李 闖

(東北石油大學(xué) 黑龍江 大慶 163000)

固井頂替效率研究

李 闖

(東北石油大學(xué) 黑龍江 大慶 163000)

目前，決定一口井的使用壽命主要取決于固井質(zhì)量的好壞，而頂替效率的高低直接影響固井質(zhì)量的好壞，也影響著后期開采效果。其層間封隔能力是決定分層注采壓裂等增產(chǎn)措施實(shí)施效果的關(guān)鍵。

目前國(guó)內(nèi)外固井工作者主要通過(guò)以下三種方法提高固井質(zhì)量:

1. 提高固井界面膠結(jié)強(qiáng)度

2. 保證環(huán)空水泥環(huán)的完整性

3. 防止界面及水泥環(huán)本體微裂縫的產(chǎn)生

而這些方法的基本前提就是要求具有良好的注水泥頂替效果，保證水泥漿對(duì)鉆井液的有效驅(qū)替。因此，固井水泥漿頂替鉆井液的效率高低，直接決定著一口井質(zhì)量的好壞

影響垂直井身固井質(zhì)量的關(guān)鍵因素是套管的扶正、地層油氣水層的壓穩(wěn)、環(huán)空鉆井液的替凈、地層的“密封”以及使用低膠凝強(qiáng)度、高流量的前置液和活動(dòng)套管等.然而，這些技術(shù)在斜直井身中的應(yīng)用常常要比在垂直井身中的應(yīng)用要困難得多。這是因?yàn)?1)在斜直井身中作用在套管上的各種負(fù)荷逼迫套管靠向井壁，因此難以將套管扶正;而這些負(fù)荷還會(huì)導(dǎo)致高阻力、高扭矩、高彎曲應(yīng)力.這樣也就限制了套管的活動(dòng);(2)由于鉆屑有向低邊沉降的趨勢(shì).這就難于實(shí)現(xiàn)存在于低邊的鉆屑及鉆井液替凈的問(wèn)題;(3)由于水泥漿中的游離水將向環(huán)空的高邊聚積，在環(huán)空的高邊會(huì)出現(xiàn)一些水槽。由于環(huán)空高邊水槽的出現(xiàn)，致使斜直井身高邊出現(xiàn)竄槽現(xiàn)象。目前國(guó)內(nèi)有很多提高固井質(zhì)量的方法，下面我們就來(lái)簡(jiǎn)單的介紹以下幾種。

一、套管居中技術(shù)

合理安裝扶正器是保證套管居中的前提，我們應(yīng)該 在三維力學(xué)條件下，根據(jù)套管柱的撓度變形公式及井眼實(shí)際情況，在給定套管居中度的前提下由下而上設(shè)計(jì)出合理的扶正器間距設(shè)計(jì)。通過(guò)扶正器位置的合理安放，在提高全井套管柱整體居中度的同時(shí)，可以減少扶正器的安放數(shù)量，確保固井下套管作業(yè)的順利進(jìn)行。合理的套管居中度是提高頂替效率的關(guān)鍵。

二、提高頂替效率

固井頂替是水泥漿體對(duì)鉆井液漿體的頂替，是兩種流體的流動(dòng)，研究頂替效率，我們首先要從兩種流體的流變模式開始研究，目前研究中，我們主要選取赫巴流變模式，這是因?yàn)楹瞻土髯兡Ｊ绞怯薪鼐嗟膬缏闪鳎扔袃缏赡Ｊ降膬?yōu)點(diǎn)，又有賓漢模式的優(yōu)點(diǎn)，能夠同時(shí)反映流體的屈服特性和剪切稀釋性，而且還能充分的表現(xiàn)鉆井液或水泥漿在高溫高壓下的流變性。然后再根據(jù)選定的流變模式，計(jì)算控制流體的雷諾數(shù)，進(jìn)而控制流體的流型，如下圖。然后對(duì)選取的流型在赫巴流條件下進(jìn)行一系列的力學(xué)計(jì)算，建立力學(xué)模型，最后研究出提高頂替效率的方法。

三、多功能鉆井液

目前，實(shí)現(xiàn)水泥漿對(duì)鉆井液的完全頂替是很困難的，那么讓未被替凈的鉆井液和泥餅硬化，自然也能提高固井質(zhì)量，用多功能鉆井液鉆井，優(yōu)勢(shì)在于提高了鉆井液和固井液的相容性，從而實(shí)現(xiàn)了第一、第二界面的良好膠結(jié)，防止油氣水竄槽;尤其在水平井固井中，即使頂替效率只有一半，但是濾餅和未被替出的多功能鉆井液都能實(shí)現(xiàn)很好的固化，所以相當(dāng)于正常固井時(shí)100%的頂替效率。

四、水泥漿的性能

一是漿體的穩(wěn)定性，水平井固井中，水泥漿體系的穩(wěn)定性非常關(guān)鍵，直接關(guān)系到其它各種性能的實(shí)現(xiàn)。通常采用加入固相惰性材料的方法來(lái)控制析水和保證漿體穩(wěn)定性。二是良好的流變性，在常規(guī)注水泥施工中，一般采取降低水泥漿的屈服值和膠凝強(qiáng)度來(lái)改善流變性能，獲得更高的頂替效率。三是降低水泥漿析水，自由水析出，易在高邊形成自由水通道同時(shí)套管上側(cè)的水泥漿密度下降，凝固后的水泥石強(qiáng)度降低，滲透率升高，很容易形成油氣水通道，導(dǎo)致層間封隔失效，因此，降低水泥漿析水是提高水平井固井質(zhì)量的關(guān)鍵。其次漿體還需要有一定的觸變性，水泥漿保持一定的觸變性可以更好地保證漿體的性能和穩(wěn)定性，在水泥漿失重的狀態(tài)下，漿體所形成的結(jié)構(gòu)力可以防止地層流體對(duì)漿體的侵蝕。

五、結(jié)論

綜上所述，我們可以看出，決定一口井固井質(zhì)量好壞的直接因素就是頂替效率，基本上所有提高固井質(zhì)量的方法都是在變相的在提高固井頂替效率。因此，在未來(lái)的固井工作中，我們一定要首抓固井頂替效率，從而保證固井工作中井的質(zhì)量。

李闖 (1990-)，男，碩士研究生，油氣井工程，東北石油大學(xué)。