金晨貴(中海油田服務(wù)股份有限公司，廣東 深圳 518000)

0 引言

隨著科技的進(jìn)步，人們對油氣資源的需求越來越高。水平井技術(shù)是一種優(yōu)秀的鉆井技術(shù)，廣泛應(yīng)用于油氣資源開采之中。海洋擁有豐富的油氣資源，但對開采技術(shù)的要求較高，傳統(tǒng)的水平井固井技術(shù)在海上油氣開采中還存在許多不足。為此，我們要不斷探索優(yōu)化海上水平井固井技術(shù)的技術(shù)，努力提升固井的效率和質(zhì)量，為我國海上油氣資源開發(fā)提供強(qiáng)健的技術(shù)支持。

1 水平井技術(shù)的優(yōu)勢

水平井技術(shù)是指最大井斜角在86°以上，并在油氣儲(chǔ)層中延伸一定距離的鉆井工藝。因?yàn)槠渚哂泻軓?qiáng)的適應(yīng)能力，是一種較受歡迎的油氣開發(fā)鉆井技術(shù)[1]。水平井技術(shù)在油氣資源開發(fā)中具有以下優(yōu)勢：鉆水平井可以提高裂縫型油氣礦藏中鉆井穿越的層數(shù)，從而獲得高于直井?dāng)?shù)倍的油氣資源；在有底水的油氣礦藏開采中，水平井可降低底水錐進(jìn)，延后油水或者氣水同采期，提升油氣資源的開采時(shí)間，可以最大限度地開發(fā)油氣資源，提高油氣井的產(chǎn)量和采收率；在天然氣開采中使用水平井鉆井技術(shù)，可以有效提升鉆井的密封性，降低由裂隙導(dǎo)致的天然氣泄漏，從而充分開發(fā)天然氣資源，可以減少紊流對高滲透氣藏影響，進(jìn)一步提升天然氣的產(chǎn)能；水平井采用注入式鉆井工藝，通過水、氣、混合液的注入，可有效提升油井的平滑度和驅(qū)動(dòng)力，從而提升油氣開采的速率；在藏油量低、低壓的油氣礦藏中使用水平井鉆井技術(shù)，可以擴(kuò)大礦藏和礦井的接觸面，提高油氣資源的滲透率，進(jìn)而提升油氣開采量，降低開采成本。

2 海上水平井固井的技術(shù)難點(diǎn)

(1)水平井鉆井技術(shù)會(huì)影響固井階段的質(zhì)量。水平井在鉆井時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的方形和橢圓形的溝槽，擴(kuò)大礦井的直徑，易形成多臺(tái)階井眼，大大降低了水泥漿的頂替效率。(2)套管重心偏移、貼邊會(huì)影響固井作業(yè)。由于井下的復(fù)雜狀況，靠近井壁的套管會(huì)不可避免地粘上大量的泥土混合物，導(dǎo)致套管的重心發(fā)生偏移，導(dǎo)致套管貼向井壁，影響油氣資源的傳輸。因此，調(diào)整水平井中的套管重心，減少貼邊現(xiàn)象是水平井固井階段的重點(diǎn)工作。(3)頂替效率提升困難。泥漿中的重晶石顆粒等固體物質(zhì)會(huì)減低泥漿的動(dòng)能，導(dǎo)致泥漿的頂替效率降低，容易使泥漿發(fā)生沖洗和竄槽現(xiàn)象，提升固井難度。(4)對水泥漿和水泥石的要求較高。如果水泥漿的沉降穩(wěn)定性不足、滲水性過強(qiáng)，會(huì)造成析出的水積聚，形成水通道，降低套管的穩(wěn)定性[2]。(5)套管下方的摩擦阻力大，由于礦井斜度的增加，套管下方的摩擦阻力會(huì)逐漸加劇。(6)套管附件的性能要求較高，由于井斜度的影響，水平井在固井時(shí)對水泥灌注的閉合裝置和回壓閥要求較高，如果配件達(dá)不到要求會(huì)導(dǎo)致水泥回灌等現(xiàn)象。

3 海上水平井固井技術(shù)的優(yōu)化措施

3.1 優(yōu)化鉆井技術(shù)和鉆井液設(shè)計(jì)

在水平井的鉆井技術(shù)方面，要做好井眼的分布記錄，避免不規(guī)則鍵槽的產(chǎn)生；控制好鉆井的孔徑，防止孔徑過大導(dǎo)致頂替效率降低；做好全井段的精細(xì)化設(shè)計(jì)，并在施工中加以控制，盡可能避免不規(guī)則井段的出現(xiàn)。在大斜度的裸眼井固井時(shí)，由于泥漿帶來的巨大阻力，單純地靠套管的自重很難達(dá)到下管的目的，此時(shí)就需要上方的管柱提供推力來進(jìn)行下管。為此，就需要潤滑效果好的鉆井液來輔助下管，開采企業(yè)要選用并配置合適的鉆井液。

