致密油水平井固井技术现状研究

致密油水平井固井技术现状研究

郭蓓杰

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摘要：扶余组及高台子组等多个区域的致密油气储集层，资源品位低，产量低，但整体上具有良好的油气资源勘查与开发潜力，而水平井技术是这一区域高效开采的主要途径。本文从对我国多区域地区致密油水平井钻探的困难入手，利用对水平井方案进行优化设计，在保证钻孔施工安全的基础上，运用优化技术，加快提效技术，从而可以有效地缩短钻孔周期，降低钻孔费用，最终达到致密油资源的经济效益利用目的。

关键词：致密油水平井；固井技术；现状研究；国内外

引言

扶余组及高台子组等多个区域的致密油气储集区，资源品位低，产量低，但整体上具有良好的油气资源勘查与开发潜力，而水平井技术则是这一区域高效开采的关键。本文从对我国多地区致密油水平井钻探的难点入手，以对水平井方案进行优化设计，在保证钻孔施工安全的基础上，运用优化技术，加快提效技术，从而可以有效地缩短钻井周期，降低钻井成本，最终达到致密油资源的经济效益。

一、目前存在的困难和问题

（一）储集层的分布具有非连续性和变异性，给水平井的开发带来了困难。由于油藏分布连续性差，侧向变化大，使得钻井平台的布置和优化十分困难。采用传统的单井段水平井眼的井眼轨道精度很难实现，不适于工业化生产。

（二）由于地层压力体系的复杂性，使得井筒的结构优化变得更加困难，例如，由于乾安70区块的上层高台子层进行了注水开采，使得井筒的构造变得更加困难，因此，有些水平井必须使用两开深的表套，才能进行井筒的设计。

（三）由于地层岩层的可钻性不好，导致了很难提高水平井效率。青山口组储层在局部区域容易坍塌、渗漏，导致在该区域内存在大量的渗漏，从而影响了工程的顺利进行，一些油藏甚至发生了掉块等问题，从而影响了钻井的顺利进行。

二、国产工艺的发展状况

（一）川西油田水平井眼注水泥工艺

在此基础上，提出了影响水平井水泥稳定度的两个重要因素：自重和井身结构。由于自重的原因，使井筒在水平井中发生了下倾，从而对井筒顶心造成了不利的影响，造成了井筒顶替效果不佳。钻井液中较重的相态离子、前置液及灰浆会沉积在环空底面上，对清洁井壁及灰岩-二界面对井壁的粘结力有不利的作用。不光滑的井径和不均匀的井径都会对井筒下进和对中产生很大的干扰，而且在不均匀的井径上会产生死水，给钻井带来很大的难度。通过对川西地区水平井中扶正装置的选择和间隔、对注浆系统进行优化、对注浆系统进行全面、高效的注浆系统等方面的研究，可以达到改善水平井注浆系统的目的，其具体技术措施包括：

1.在倾斜点下方，加大扶正器的数目，使倾斜和水平线的居中程度得到改善；

2.采用常温下的低粘剪切钻井流体，降低剪切力；

3.采用具有螺旋式矫正板的涡旋矫正机，以改善水平区的顶替效果；

4.注水泥前处理溶液为灌浆溶液+隔膜溶液+灌浆溶液的混合溶液；

5.采用双凝水浆，加大双凝水浆的增稠时间，保证压力稳定；

（二）胜利油田的水平井注水泥工艺

重点是针对水平井固井中存在的困难，从通井、下套管、钻井液性能调节、固井前置液及水泥浆设计、施工参数设计及控制等几个角度出发，对水平井固井中存在的问题进行了分析。

1.在下套之前进行过井的工艺方法。通过模仿原始钻井工具的刚性，保证了扶正装置的个数及套管的平稳下入；在下套管之前，应保持原有的钻井流体性质，以保证井底的稳定性；采用大容量的洗井方法，在受水平线阻碍的井段上打洞，重复打顶，将地层中的岩屑全部清理干净；在通井阶段，待油井压力及钻井流体性质趋于平稳时，测循环周期以估计出井口体积，从而为下一步的注水泥用量的选择奠定基础；在成钻之前，先对水平区和斜区进行了灌注。

