分级固井注水泥工艺技术应用分析

摘要：钻井工程技术快速发展的过程中广泛应用了分级固井注水泥施工，尤其是当前我国双级注水泥施工技术逐步完善的背景下，其在我国钻井工程中发挥相当重要的作用。使用分级箍显著提升了固井成功率及其固井工程的合格率，在使用多种外加剂的过程中固井质量得到进一步提高。

关键词：分级固井；注水泥；工艺技术；应用

近几年，我国钻井工程技术发展速度不断加快，分级固井注水泥施工技术也在工程施工过程当中得到了普遍的运用，特别是双级注水泥施工水泥施工技术上，已经建立起了相对完善的施工体系和施工流程。国内钻井工程的施工技术发挥出的作用越来越明显，分级箍的使用成功率以及固井施工工程的合格率也有着较高的提升，这项技术已经慢慢发展成为了国内比较领先的施工技术，有效解决了在石油钻井过程当中存在着空隙压力过低的问题。在实际施工过程中，固井在中间段不需要通过水泥来进行加固，通过这种方式可以有效的避免向部分水泥浆中所产生的失重问题，通过多种不同的外加剂的有效运用，最大程度上提升了固井的施工质量。

1石油气固井工程中分级箍的应用

1.1分级箍结构

对分级水泥施工工艺分析可知，一般情况下主要有两组常用施工方法：一是非连续性双重注水泥施工；二是连续性双级注施工。此外，对分级箍的类型进行分析，较常见的类型有三个，一是φ139.7mm；二是φ177.8mm；三是φ244.5mm。现如今我国石油勘测企业已经先后对分级箍模型进行研发，但是立足下井操作和施工情况可知，我国技术远不及发达国家。目前，我国大型油田钻井企业施工过程中可立足具体的施工需要对滑套式分级箍设置方法进行自行设置，具体来说被分为四个型号，其中，开采油田施工时应用比较广泛的就是滑套式分级箍，且开采油田时逐步成为一种系统的施工产品。具体来说，其主要的工作特点和工作原理为：在一级注水泥施工后将第一级水泥投入其中，并将其当做顶部的施工程。

1.2工作原理和工作特点

完成第一级注水泥施工后必须加强井体外壁的压力测试，在此之后释放水泥泵房内部和水泥车，这个过程中应对分级箍具体工作情况进行密切关注，若发现出现系统内部设备存在异常的问题，则必须停止一切操作，用这样的方式为顺利实施开孔工作奠定基础。在此之后借助水泥车循序渐进地将泥浆加入内部，保证分级箍的开孔压力在45MPa左右，但需要注意对滑套下滑的速度进行控制，确保其最高不超过60m/min，之后快速打开循环空，并在循环空内部混合操作分级筛，操作一级水泥浆时逐步形成凝固型的现象。该工作结束后可进行二级泥浆注入操作，完成二级水泥作业操作后应将橡胶塞达到上半部分，若发现存在橡胶赛落入橡胶套内部的问题，应及时做好替浆操作。在此之后于整体压力值到达340MPa时可以将外部系统设备压力全部关掉。若关掉后发现内部卡槽存在堵塞空洞的问题，就会出现内部泵体压力快速上涨的情况，且接触的压力值持续达到1520MPa，不仅对后续设备工作而且对水泥车等均产生巨大的工作压力，而且具体的压力值还可能大于2200MPa的问题。

这一问题的发生解决方法为：确保在完全关闭水泥浆循环口之后做好相应的检查工作。首先，合理利用水泥车做好相应的防水操作工作，并对内部循环孔的密实性进行检查，泥浆完全凝固后对循环空的关闭程度是否严谨进行检查，若发现检查与相关的要求相符合，则必须重新加压，直至新孔完全封闭。若出现重新施压循环孔但无法完全将其关闭的问题，要想关闭则可以合理借助给循环外部加压的方式实现，如此一来可在水泥浆凝固且正式放压后，但需要注意这个过程中要对水泥凝结阶段的压力值变化情况进行密切观察，若发现内部压力值远远大于固井规定的范围，则必须做好压力释放，并在使用分级箍前做好相应的压力实验工作，且正常状态下试验压力范围大约在20~30MPa上下，完成压力测试后必须做好纵向应力压力实验，在具体的操作中必须控制应力大小为450MPa，并在施工结束后停止一切与应力有关的负荷实验。

