固井水泥浆性能处理技术及其在钻井漏失处理中的应用

固井水泥浆性能处理技术及其在钻井漏失处理中的应用

高建民

身份证：230606198406035618

摘要：在油田钻井作业中，固井作业不但作用相当重要，而且它属于系统性的一次性作业任务，如果作业人员未能对固井水泥浆性能处理技术进行有效利用，未能合理利用这项技术补救钻井漏失，很难钻出高质量的油井。本文对固井技术现场应用期间可能遇到的不利因素进行总结，就固井水泥浆性能处理技术和它在钻井漏失问题发生后的处理应用进行全面分析，期待与从业人员一起交流探讨。

关键词：固井水泥浆性能处理技术；钻井漏失处理；技术应用

引言：固井作业的成败，直接关系到油井的成井质量，油气产量以及油井的使用寿命，同时它在钻井作业的总成本中占据很大权重。固井作业不但系统性强，还包括很多隐蔽性内容和复杂工况，要求作业人员具备极高的专业水平，能够对固井水泥浆性能处理技术做到熟练掌握，同时在钻井发生漏失问题后，能有效利用这项技术进行科学处理，确保钻井作业取得良好成果。

1.固井技术现场应用的影响因素

现场应用固井技术期间，会遇到复杂多变的影响因素，可归结成3种主要类型：第一，套管。向井下下入套管过程中，会遇到很多比较复杂的问题，卡住套管。或者已经下入的套管出现了漏失或者附件失灵，或者无法顺利流畅地循环应用等；第二，水泥浆性能。制备完成的水泥浆达不到技术标准及应用质量，这方面的问题主要体现在触变性不够，闪凝或者凝结速度太慢等；第三，水泥浆灌注和驱替作业不达标。主要表现在堵住了环套空间，灌注到井下的水泥浆出现大量漏失，或者灌注的水泥浆出现了替空等。

2.固井水泥浆性能处理技术

2.1.闪凝处理技术

如果固井作业在灌注水泥浆以及替浆环节，水泥浆发生性能突变问题。很可能水泥浆还未到达预定位置过程中，就已经发生稠化或者凝结而引发闪凝问题，最终导致固井作业前功尽弃。可以通过对水泥浆配比进行改善，或者优化原材料性能等手段，制备出性能优良稳定的水泥浆。原材料控制对象主要包括水泥。添加剂以及水，须保证原材料温度与井底循环温度相匹配，相关人员还须精准采集固井作业所需的指标参数。固井的现场作业期间，水泥浆须把密度控制在接近每升0.03千克。在实施水泥浆灌注作业期间，要有效消除闪凝现象，作业人员还须采取措施保证井底压力始终处于平衡状态，保证稳定的地层流体，也可利用适配的隔离液或者冲洗液，把固井作业的水泥浆与钻井液分隔开来，对配制的水泥浆开展陈化试验，作业期间还须加强对各项作业指标的现场检测，尽最大努力防止闪凝现象发生。

2.2.触变性异常处理

固井作业期间应用的水泥浆，处于流动状态时它的流动性还是很高的，如果一旦停止流动而静止，用不了多长时间就会凝结，流动性大大降低甚至丧失。为了保证作业用水泥浆流动性始终处于良好状态，能够准确顺利地到达井底的预定位置，可采取下列措施：第一，在制备水泥浆期间掺入性能优良的分散剂，促进水泥浆提升流变性。同时，要尽量防止水泥浆固井期间过度混合地层流体，维持井下平衡的压力状态，促进地层流体达到稳定性要求。固井期间的水泥浆灌注可借助大功率水泥车提升作业效率，保持连续灌注，避免中途停泵危害到水泥浆的流动性；第二，如果水泥浆应用期间触变性出现了异常状况，还须根据现场工况，最大限度保证作业过程不中断，或者适量加入性能优良的分散剂。