3.2 采用紊流施工

泥漿附著在套管上導(dǎo)致套管重心偏移、與井壁粘連是水平井鉆井技術(shù)常見的問題，采用紊流施工的方式，泥漿產(chǎn)生的慣性和渦旋運(yùn)動(dòng)會(huì)降低泥漿的粘連，減少套管上附著的泥漿，從而達(dá)到清潔井壁的目的，可以保障套管實(shí)現(xiàn)居中下管，防止泥漿在某一井段積聚，發(fā)生竄槽現(xiàn)象。所以，當(dāng)使用水平井鉆井技術(shù)時(shí)，如果條件允許，應(yīng)該首先考慮紊流施工，發(fā)揮套管柱的軸向旋轉(zhuǎn)和回流作用，提升下管效率和下管質(zhì)量，減少井壁固體混合物的堆積現(xiàn)象，提高固井質(zhì)量。

3.3 優(yōu)化水泥漿設(shè)計(jì)

水泥漿的設(shè)計(jì)是固井階段的重要內(nèi)容，水泥漿既要混合充分，又要具備較強(qiáng)的穩(wěn)定性，以防止高壓下水泥漿中的水大量析出聚集，形成水通道，降低礦井結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在水泥漿的設(shè)計(jì)中要合理設(shè)計(jì)粘稠度，在保障水泥漿流動(dòng)性的同時(shí)嚴(yán)格控制水泥漿的穩(wěn)定性，要選用混合性能好水泥材料，添加適量的輔助材料，保障水泥漿充分混合，提升水泥漿的穩(wěn)定性，防止自由水析出，保證固井質(zhì)量，為后期油氣開采提供堅(jiān)實(shí)的礦井基礎(chǔ)[3]。

3.4 沖洗隔離液的設(shè)計(jì)

水平井固井階段需要先向礦井中注入起沖刷潤滑作用的隔離液，然后再向井中注入水泥漿。沖洗隔離液的設(shè)計(jì)要盡可能地降低其密度，因?yàn)榈兔芏鹊臎_洗隔離液可以將井壁中的油性物質(zhì)進(jìn)行融合沖刷，改變井壁的性能，提升井壁對水泥漿的粘合性能，讓水泥漿可以均勻地附著在井壁上，形成孔徑均勻、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的井壁，提升固井效果。沖洗液要具備較好的稀釋性能，可以對附著在套管上的泥漿進(jìn)行清除，讓套管更好地利用自身重力逐漸居中。沖洗液要對礦井中的固相物有很好的吸附懸浮效果，防止這些固相物與泥漿混合，降低井壁的穩(wěn)定性。因此，水平井固井階段的沖洗隔離液要選用密度合適的粘性隔離液。

3.5 選用高性能的套管附件

套管附件對于提升套管的穩(wěn)定性，控制泥漿注入具有重要意義，在水平井固井階段需要重視套管回壓閥、浮鞋、扶正器的選用。在回壓閥方面，可以選用加壓彈簧結(jié)構(gòu)，以提升回壓閥的穩(wěn)定性，防止出現(xiàn)回壓閥失靈的狀況。在浮鞋的選用方面，要注重其耐溫性、密封性，選用鉆孔方便、接連性好的浮鞋，選用流線型的浮鞋，以降低下管摩擦阻力，提升下管效率。在套管扶正器方面要根據(jù)礦井的實(shí)際狀況，合理選用剛性扶正器和彈簧式扶正器。彈簧扶正器由彈簧鋼制成，可變形程度高，可以適應(yīng)不同程度的擴(kuò)徑井眼。由于其特殊的結(jié)構(gòu)，可以減少卡阻現(xiàn)象，更好地適應(yīng)下管需求。因此，在沒有特殊需求的情況下應(yīng)該盡可能地選用彈簧式套管扶正器。

3.6 采用漂浮下管技術(shù)

漂浮下管技術(shù)通過在套管串中加入漂浮接箍，在漂浮接箍與套管鞋之間的套管內(nèi)封閉空氣或低密度鉆井液，使該段套管串在井眼內(nèi)產(chǎn)生一定的浮力，從而減小套管下入過程中與井壁的摩阻，達(dá)到套管安全下入的目的。在斜度較大的井段，使用漂浮下管技術(shù)可以利用套管的自重進(jìn)行下管，可以選用密度較低液體注入井內(nèi)，提升井下泥漿的流動(dòng)性，減小套管的下管阻力，讓套管居中下滑，可以有效地防止套管偏移，提升頂替效率。

