提高水泥浆固井性能技术研究

    【摘 要】固井施工是钻井完井过程中一项极其重要的施工环节，其属于一次性工程，即使
施工中出现问题，一般无法补救，固井质量的好坏直接影响着后续工艺的有序进展，甚至
影响该井的顺利投产和使用寿命。本文通过分析水泥浆固井质量的影响因素，总结归纳出提
高水泥浆固井质量的工艺技术，为固井施工提供了可借鉴的依据和宝贵经验。

 

　　【关键词】水泥浆；固井；影响；质量；研究

 

　　一、影响固井质量的因素

 

　　

1.地层因素的影响。油层底水，油水同层破坏水泥环的正常胶结进程，极大的影响了油

层段固井质量。新钻井多位于老油区，由于长期注水开采以及部分老井套管破损，造成了地
层情况的变化，固井时当水泥浆就位后地层水容易进入井眼环空，侵入水泥浆体内。井网密、
井距小，且相邻井组注采状况情况复杂，注、采层位压力传递敏感，层间相互干扰严重，钻
进过程中产生压力波动，循环出的钻井液常常受到地下原油的污染，井筒壁油污多，影响
着第二界面的胶结质量。

 

　　

2.水泥浆性能的影响。在水泥浆被泵入环空的初期，随着水泥浆中由于水化形成胶凝强

度以及水泥浆的体积收缩，环空静液压力开始下降，到了初凝前后环空静液压力将降到等
高水柱静压值，为地层流体将进入环空提供可能。水泥初凝后，

“失重”过程加快，到终凝后，

环空静液压力降为零，甚至负值，相当环空水泥环完全被

“悬挂”，此时，防窜主要依赖水

泥浆胶凝结构自身的阻力，阻止地层流体进入环空。因此，当水泥浆从初凝至终凝这个阶段，
是地层流体侵入环空的最薄弱环节。这一阶段也称为过渡时间，过渡时间越短，即达到防窜
的水泥浆胶凝强度所需时间就越短，当然如能实现直角稠化则效果更好。水泥浆向地层失水
会引起水泥浆的体积损失，失水量越大，水泥石的体积收缩越严重。因为体积损失与压力损
失成正比，使得窜流可能性增大。另外，水泥浆水化收缩会在第一、第二胶结界面形成微环
隙，在水泥环内部形成裂缝，影响胶结质量。

 

　　

3.套管居中度的影响。流变学和水动力学证明在偏心环空中水泥浆顶替过程极易发生窜

槽，窄边间隙小，液体流动阻力大，流速小，易滞留钻井液，反之宽边间隙大，液体流动
阻力小，流速高，水泥浆易发生窜槽。因此，套管居中问题直接关系到固井质量的好坏。扶
正器安装位置不合理，个数过少，尤其是在调整更新定向井的造斜段，如不注意扶正器的
合理加放，更会导致套管的居中度偏低，为接下来的固井施工留下了隐患。

 

　　

4.井径不规则的影响。由于地层岩性不稳定，井眼条件差，受钻井液冲蚀严重，井径不

规则，直罗组易坍塌，坍塌后形成大肚子井眼和狗腿井眼，致使顶替效率过低，封固质量
难以保证。

 

　　

5.施工管理的影响。现场管理不到位，对于很多技术环节和要求不能及时的贯彻和落实，

为了片面的追求钻速和进尺，减少施工时间，降低成本，往往不按正常程序进行。如：固井
前不对钻井液的性能进行必要调整，下套管前不进行必要的通井，固井前不循环钻井液或
者循环时间过短。导致不能消除钻井液在窄间隙、井壁上的滞留范围，有效降低泥饼厚度，
从而大大降低了顶替效率，影响固井质量。在设备配备方面，固井用水准备不够充足，导致
施工用水中断或供水排量小，施工不连续，不能实现水泥浆大排量顶替，使水泥浆在环空
中上返速度过低，达不到设计中的紊流要求，大大降低了顶替效率，这些环节都会影响固
井质量。

 

　　二、提高固井质量的技术研究

 

　　

1.水泥浆体系的研究和优选。在井底温度压力条件下应使水泥浆低失水，因此可以减小

水泥浆凝固过程中的体积收缩，保持一个较高的环空静压力，且体系内部具备网状结构，
这样就具有了较高的内聚力，能够阻止地层水窜入环空空间。具有微膨胀性，以便能够弥补