2分级固井注水泥工艺的应用

2.1方案设计

工作人员应于施工工作开始之前立足具体工程实际情况审查电测井直径大小、岩石特点、井身结构类型等。设计套管柱后对水泥浆设计工作进行完善，保证在明确下套管作业技术要求，在此基础上对固井施工方案设计进行优化。

固定质量受到多个方面因素的影响，比如混合水泥时水泥浆接触时间、顶替流动状态、钻井内部液体性质、分级箍扶正器的安装位置等等。因此，施工人员应注意选择科学的流动状态，这对顶替工作效率的提高起到促进作用，而且对井漏等事故的发生起到一定的预防作用。井体内部结构对泥浆流动状态同样产生直接的影响，且井体内部尺寸大小对水泥浆的流变性起到决定性作用，且这个过程中顶替流态中按照从差到优的排序以此为：层流、塞流、紊流。但是受到水泥浆状态比较粘稠的影响，使用过程中离不开较高的压力泵和排量，这样才能将其达到标准的施工状态，且施工过程中受到人体条件因素和设备公路等因素影响，因此，施工过程中基本上不会考虑续流的方法。

使用续流和顶替流态则耗费的施工时间较长，施工过程中水泥浆筹划时间有限，增加了该方法的实施难度。施工过程中工作人员可考虑水泥浆低速顶替法和前置去留法，该方法的使用为泥浆流动起到保证作用，且可以实现层层递进的目标，对泥浆流动效率的提高起到促进作用，如此一来水泥浆的接触时间也相应的提升，显著提高了空心顶替工作效率。但是该方法的优势仅表现在续流状态下，且续流程度和水泥接触时间成反比，即续流程度低表明水泥接触的时间长。

2.2分级注水泥工艺要点

结合具体的施工情况可知，必须以井下实际情况为基础选择分级注水泥施工工艺，提高其合理性。一般情况下，工作人员在连续性分级注水泥施工时必须稳定井下施工环境。分级箍安装位置的选择除了要确保选择稳定的地层之外还要选择稳定的节点，井体内部结构比较规则，设置分级箍时必须规范地安装上下套管，保证其位置处于正中状态。通常情况下，第二级注水泥压力值范围大约为15~20MPa，由此可知关口操作时必须确保将进口压力值控制在该范围中，并对井体内部钻井液的压力差值进行全面考虑，设计分级压力时应对进口压力施工标准和最大压力值进行判断，否则就要将一定量重力混合动水泥浆注入过程，让套管内部泥浆密度不段增加，使开关孔的压力显著降低，这样才能保障井口施工安全。分级注水泥施工过程中可用非连续式的方法，但使用过程中需要结合不同的施工情况，并在施工期间将多种添加剂结合使用，比如说常见的有ST200S、SXY系列和ST200R系列等等，整个工程施工过程中分级注水泥固井结果让施工需求均被满足，因此具体的施工过程中无需在上下分割层中间设置水泥各段。在上述分析中可以了解到钻井施工过程中必须合理利用分级注水泥施工方法，这不仅让固定效率显著提高，而且让地层内部空气压力显著降低的问题，避免导致不良气层出现严重的泥浆损失问题。施工过程中还需要运用分级箍，这对施工过程中固定合格率的提高起到促进作用，因此其在发展的过程中逐步成为重要的一种系列化产品，广泛应用于施工中。

3结语

综上所述，分级注水泥施工应用在钻井工程中对固井质量的提高起到促进作用，除了可以让地层空隙压力值低的问题得到解决之外还可解决水泥封固段长的问题，这从某种程度来说让下部气层引起的水泥浆失重问题得到有效避免。由此可见，分级箍应用在具体的工程中对固井合格率的提高起到促进作用，其在发展的过程中逐步成为系列化的产品之一，且应用越来越广泛，因此施工过程中使用分级注水泥施工时可从下套管作业、考察地质情况、固井等环节进行，加强质量控制。