4 海上水平井固井案例

海上石油開采的固井工作不僅關(guān)乎其產(chǎn)油量和產(chǎn)油效率，還關(guān)乎油井的使用效率。每一個(gè)油井的井下環(huán)境都是不同的，固井工作需要根據(jù)油井實(shí)際狀況進(jìn)行調(diào)整，做好勘探和檢測工作，避免安全事故的發(fā)生。本以渤海油田某油井的水平井固井為例，介紹水平井固井的技術(shù)難點(diǎn)和解決措施。

4.1 固井難點(diǎn)

在該油井的固井工作中發(fā)現(xiàn)套管尾部和防砂組件下管時(shí)遇到阻力，水層將固井滑套和封堵隔離器卡住，無法用常規(guī)方法開展固井作業(yè)。該油井采用四開井結(jié)構(gòu)，由于在裸眼井段存在水油層共存的現(xiàn)象，所以在作業(yè)時(shí)選用了組合防砂篩管，在頂油層用封堵隔離器進(jìn)行脹封，采用固井滑套進(jìn)行滑動(dòng)固井。但是由于裸眼井段的井斜度過大，且泥漿和固相物堆積嚴(yán)重，導(dǎo)致下管時(shí)阻力過大，為固井工作帶來了挑戰(zhàn)。由于封堵隔離器受阻的位置位于水層中部，要穿越水層還要有一定距離，就地脹封的話會(huì)導(dǎo)致后期開采水油共存。而且在水泥漿灌注時(shí)部分管道有可能會(huì)滲入水泥漿，封堵輸油管道。管道與井壁間空隙小，對水泥漿的配置和用量要求較高，稍有不慎，便會(huì)導(dǎo)致泥漿過量和竄槽。

4.2 優(yōu)化固井方案

面對以上作業(yè)難點(diǎn)，施工組果斷選擇放棄舊的固井方案，重新進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過暫時(shí)封堵油層，先將卡阻段井壁與管柱間的泥漿清空，然后再用固井滑套進(jìn)行滑動(dòng)固井。具體方案為：首先，用增量2%的增粘劑配置膠狀鉆井液作為封堵油層的隔離液，用來懸浮住水泥漿，為固井作業(yè)提供穩(wěn)定的環(huán)境基礎(chǔ)。其次，由于卡阻的井段管柱與井壁之間縫隙較小，對水泥漿的需求量不大，但是對水泥漿的穩(wěn)定性和水配比要求較高，新方案采用直角稠化水泥漿，控制好水泥漿的水配比，盡量做到零析水，并進(jìn)行充分混合攪拌，以保證水泥漿結(jié)構(gòu)穩(wěn)定[4]。最后，通過環(huán)空擠入的方式將水泥漿注入井壁與管柱之間，對含水層進(jìn)行封堵并精準(zhǔn)控制水泥漿的注入量。按照以上優(yōu)化方案進(jìn)行固井施工，該井段下管正常，水層封堵隔離良好，水泥漿灌注精準(zhǔn)，未出現(xiàn)過量和竄槽現(xiàn)象。固井工作完成后，對油井進(jìn)行各項(xiàng)數(shù)據(jù)檢測發(fā)現(xiàn)：水泥漿硬化程度高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，未出現(xiàn)析水層，固井效果好；油液含水率均在5%以下，凈油率高，未檢測出砂石等固體雜質(zhì)，含水層封堵成果顯著；產(chǎn)油量高于預(yù)估水平20%，效率明顯提升；井口出油溫度30±2 ℃，油溫正常；油壓穩(wěn)定，油井運(yùn)行正常?？偟膩碚f，該優(yōu)化方案成功地解決了該水平井的固井難點(diǎn)，固井效果超過預(yù)期，值得推廣學(xué)習(xí)。

5 結(jié)語

總之，我們要正視水平井鉆井技術(shù)在固井階段存在的套管重心偏移、貼邊，頂替效率低，套管下方阻力大等問題，加快設(shè)備改進(jìn)和技術(shù)創(chuàng)新工作。不斷優(yōu)化鉆井技術(shù)，研制優(yōu)質(zhì)的鉆井液；積極采用紊流施工技術(shù)，減少泥漿積聚粘連；做好水泥漿的設(shè)計(jì)工作，提升水泥漿的穩(wěn)定性，穩(wěn)固井壁；選用合適的沖洗隔離液，以提升水泥漿的附著能力；根據(jù)井下環(huán)境選擇合適的高性能套管附件；采用漂浮下管技術(shù)，提高套管的居中能力，提升頂替效率。全方位的提升水平井固井水平，助力我國海上油氣資源開發(fā)。