提高小井眼固井质量的有效策略分析

摘要：小井眼具有较小的空隙，固井使用的水泥浆的分布在均匀性方面不够理想，容易引起固井质量差或者套管抵抗外部挤压力能力较低等情况，往往固井质量难以保障，而固井质量的好坏直接影响到后期采油效果，本文就开窗侧钻井小井眼小间隙固井技术应用特性进行分析，从而提出针对性的应对措施，对于小井眼固井质量的提升具有积极的现实意义。

关键词：小井眼；固井质量；套管；水泥浆

1 小井眼固井质量差的原因

1.1水泥环缺少或者损坏和套管位置不正

通过有限元模型的构建，经过科学的计算能够看出，水泥环在出现缺少或者损坏时，会造成套管有效应力显著增加，影响其所具有的承载能力。套管位置不处于中间的情况下，会造成套管的有效应力出现幅度较大的增加，套管对抗外部挤压力的能力下降，使得套管使用年限缩短。

1.2水泥环的弹性模量

从弹性力学后壁筒理论能够发现，水泥环的弹性模量对于套管抗均匀外部承载具有较大的影响。在水泥环弹性模量持续变大的过程中，套管水泥环抵抗外部均匀承载的能力也在持续提高。因此，可以采取调整水泥配方的方法，促进水泥环所具有的弹性模量提升，进而使套管水泥环抵抗外部承载能力得到有效的提高。

1.3水泥黏结力

本次实验选择使用频率较高的四种密度存在差异的固井水泥作为研究对象，也就是两种混合泥浆、微硅以及MTC，采用双层组合套管针对套管跟固井水泥环之间黏结力进行测试。在条件相同的情况下，密度较高的水泥混合泥浆在黏结力方面的表现最好。

1.4水泥环中具有气塞或者段塞

因为水泥环当中所具有的空隙较小，而且固井使用的水泥浆在均匀性方面不够理想，为了对固井质量进行深入研究，采用声幅-变密度井下测试仿真试验。

这一试验的各个尺寸采用的是油田实际的科学试验井数据，通过各类固井液模拟出气塞和段塞，并且制造出固井质量好、坏、中三种情况，从而开展声幅-变密度井下测试，对物理模型开展解剖、比对和分析，构建出对固井质量进行评估的规范化解释图版。结果可以发现，因为环空间之间的空隙较小，水泥环中存在气塞或者段塞等状况，造成水泥环的黏结强度持续下降，无法有效的实现对套管的保护，造成井下流体在不同的层间进行流窜，对油水井的生产效率和规范化流程的落实造成严重的影响。

2促进小井眼固井质量提高的策略

2.1使用套管扶正器

沿着套管周边进行六个扶正器的焊接，使他们均匀的分布在同一圆周上，通过一根套管可以进行1到2组的焊接。在具有较大斜度的井段可以提高扶正器的密度。通过研究可以发现，条式扶正器在小井眼中的应用效果较好，其主要的优势表现在扶正的点位较多、阻流不大、不容易出现脱落并且成本较低，只要保证其分布的合理性，就能够起到很好的效果。

2.2延迟固井水泥浆技术

在套管到达井的底部以前将提前配置好的水泥浆进行泵入，使其到达底部，随后使套管闭口插入水泥浆当中，因为套管到达井内会使水泥浆受到压迫上升到所需要的高度，最后等待凝结完成。因为当前还没有在小井眼空隙中使用效果较为理想的扶正器，因此，小井眼贴壁、套管位置不正等问题没有得到有效的解决，但是可以通过延迟固井技术实现对套管下方速度的控制，从而有效的对水泥浆上返速度以及产生压力的把控，实现顶替率的提高，从而保证固井的质量。

2.3回插式液压胃管悬挂器固井工艺

为了有效解决固井水泥浆存在的分布不均匀问题，可以利用液压尾管悬挂器回插工艺。回插式液压尾管悬挂器是这一工艺最为重要的工具，其主要的构成部分包括复合胶塞、液压密封系统以及坐挂系统。

（1）要将水泥浆注入。工具达到既定的井下深度以后，将水泥浆正注，在水泥浆的注入量达到一定体积以后将小胶塞投入其中，将顶替液替入实现对小胶塞的推动使水泥浆持续向下运动。在小胶塞到达空心胶塞位置时，对水泥浆和空心胶塞进行推动使得他们共同向下移动到处于尾管底部的回压阀位置，水泥浆注入环节结束。

