水平井固井技术在海上的应用

   摘要：水平井钻井技术日益成为当今石油勘探开发的重大技术，水平井可以开采一些薄
油层、低压低渗油藏，并能穿过多个油气层。本文针对埕岛油田水平井钻井以及保护油气层
的需要，优选了零自由水、低失水、高分散、短过渡、无缓凝、直角稠化固井水泥浆体系，选用
了与该体系以及海水钻井液体系相容性好的冲洗隔离液，应用了性能优良的固井工具及附
件，该固井技术已经在海上

30 余口水平井的固井施工中取得了良好的效果。 

　　关键词：水平井；固井技术；水泥浆；隔离液；固井附件

 

　　一、水平井固井技术难点

 

　　

1.水平井钻井作业对固井质量影响大。钻井过程中常常会形成键槽、椭圆形等不规则井

眼，并使井径扩大，易形成多台阶井眼，大大降低了水泥浆的顶替效率。

 

　　

2.套管偏心对固井质量的影响大。要想把套管靠近井壁处的泥浆顶替干净几乎是不可能

的。因此，提高套管在大斜度井段和水平井段的居中度十分重要。

 

　　

3.固相沉积物对固井质量影响大。泥浆中重晶石颗粒和其它固相物体沉降会降低泥浆顶

替效率，导致管柱下部存在泥浆窜槽问题。

 

　　

4.水泥浆性能影响。由于水泥浆的沉降稳定性和水泥浆自由水的存在，水泥浆析水和自

由水易在井眼高边一侧形成水带，造成连通构槽。

 

　　

5.套管附件要求高。套管附件如果采用直井的浮力装置，注水泥后实现自动关闭困难，

容易造成套管内留水泥塞和蹩压候凝，影响两个界面的胶结质量。

 

　　二、水平井固井技术措施

 

　　

1.优化钻井设计和钻井液设计 

　　主要做到：保持井径规则，避免形成键槽；井眼轨迹规则，不应有不符合设计要求的
全角变化率井段；凡钻进循环漏失均应进行认真堵漏处理。

 

　　在大井斜裸眼井段中，由于摩擦阻力的作用套管就不能靠自重下滑了，这段套管的移
动就要靠上部套管柱的轴向分力推着走，此时钻井液的润滑性是最重要的。因此，合理的设
计钻井液是下套管成功的关键所在。

 

　　

2.紊流施工 

　　实践证明，在井斜

55-90°区域内环空泥浆流态为紊流时净化速度高，能对井眼产生良

好的清洗效果，防止泥浆滞流区形成窜槽。因此，设计的原则是，只要井下条件允许，优先
选用紊流施工，活动套管柱改变顶替过程液体流场，增加周向和轴向的旋流和回流作用，
对顶替偏心环空间窄间隙及滞留在井壁的泥糊和泥饼是非常有利的。

 

　　

3.水泥浆的设计 

　　水平井固井中，水泥浆体系的稳定性非常关键，直接关系到其它各种性能的实现，尤
其在大斜度井段和水平段，水泥浆体系不稳定将导致油气水窜。因此水平井对水泥浆性能应
达到如下指标要求：

 

　　

①水泥浆游离液为零。在水平段，水泥浆注入井内后，由于重力的作用难以保持原有的

稳定性，性能受到破坏，自由水析出，易在高边形成自由水通道。同时套管上侧的水泥浆凝
固后的水泥石强度降低，渗透率升高，很容易形成油气水通道。因此，提高水泥浆的稳定性
能，降低水泥浆析水是提高水平井固井质量的关键。水平井固井要求水泥浆游离液小于
0.5，尽量接近零析水。 
　　

②严格控制水泥浆失水量。一般控制在 50ml 以内。 

　　

③缩短稠化过渡时间，形成直角稠化。水泥浆稠化时间过长导致水泥浆胶凝强度发展缓

慢，将增大自由水的析出。因此，进行水泥浆设计时，应在保证施工安全的前提下减小水泥