3.固井水泥浆性能处理技术应用于钻井漏失处理

3.1.处理背景

以某钻井作业为例，钻进进尺到达1950米时出现了严重程度较大的漏失，甚至有失返状况出现，作业人员尽了最大努力进行堵漏但是收效甚微，拟利用水泥堵漏方法处理漏失。

3.2.漏失问题

第一，水泥塞首次打入之前，下光钻具到达井体1865米处，确保循环充分且钻具旋转和上下等功能运转自如。先灌注2方前置液，再灌注8方水泥浆，再灌注1方后置液，倒大泵开始进行替水泥浆作业，保证4兆帕初始泵压，替入6方水泥浆后，泵压提高到10兆帕，钻具卡死。此时不能停泵，作业人员进行持续3小时的各种尝试，钻具没有松动迹象，停泵时的泵压数据是6兆帕，作业人员进行了憋压，处理方案出炉后再继续处理；第二，爆破松扣车进行卡点测量，确认位于1715米处，仪器确认卡钻问题不是井壁坍塌引起，结合井上工况，确认卡钻是水泥浆凝结引起，经过爆破松扣又开始循环处理；第三，水泥塞再次打入之前，下光钻具到达接近1679米处，保持循环充分且钻具旋转和上下活动运转自如。先灌注3方前置液，然后灌注6方水泥浆，再灌注1方后置液，最后再倒大泵灌注6.5方水泥浆。方钻杆卸掉，起钻具时发现卡住，水泥浆发生了闪凝，又快速把方钻杆接上打通水眼，最终替出水眼中的所有水泥浆。尝试使钻具恢复活动，持续1小时，钻具没有松动迹象，和首次固井一样发生了闪凝；第四，经过爆破松扣车测量卡点位于1385米处，仪器测量确认卡钻不是井壁坍塌引起，结合井上工况判定，卡钻是水泥凝结引起。爆破松扣又开始对水泥浆进行循环处理。

3.3.闪凝技术分析

①两次固井作业期间未发生设备故障和操作失误，工程甲方和现场监理对此予以确认；②首次固井作业未完成全部水泥浆替出，闪凝问题就已经发生，替浆中的钻具卡住无法动弹，二次闪凝的位置处于水泥浆刚刚到达的部位，之前钻具还自如活动，井眼无异常，方钻杆卸掉上提2米卡住无法动弹；③井壁坍塌不是卡钻原因，如果是由井壁坍塌引起，那么水泥凝结前钻具还是具备少量活动空间的，上返的水泥不会到达坍塌井段的上面；④处理期间，爆破松扣倒开钻具后，测试上部井段的井壁非常稳定；⑤现场以手动方式加入缓凝剂，可能发生不均匀问题；⑥地面小样实验对井下工况无法进行彻底模拟，存在实验显示无异常，但是灌注的水泥浆发生闪凝问题的状况；⑦由测卡仪可知，水泥闪凝的表现明显异于井壁坍塌或者异物掉落造成的卡钻表现。如果卡钻因水泥凝结引起。拉点上方允许仪器指针自如穿行，卡点下方指针保持静止。如果卡钻由其它原因引起，卡点下方指针也会转动，卡点上方则自如通过。

3.4闪凝技术策略

①水泥浆灌注或替浆期间，钻具要不停活动，根据钻具状况判断卡钻由水泥凝结还是井壁坍塌引起，如果水泥没有凝结，但是钻具还有少量活动空间，可判定井壁出现坍塌，如果钻具一点活动空间也没有，可判定水泥出现闪凝；②作业期间发生卡钻时不能停泵，要把剩余的水泥浆快速挤进地层，水眼保持畅通状态；③切忌盲目倒扣，除了可爆破松扣，也可采取其它适当形式，尽量少报废井段，还要通过测试判定卡钻是井壁坍塌还是水泥凝结引起，供后续作业参考。

结束语：由此可见，固井作业在油田钻探当中占有极其重要的地位，这是一项极其复杂且繁重的任务，给出的固井时间非常少，短时间内完成高强度的系统性固井作业绝非易事。固井作业期间经常需要面对复杂多变的作业环境和突发情况，作业人员还须明确自身的职责和面对的实际工况，充分发挥包括闪凝处理技术，触变性异常处理技术等在内的固井水泥浆处理技术，对钻井期间发生的漏失问题进行科学处理，精心布局，科学谋略，坚决打好油田钻井固井作业和漏失处理的关键战役，提升油井质量，为油田创造更大经济效益。

参考文献

[1] 李明, 杨雨佳, 李早元,等. 固井水泥浆与钻井液接触污染作用机理[J]. 石油学报, 2014, 35(6):9.

[2] 步玉环, 王瑞和, 程荣超. 油气固井纤维水泥浆性能研究[J]. 石油钻采工艺, 2005, 27(2):3.

[3] 程小伟, 张华, 林友建,等. 改性SF植物纤维水泥浆堵漏性能的室内研究[C]// 中国石油学会固井技术研讨会. 中国石油学会, 2010.