影响石油固井质量的主要因素及改进策略研究

赵杨

【摘 要】石油的固井质量不仅关系到石油的安全生产，同时还关系到钻井工作的顺利进行，因此石油固井对于钻井来说具有重要的意义，需要采取措施保证固井质量。本文对影响石油固井质量的因素进行了分析，并提出了有效的应对策略。

【关键词】石油；固井质量；因素；改进策略

石油钻井工程具有一定的危险性，并且其系统性和复杂性较强，石油的固井工程是一项隐蔽工程，其具有特殊性，在施工过程中既要保证工程的质量还应该减少工程的施工时间。影响石油固井质量的因素很多，包括钻井液、水泥浆、地层岩性等，相关人员应该针对这些因素采取有效的措施进行处理，从而保证固井的质量，提高石油钻井的效率。

一、影响石油固井质量的因素

（一）钻井液对石油固井质量的影响

石油固井相关工作进行的过程中需要使用质量水平较高的钻井液。钻井液本身各项参数与固井质量有着较为密切的关系。钻井液影响固井的因素主要包括：（1）钻井液的切力。这是影响顶替效率的关键。合理的钻井液切力以及胶凝的性能是保障高顶替效率的关键；（2）钻井液密度。浮力效应是指钻井液密度与水泥浆密度的差值对顶替效率产生的影响。密度低的钻井液具有很强的浮力效应，它和水泥浆密度的差值较大，能够提高固井的质量。而高密度的钻井液与水泥浆密度差值较小，其浮力效应不明显，对于固井质量具有不利的影响；（3）钻井液的粘度。钻井液的粘度会影响钻井液的流动性，其粘度越高，钻井液的流动性会越小，会使顶替效率降低；（4）钻井液的失水量。如果钻井液大量失水会导致地层和水泥石之间的胶结程度变差，对固井质量造成影响。

（二）水泥浆对石油固井质量的影响

（1）外部因素影响。外部因素主要包括环的实际长度和水泥浆的密封质量。据相关统计得出，密封长度控制在1200～800米，固井质量最佳。在注入水泥浆时，环空返速会影响顶替效率，因此需要提高环空返速；（2）自身因素影响。提高水泥浆的密度可以提高固井质量，要提高水泥浆的密度需要增加水泥浆的流量梯度以及浮力。如果水泥浆的注入速度过快可能会出现分层胶凝沉淀现象，如果注入的速度过慢可能会增加注射难度，一旦水泥浆失水过多，多出的水会渗到地层中，直接影响土体的硬度，从而影响水泥的质量。

（三）地层岩性对质量的影响

在石油固井中水泥环和地层是第二界面，地层岩性会在一定程度上影响固井的质量。在进行石油固井的过程中，由于地层构成本身具有较高的吸水性，在水泥凝固期间，很容易会丧失大量的水分，会直接影响到第二界面之间的胶结程度，甚至使钻井坍塌。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，会出现渗水现象，可能降低胶结度，最终影响石油固井的质量。

（四）井眼条件

施工的安全性和顶替效率都会受到井眼条件的制约，主要影响因素包括以下几个方面：（1）井眼质量。一般情况下井壁都是粗糙的，井径是没有规则的，井眼从纵向看为锯齿状，横向看为葫芦状。不规则的井眼会降低顶替效率，尤其是在井径变化比较大的井段，会导致水泥浆不能和地层良好的胶结影响固井的质量；（2）井的类型。不同的井型，固井施工过程中水泥浆的流动速度和阻力不同。定向井和水平井存在井斜，其和直井相比套管居中度比较低，并且顶替效率低，影响固井的质量；（3）环空间隙。套管与地层的间隙大小会影响顶替效率，在环空返速相同的情况下，小间隙与大间隙的雷诺数相比相差很多，小间隙的雷诺数较小，因此其发生紊流要困难。小间隙井眼固井施工时，井内流体的流动阻力大，排量低，不易实现紊流顶替，会降低顶替效率。

二、提高石油固井质量的策略

（一）提高钻井液自身的性能

要提高钻井液的自身性能需要从其密度、失水量、粘度、切力进行提升。首先，如果钻井液密度小于1.20g/cm3，固井质量优质率高于85%。在进行钻进直至固井作业时，在压稳地层流体并满足各个油田井控要求的前提下，可以适度地降低钻井液的密度，增加浮力效应，提高顶替效率；其次，钻井液的失水量应该控制在5～6毫升之间。钻井过程中可控制钻井液的失水量低于6ml；再次，如果钻井液的粘度小于25mPa·s，石油固井的优质率会提高1%。因此，需要有效控制注水泥前钻井液的粘度，当密度在1.30g/cm3以下时，粘度控制在10～30mPa·s；当密度为1.30～1.80g/cm3时，粘度控制在22～30mPa·s；最后，要控制好钻井液的切力，当密度在1.30g/cm3以下时，屈服值不能超过5Pa，当密度为1.30～1.80g/cm3时，屈服值不超过8Pa。

（二）提高水泥浆的自身性能

一般，水泥浆的失水量不超过100ml，密度介于1.95～2.0g/cm3时，水泥浆的性能最佳，如果条件允许，水泥的稠化时间越短越好，这样能将水泥环受空气水分影响的程度降到最低。此外，也可以通过外部材料的中和作用控制水泥浆的性能。如加入二磷酸盐可以降低切力，提高顶替效率，加大水泥浆的用量能够控制水泥浆的失水量。为了让水泥浆具备早后期的抗渗、膨胀、防腐、失水率低等特性，可以采用防腐抗渗的水泥浆体系，有效降低地层岩性对水泥浆凝固度的影响，进而提高界面间的胶结度，提高固井的质量。

（三）降低地层因素对固井质量的影响

（1）采用低密度防漏水泥浆、分级固井可有效降低易漏地层因漏失对固井质量的影响；（2）降失水剂可以减小水泥浆的失水，加入外加剂能够减少析水，降低地层吸水性对水泥环质量的影响；（3）在水泥浆中加入防腐蚀剂、防气窜剂等外加剂能够提高水泥石对地层流体的抗腐蚀能力；（4）采用双凝或多凝水泥浆、管外封隔器、环空加压等方式可有效压稳地层流体，大大降低水泥浆候凝时流体侵入的影响；（5）优选针对性的水泥浆应对特殊地层。比如盐水泥浆体系应用于含高压盐水层、盐岩层的固井施工，从而降低地层盐侵对胶结质量的影响。

（四）提升井眼质量

（1）钻井工艺设计人员考虑周全，设计出合理的井身结构；（2）钻井、定向井、泥浆等各个施工单位高度重视固井工程，在直井段要做到防斜打直，在造斜段做到增斜平稳，保证井眼轨迹平滑，井壁稳定，井身的质量良好，有利于套管顺利下入，对于提高固井施工时的顶替效率具有重要的作用；（3）通过调节钻井液和水泥浆的动切力比值、压力梯度比值，提高小间隙环空固井时的顶替效率。

三、结束语

综上所述，当前，我国的石油资源比较匮乏，为了给人们提供充足的石油资源需要做好石油的钻井工作，石油钻井工作能否顺利进行和石油固井的质量具有密切的联系，因此应该保证固井的质量。影响石油固井的因素很多，相关人员应该针对这些问题采取合理的措施，从而提高固井质量，保证钻井工作顺利进行。

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