浆失重而造成窜流；清除和替净环空泥浆，使水泥浆的顶替效率和水泥环的胶结质量得到提高；提高水泥石的密封质量，无局部水槽、横向水带和窜槽现象等。深层固井，应采用多凝水泥浆柱结构，确保候凝过程中能维持气层段的液柱压力；深井超深井尾管作业中，因为悬挂器以上为钻井液，水泥浆柱短，上部钻井液能在水泥浆的候凝过程中维持向下传递压力。要求钻井液泥饼薄而韧；采取有效的套管扶正技术提高套管的居中度；采取水泥浆减阻剂改善水泥浆流变性，进行水泥浆流变学优化设计，提高水泥浆顶替效率和水泥浆胶结质量。
2.4 优化水泥浆性能
为了让固井的作业环境得到改善，避免温度低、层流浅、全窗口窄等对工程造成的影响，必须选用低温早强、密度理的水泥浆体系。因此，有关固井工程中的水泥浆计，应满足以下特点：
1）控制水泥浆密度。由于地层的破裂力相对较低，在作业环境下，为了达到固井目标，让固井作业中发生的各种问题，应采取密度较低的水泥浆体系。
2）提高稳定性。关于水泥浆稳定性的影响因素，主要是自由水以及沉稳定性。如果出现自由水过多或者沉降稳定性较差的现象，则可能造成地层流体的窜流，不利于水泥的胶接强度，影响封固量。
3）减少过渡时间。如果过渡的时间长，将会增加窜流可能性，因此，应尽量减少过渡时间，以避免地层流体的侵入。
4）抗压强度大。在低温环境下，水泥石的强度变化将随着密度的降低而有所缓慢。因为固井工程的成本费用非常贵，如果一直延长作业时间，一定会增加造价压力。因此，泥石必须时间内符合抗压强度。
3.关于固井技术未来发展方向的认识
为了提高固井质量及降低固井成本，作者认为还需要对固井工程信息技术加强针对性的研究，重点在以下方面做好固井软件的完善工作：
1）针对水平井、大位移井、小井眼井及深井超深井井固井工程理论与技术开展系入的研究，优化与完善特殊井固井设计与分析技术，以满足现场特殊井井下设计与分析的需求。
2）对注水泥过程动态模拟与仿真技术研究进行加强，以便现场固井施工人员全面、直观地了解固井施工。
3）进一步开展固井参数采集技术、传输技术及控制技术研究，开发融固井并施工参数实时采集、实时与实时控制等功能于一体的固井施工实时监测与控制系统。
4）建立固井施工分析评价专家系统，以便加强固井施工分析评价技术研究，达到专家知识与经验共享的效果，为固井施工设计与施工提供有力保障。
参考文献
[1] 王情华；莫健；王玲；基于层次分析法的固井质量评价方法研究[J]；安防科技；2006年01期.
[2] 孙清华；彭明旺；低压易漏井提高固井质量的研究与应用[J]；断块油气田；2008年01期.
【关键词】苏北探区 小井眼 小间隙 水平井 尾管固井 固井质量
1 工程简况
吉H1井是浙江油田公司在苏北探区第一口重要侧钻水平预探井，属于苏北盆地东台坳陷海安凹陷曲塘次凹马家庄南岩性圈闭。在原Ф177.8毫米套管内井深3203.65-3208米处磨铣开窗，采用Ф152.4毫米钻头钻进，小井眼；目的层为阜宁组三段下油组第三砂层，完钻井深是4275米，水平位移822.73m，最大井斜90.60度，水平段达到513米，创造了浙江油田苏北油区水平井水平段钻井最长纪录，下入Ф114.3mm尾管完井，悬挂器位置2970.21m，钻进中，采用1#3NB1300C泵Ф110 mm缸套+2#3NB1300C泵130mm缸套，排量14 l/s，全井钻进时最高泵压24 MPa，最大全角变化率13.54/30m。
2 固井难点
吉H1井采用Ф152.4mm钻头进行磨铣开窗侧钻，属于侧钻小井眼，固井施工存在以下难点：
（1）钻井施工过程中，阜宁组有大段深灰、灰黑色伊蒙混层及层理裂隙发育的泥页岩，伊蒙混层的不均匀膨胀及泥页岩的剥蚀掉块，使得该部井段极易发生井壁掉块、垮塌，固井施工存在极大风险。
（2）由于本井属于小井眼开窗侧钻水平预探井，固井施工难度大，部分井径极不规则，替浆过程极易发生窜流，影响顶替效率及施工安全。
（3）环空间隙小，尾管居中度差。套管下入难度大，在水平井中套管更易靠向井眼下侧，而形成套管柱偏心、贴壁，居中度不易保证[1]，影响顶替效率。
（4）排量小，压力高。下完套管后，循环泵压高达13.0MPa，且尾管悬挂器座挂后过流面积小、流动阻力大[2]、施工压力高，发生砂堵憋高压风险较大。
