孫長浩（中海油田服務(wù)股份有限公司油田化學(xué)事業(yè)部深圳作業(yè)公司，廣東 深圳 518000）

現(xiàn)代經(jīng)濟建設(shè)不斷發(fā)展態(tài)勢下，全球油氣消費量不斷增長，油氣資源開采卻逐漸呈現(xiàn)出了后繼乏力的趨勢，給石油開采工業(yè)帶來了巨大的挑戰(zhàn)。海洋深水中油氣資源豐富，比如我國的南海海域、南沙群島等區(qū)域，都蘊含著豐富的油氣資源。海洋深水處環(huán)境的復(fù)雜性，又為現(xiàn)代石油開采技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。相關(guān)領(lǐng)域的工作人員，應(yīng)當不斷改進我國現(xiàn)在在石油開采技術(shù)上的薄弱環(huán)節(jié)，加大對相應(yīng)的技術(shù)及所需設(shè)備在人力、物力上的投入，保障我國固井在油田中的技術(shù)含量。不斷推進我國石油固井技術(shù)施工工程的精確度，助力我國石油勘探及開采技術(shù)的蓬勃發(fā)展。

1 海洋深水固井水泥漿面臨的主要問題

500m～1500m 的海域被稱為海洋深水，超過1500m 的海域被稱為超深水。固井的過程中，水泥漿的選擇十分重要。海洋深水固井面臨著極為復(fù)雜的深水環(huán)境和淺部地層情況，這也意味著海洋深水固井難度極大。與陸地上常規(guī)的固井相比，深水固井尤其是深水的表層固井，通常面臨著以下幾個問題：

1.1 低溫

海水深水中溫度的變化趨勢是，溫度自海平面起，隨著深度的增加而降低，至海底溫度接近零度，到達地層以后，溫度又逐漸升高。通常情況下，水泥漿的膠凝強度隨著水泥漿密度及溫度的升高而加快，但是海底長期的低溫狀態(tài)與破裂壓力的梯度，使水泥漿水化的溫度及密度都大打折扣，會長期使水泥漿處在膠凝失重的狀態(tài)，不利于水泥漿流變性、抗壓強度和膠凝強度的發(fā)展。水泥漿強度的發(fā)展受到影響，在很大程度上會延長侯凝時間，打亂原本的稠化曲線。淺層流、淺層水的氣竄以及其他的復(fù)雜情況，對水泥漿的稠化也帶來的不小的挑戰(zhàn)，若無法克服，甚至?xí)?dǎo)致固井失敗。

1.2 松軟地層

海底及近海底地層沉積都處于松軟、欠壓實的狀態(tài)，造成地層的破裂壓力達到一個較低值，最低在1.5PPG(0.18 g/cm3)左右。大范圍的軟泥固結(jié)物，造成安全作業(yè)窗口壓力和破裂壓力之間更為狹窄。目前為了在深海使鉆井達到預(yù)定深度，采用了增加套管層數(shù)、非常規(guī)井身結(jié)構(gòu)、控制壓力鉆井（MPD）、雙梯度鉆井等技術(shù)措施，這些措施對于鉆井工程中遇到的難題能夠有所緩解，卻極易導(dǎo)致固井工程中漏失、小井眼薄水泥環(huán)等問題的出現(xiàn)。要想切實提高海洋深水固井的安全性與穩(wěn)定性，解決漏失、環(huán)空間隙小等問題是關(guān)鍵。

1.3 淺層流

淺層流指的是在近海底地層的淺水區(qū)域，在地質(zhì)沉積過程中形成的圈閉的高壓鹽水、氣等流體。在進行海洋深水表層的套管固井的過程中，若遭遇由于快速沉降而導(dǎo)致的地層壓實作用不平衡或上覆巖石厚度不同而形成高壓砂層時，如果這個階段水泥膠凝狀態(tài)沒有達到一定的強度，就會產(chǎn)生流動的流體。在鉆井時若不慎揭開這些流體的地層，一旦控制不當，就極易造成井噴等復(fù)雜狀況。淺流層的流體，在水泥尚未達到膠凝狀態(tài)的情況下，可能竄入水泥漿中，影響水泥漿的膠結(jié)，極易導(dǎo)致固井作業(yè)的失敗。這就要求在海洋深水固井作業(yè)中使用的水泥漿，需要具備低溫早凝、良好的流變性能、良好的防竄性能以及適宜的密度等性能。

1.4 費用高

海洋深水固井作業(yè)中低溫、低密度、淺流層以及距離、氣候等因素的影響下，造成的水泥漿侯凝時間的大大延長，也給后勤供應(yīng)帶來更加嚴峻的挑戰(zhàn)?；谶@些原因，深水鉆井、固井作業(yè)費用極高，目前已經(jīng)達到了每天上百萬的巨額費用，這樣的情況下意味著每時每刻工程進度的延長，都會帶來高額費用的流失。例如下套管作業(yè)，在陸地的鉆井工程中，下套管的快慢對鉆井的費用影響較小，不用過于關(guān)注下套管的速度。但是在海洋深水進行鉆井作業(yè)時，下套管速度的提高，會節(jié)省2-3天的鉆井作業(yè)用時，這對于每日上百萬的高額支出來說，省下來的是一大筆費用。可是海洋深水作業(yè)中，由于破裂壓力梯度較低等因素的影響，若下放套管的速度太快，極易出現(xiàn)較高的壓力而導(dǎo)致地層漏失。在海洋深水進行固井作業(yè)的過程中，如何減少侯凝及下放套管時間，降低工期延長的幾率是值得思考并必須解決的難題。