2.定心装置的设计原理和方法。在水平线上均安装了硬质扶中板，并增加了放置的密度；在井眼规则且井壁稳定的情况下，应将扶正机安放在井眼内。

3.预制器的液体结构。在灌浆前，要向油井中注入一种清洁隔膜，以消除水泥中粘附于套管外、油井内的粘稠泥浆，保证水泥两个接触面具有很高的粘接强度。当泥浆混合时，其兼容性较好，可得到一种亲水性的环境；要求清洗液具有良好的流变特性，以确保在较低转速下产生湍流，从而达到两相高效清洗的目的。

三、外国科技发展概况

（一）驱油效果仿真程序

1.Displace3D顶替3D仿真软件是以全井3D仿真模式进行的，可以对在环形空间中进行钻井过程中，不同液体在钻井过程中的动力学特性进行计算，从而可以对钻井过程中实现高效的钻井过程进行分析。通过对井下真实状况的观察，可以帮助水泥工制定更加完善的注水置换计划，从而确保井底的完整性和封固质量。

2.利用OptiCem开发的固井工艺参数优化软件，能够为固井工提供更加符合实际的固井工艺参数和水样参数。将设计参数和实际的施工参数进行比较之后，OptiCem软件能够根据需要进行调整，同时还能对井下的液体注射位置进行监控，同时还能对井下的ECD进行实时监控，从而在确保施工安全的情况下，增加注替容积。

（二）预防固井液漏失的工艺

1.TunedLightCement水泥。TunedLightCe的胶凝材料以玻璃球为缓冲剂，以达到减小胶凝材料的稠密程度，使胶凝材料具有较大的松散范围和较高的抗压强度。TunedLightCement在低压力、高渗透率、高强度的固井时，可确保胶浆回到预定的水平，避免了胶浆的渗漏，减少了注浆成本。

2.ZoneSeal泡沫水泥

ZoneSeal泡沫混凝土的特点是：①较高的弹性和拉伸强度，提高了水泥岩的机械性质，有利于确保水泥环的长效封堵；②受压时，泡沫水泥浆是一种高性能、高粘性的体系，对置换效果有利。对于压力较小、容易发生渗漏的油井，采用泡沫胶可确保油水返高；对于压力较大的油藏，使用泡沫混凝土可有效防止气窜；采用泡沫塑料可以达到极小的密度，在某些特定的岩层中进行固井，其使用的效果是明显的。

3.固井前置液技术。TunedSpacer水基绝缘剂对各种钻井液都具有很好的兼容性，只要对其流变性进行了优化，就能够对钻井液和井壁上的滤饼进行高效地去除，从而为水泥浆提供了一个很好的粘合环境。该产品具有良好的悬浮性和可调节的流变性。其耐高温极限温度可达到177℃，适宜的使用密度在1.21—2.17克/立方厘米之间.MudFlash清洗液既可以起到固相粒子分散作用，又可以起到润湿性和水溶性两种作用，既可以洗涤净化空气中的钻井液体，又可以使两种界面发生水溶性转变，使水泥浆体和井壁粘接在一起。这些特性确保了钻井液、水泥浆与井筒内清洗液之间具有较好的兼容性。MudFlash是一种单组分的钻井泥浆－油泥净化剂，使用方便，价格低廉。

结语

由于水平井井筒长度大，其井眼轨道控制困难，井眼规则性差，造成了井眼下套管困难，井眼居中度差，顶替效率低下，从而降低了水泥生产的成井质量。然而，在水平井中，水泥泥环需要经历大规模压裂试验，水泥环的品质将会关系到水平井的压裂效果和油田的使用年限，因而固井的品质受到了广泛的重视。

参考文献

[1]霍维维.致密油水平井固井技术现状[J].西部探矿工程,2022,34(08):94-95+98.

[2]张鑫.乾安致密油水平井提速提效技术研究[D].东北石油大学,2020.

[3]胡慧.致密油水平井固井质量的测井评价方法研究[D].西南石油大学,2020.