（5）小井眼小间隙水平井尾管固井，对水泥浆体系性能要求高。
（6）顶替效率差。根据水泥浆的流变学原理，由于环空间隙小，常规钻井液和水泥浆的流变性能均不能适应，造成顶替不良，在环空中形成窜槽，尤其在套管居中度不良时，顶替效率会更差。
（7）套管尺寸小，配套固井工具要求高。小井眼长封固段固井尾管固井，保证尾管安全下入困难，悬挂器能否挂得住、脱得手、封得严，对尾管固井工艺及对尾管悬挂器的可靠性要求高。
3 固井技术措施
针对吉H1井的固井难点及现场实际情况，采取如下措施：
（1）强化通井措施。下套管前，认真通井，对挂卡、遇阻、井斜大的井段必须加强划眼以及坚持短起下钻，充分循环钻井液，高粘度泥浆携沙，下套管后调整钻井液性能达到固井要求。
（2）优选水泥浆体系，提高水泥浆稳定性，控制析水、失水；采用湿混外加剂，保证水泥浆性能稳定，密度均匀，增加水泥浆的可泵性，降低固井施工安全风险。
（3）水泥量的确定。根据固井前现场讨论会各方综合意见进行决定。
（4）保证套管居中。在水平段每2根套管安放一个刚性扶正器；其余大井斜井段每3根套管加1只刚性扶正器，重合段中部及底部各加一只刚性扶正器，提高套管居中度。
（5）下套管过程中，控制套管下放速度，注意悬重和泥浆返出量的情况，并根根灌浆，每二十根套管灌满一次。套管下到开窗位置时，开泵循环一次，泵压要小于悬挂器的座挂压力。套管下到位后，先小排量顶通，待畅通后，再大排量充分循环，防止开泵过猛造成环空憋堵。
（6）正确使用和操作尾管悬挂器及其附件，确保投球、蹩压、座挂、蹩通、倒扣几个环节成功。
（7）优选冲洗液。使用驱油型冲洗液，稳定井壁和稀释钻井液、隔离前后流体，有效清除套管外壁和井壁的稠泥浆和剂，形成亲水环境，提高水泥石胶结强度。
（8）在施工中，注灰与下灰密切配合，严格执行安全操作规程，控制水泥浆密度波动范围，确保水泥浆密度均匀。
（9）提高顶替效率。根据实际泵压及井下情况确定顶替排量，控制固井施工压力，既不能压漏地层同时也保证固井顶替效率
4 现场施工
吉H1井于2012年8月7日16：00下完套管，16：30开泵一个凡尔循环，泥浆返出正常；19：00开三个凡尔循环，处理泥浆，循环压力13MPa。22：40～23：55进行固井施工：
（1）管汇试压20Mpa；
（2）注前置液3m3，排量0.5m3/min；
（3）注水泥浆11.5m3，最大密度1.91g/ cm3，最小密度1.84g/cm3，平均密度1.87g/ cm3；
（4）冲洗管线；
（5）压胶塞，压塞液1m3；
（6）开钻井泵顶替钻井液24m3，排量
0.5m3/min；
（7）停泵；用水泥车顶替1.7m3，碰压20Mpa，5min压力未降，顶替过程中钻井液返出正常，碰压明显，判断浮箍密封有效，施工正常。紧接着起钻，循环。
5 固井质量
经候凝，斯伦贝谢测声幅显示，水平段（3715-4264m，即井径规则井段）固井质量良好。这表明固井质量达到了有效封固油气层井段的目的，保证了后续进一步勘探开发。
6 认识与建议
（1）该井的顺利完成，标志着实现了在浙江油田苏北探区小间隙尾管固井技术零的突破，为以后苏北探区特殊井固井技术储备积累了宝贵的经验；重要的是为浙江油田公司将来成功实现增产增效奠定了基础。
（2）通过现场通井措施，改善井眼条件，可以提高顶替效率及水泥环的承载能力。
（3）优选适应小井眼小间隙尾管固井水泥浆体系，认真通井及根据井眼情况定裸眼段扶正器安放位置及数量，保证居中度，增大环空过流面积，降低流动阻力，提高顶替效率。
（4）继续开展尾管配套固井技术研究，进一步完善浙江油田苏北油区小井眼小间隙井尾管固井工艺。
参考文献
[1] 何生辉，高俊奎，牛庆华.小井眼固井技术[J].钻采工艺，2006年7月，29（4）：12～13
[2] 张明昌，牟忠信，李列等.小间隙高压气井固井技术[J].石油钻采工艺，2004年6月第26卷第3期：30～33
[3] 陶世平，段保平，王学良，等.吐哈油田小井眼固井完井技术的研究与实践[J].吐哈油气，2002，（03）
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