（2）在水泥浆注入结束以后，将尾管向上提拉，使水泥浆回落，然后在将尾管重新插到井的底部，使环空内的水泥浆能够再次分布均匀，并将管柱正向旋转若干圈。

（3）憋压坐挂。当环控内的水泥浆分布较为均匀以后，将悬挂器向上提拉使其到达坐挂位置憋压产生一定的压力，将液缸剪销剪短，活塞向上移动，实现对卡瓦的推动，使其坐挂在套管内壁上。

（4）坐挂完成以后，将其正向旋转若干圈，然后将中心管向上提拉使其与悬挂器脱离，完成丢手。正向循环对井内进行清洗，将剩余的水泥浆全部洗出，结束以后将钻具向上提拉，将井关闭等待凝结。

2.4小井眼扩孔技术

在完成小井眼的钻以后，可以对井眼进行扩孔作业，促进井内直径的增加，使得大套管环空隙变大，实现对井壁的修理，从而促进固井质量的提高。同时，井眼扩大以后能够下入更大的油套管，便于进行修井和采油工作。

2.5预封堵水技术

生产井初出水是油田在中后期较为常见的情况，针对小井眼经常出现的水窜和水淹情况，可以采用预封堵水的地层预处理技术，从而有效提高小井眼的固井质量。在下井眼钻穿设计的预封段完成以后，依据实地检查获取到的孔隙度、地层性质等进行水泥的选择和配比，并配置成水泥浆封堵亮剂，将其泵入到预封段并进行挤压使其到达目标层段，在封堵时要对破裂压力等参数进行考量，使挤入压力尽量大，从而使尽量多的封堵剂进入地层内部。一方面水泥到达既定的地层空隙以后，会起到堵塞的效用。另一方面，因为水泥浆具有的失水属性，在渗透性较高的岩石当中会受到压力差的作用出现失水发生沉淀产生滤饼，通过滤饼颗粒的不断增多，水泥浆失水持续放慢，需要的压力不断增加，最后会在地层当中形成硬块，造成孔道和空隙的堵塞，达到堵漏封窜的效果。

3结论

（1）当水泥环缺损角度不断增加时，套管所受到的有效应力也在持续增加，要保证套管处于中间位置，从而使套管的有效应力降低，促进套管使用年限的增加。

（2）在水泥环弹性模量不断变大的过程中，套管水泥环抵抗均匀外部荷载的强度不断提升，经水泥黏结力试验可以看出，在条件相同的情况下，密度较高的水泥浆具有最为理想的黏结力，因此要对水泥配方进行调整，从而促进其密度和弹性模量的提高。

（3）尾管回插工艺以及套管扶正器的使用可以保证套管位置处于中间并且水泥浆的分布较为均匀，以免发生气塞或者段塞等问题，回插式液压尾管悬挂器是先将水泥浆注入，然后进行坐挂，而传统的宣贯器是先进行投球、憋压、坐挂然后进行水泥的注入。这一工具如果因为管柱的下方受到阻碍，需要通过憋压循环洗井从而避免坐挂终止，具有很高的安全性和可靠性，并且作业流程较为简单快捷，存在很高的连续性。并且这一工具能够依据常规的方法开展固井作业，具有很强的可操作性和灵活性，能够在各种情况不同的现场中得到应用。

（4）为了保证堵水的效果明显，需要保证挤注的水泥浆可以顺利的到达地层的既定深度，水泥浆体需要具有良好的流动性、稳定性、可泵性，并且失水性较低，特别是形成水泥石以后要具有一定的塑性和韧性，从而起到良好的封堵效果。

（5）针对现场情况可以做出以下几个方面的改进。首先，在进行堵水挤水泥作业的过程中，使用的水泥应当是超细水泥，一方面，该种水泥能够将较小的岩石空隙堵住，另一方面，形成的水泥环能够满足所需的机械性能。超细水泥封堵技术能够有效解决套管缺损造成的漏失问题，比如上部套管形成裂缝、接箍密封不严或者封堵将层位射开等，都可以使用超细水泥进行封堵。此外，可以对封堵施工工艺进行优化，利用大套管直井段打防顶填陶粒砂的方法进行临时井底的制造，从而不但达到治理上部套管损坏的效果，而且还可以避免水泥浆进入小套管。