2 海洋深水固井水泥漿問題的解決策略

2.1 確定水合物穩(wěn)定性的特性曲線

海洋深水區(qū)域富含大量的天然氣水合物，在鉆井固井中導(dǎo)致氣體竄連的問題時有發(fā)生。若水合物的分解情況并不嚴重，可能隨著時間流逝氣體的流動會減慢，然而一旦情況惡化，會導(dǎo)致更加嚴重的后果。結(jié)合現(xiàn)場的基本環(huán)境，選擇適宜密度的水泥漿是保障固井質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。海底環(huán)境復(fù)雜，若要準確找到能夠適應(yīng)深水環(huán)境的固井水泥漿體系，研究并明確海底的水合物特性曲線的穩(wěn)定性是關(guān)鍵。要想準確地繪制出天然氣水合物穩(wěn)定性特性曲線，需要收集海洋深水區(qū)域及施工現(xiàn)場整體的溫度和壓力數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，并經(jīng)過比對分析，找出其中水合物分解的因素、的水泥漿體系水化熱對溫度的影響等規(guī)律，給予深水水合物層固井水泥漿設(shè)計一個更好的指導(dǎo)。

2.2 海洋深水固井材料體系研究

我國目前應(yīng)用于海洋深水區(qū)域的較為先進的水泥漿體系有兩種種類，分別是低溫泡沫水泥漿體系和低溫低密度水泥漿體系。低溫泡沫水泥漿體系具有侯凝時間短、過渡時間短的特點，對于淺層流竄流的發(fā)生有較好的抑制作用，是現(xiàn)在深水材料體系中發(fā)展較迅速的一種材料。然而這種材料在應(yīng)用上大大增加了施工工藝的難度，還需在施工工藝上著手，重點研究使得低溫泡沫水泥漿能夠更好地發(fā)揮其功效，提高海洋深水固井的質(zhì)量。低溫低密度水泥漿能夠極好的適應(yīng)海底松軟地層，緩解高壓力下漏失、環(huán)空間隙小等問題。在這兩種材料有效應(yīng)用的基礎(chǔ)上，還應(yīng)該不斷加強對適用于低溫、無緩凝副作用的降失水劑及分散劑、防止淺層竄流的外加劑之類材料的深入研究，不斷加強和優(yōu)化水泥漿的密度、抗壓、膠凝等性能，相關(guān)的技術(shù)部門投入更多的人力物力，不斷完善我國海洋深水固井材料體系的研究。

2.3 優(yōu)化固井設(shè)計軟件系統(tǒng)

信息化時代背景下，石油開發(fā)與勘探過程也逐漸信息化、智能化。一方面，通過構(gòu)建系統(tǒng)化的海洋深水固井設(shè)計的軟件，能夠更加精確的對水泥漿泵注過程中的地層承壓情況、水泥漿溫度變化的情況進行模擬，綜合考察整體的海底環(huán)境狀況，精確地掌握油井各方面的信息，包括整體的溫度、密度、淺流層流竄狀況等，及時發(fā)現(xiàn)疏漏并提出對應(yīng)的解決措施。另一方面，現(xiàn)在已經(jīng)具備有成套的固井泵管控裝置，能夠自動進行漿液混合。傳統(tǒng)對于水泥漿的比例都是人工查驗，難以保證精確性，而現(xiàn)代的固井泵大部分已經(jīng)智能化，可以通過智能顯示屏反饋各個時段漿液的密度，大大提高了固井工作的精確性。要切實提高我國海洋深水區(qū)域固井工程的智能化技術(shù)，通過精確的計算，設(shè)計更為科學(xué)的、具有針對性水泥漿體系，優(yōu)化海底固井的設(shè)計方案。

3 結(jié)語

海洋深水石油開發(fā)技術(shù)是我國未來石油工業(yè)發(fā)展的新領(lǐng)域，固井水泥漿的問題是現(xiàn)在海洋深水作業(yè)中需要解決的重點問題，這項問題的解決大大推動我國海洋深水石油開采技術(shù)的提升，能夠有效促進我國的石油的開發(fā)與勘探，同時助推我國國民經(jīng)濟社會效益的提高。在海洋深水區(qū)域的石油開采，我國的技術(shù)發(fā)展還存在極大的發(fā)展空間，必須加強海洋深水固井技術(shù)材料體系方面的研究投入及研發(fā)團隊的建設(shè)，通過完善水合物穩(wěn)定性特性曲線的分析、淺層流體竄流機理和氣竄問題的解決發(fā)展我國的海洋深水固井技術(shù)，實現(xiàn)我國境內(nèi)的油藏安全以及最大效益的開發(fā)，更好的助力我國經(jīng)濟發(fā)展。