楊 億 劉蒙蒙

(新疆煤田地質局一五六煤田地質勘探隊,新疆 830009)

1 影響水平井井固井質量的因素

根據(jù)新疆大傾角低階煤不同完井方式實際的產(chǎn)氣效果研究對比，得出套管固井射孔完井具有普遍適應性。在L型井中采用水泥固井時，自由水成分較直井降低得更多，這是因為L型井中由于密度關系，自由水在井筒頂部即分離，密度較高的水泥就沉在底部，其結果水泥固井的質量不好。為避免這種現(xiàn)象發(fā)生，進行了相應的試驗。

影響大斜度井、L型井固井質量的因素，主要有：

(1)鉆井液在井眼低邊的固相沉積易形成鉆井液滯留而影響水泥環(huán)質量；

(2)由于拉力和自身重量作用，套管總是靠向井眼的上井壁或下井壁而形成管柱偏心，嚴重影響水泥漿的頂替效率；

(3)水泥漿析出的自由水在井眼高邊聚集，形成通道，而導致水泥漿竄槽；

(4)水泥漿的穩(wěn)定性差導致顆粒沉淀，井眼高邊水泥漿變稀，低邊水泥漿變稠，凝固后高邊水泥石強度低，低邊強度高，不能充分分隔層間，導致井內(nèi)流體在環(huán)空中流動。

2 提高水平井固井質量的主要方法

2.1 調(diào)整鉆井液性能

鉆井液性能是影響注水泥頂替效率的關鍵參數(shù)。只有破壞鉆井液膠凝強度，克服鉆井液的屈服應力，才能驅走井眼環(huán)空窄邊間隙中的鉆井液。以隔離液替換鉆井液為例，隔離液首先傾向于向上流進環(huán)空寬邊間隙，而窄邊間隙流體保持靜止或緩慢流動。窄邊間隙的流體產(chǎn)生流動的前提是摩擦壓力降與水泥漿或隔離液和鉆井液密度差產(chǎn)生的剪切應力之和大于鉆井液的屈服值，而降低鉆井液的屈服值可以提高窄邊間隙中鉆井液的替漿率，但同時必須滿足鉆井液懸浮固相顆粒的要求，防止在井眼底邊形成沉積床。所以竭力降低屈服值是不現(xiàn)實的，只能把屈服值降低到合適的范圍。

2.2 套管居中度

現(xiàn)場試驗結果表明，要從環(huán)空窄邊間隙中把鉆井液充分驅走，套管居中度必須大于67%。提高居中度的方法是合理加放雙弓扶正器、剛性旋流扶正器，并由套管重量、井斜角大小和扶正器啟動力決定扶正器最佳安置位置。多加扶正器往往會增加套管串在井眼中的阻力，套管下行困難，要合理計算扶正器間距和數(shù)量，其原則是：

(1)狗腿度大的井段，扶正器數(shù)量要多；

(2)斜度大的長井段多加雙弓彈性扶正器或與剛性扶正器組合加放；

(3)L型井段合理加放剛性旋流扶正器或剛性和彈性扶正器隔加；

(4)為保證水平段套管順利下入也可采用“龍臺頭”方式加扶正器，即浮鞋處連續(xù)加兩只彈性扶正器；

(5)致密巖層的傾斜井段，可適當多加扶正器；

(6)疏松砂巖段少加扶正器；

(7)“糖葫蘆”井眼處合理加放旋流發(fā)生器或旋流剛性扶正器。

(8)除了加放扶正器讓套管居中外，還可以用套管漂浮法，提高居中度。要點是頂替水泥漿時采用密度較低的鉆井液，碰壓后，管內(nèi)較輕的流體在壓差作用下產(chǎn)生向上的浮力，減輕套管對扶正器的負荷，使套管更居中。

2.3 隔離液與沖洗液的優(yōu)化

沖洗液密度要求小于或接近鉆井液密度，這樣有利于克服鉆井液的屈服應力，同時還要優(yōu)選流動性好的沖洗液，這樣易于達到紊流。

隔離液密度要大于沖洗液而小于后續(xù)水泥漿的密度，紊流接觸時間一般要求8～10min。

2.4 水泥漿的優(yōu)選

水平井施工除了要求水泥漿有足夠的稠化時間、較高的水泥石強度和較好的流變性外，還必須做好如下試驗：

(1)水泥漿自由水含量試驗

室內(nèi)試驗證明，在傾斜45°條件下自由水為零，則在大斜度井段、水平段高邊也不會有自由水析出，這樣可以防止在井眼高邊部位形成水竄槽。

(2)水泥漿失水量試驗

大斜度井、L型井中失水量控制在50mL/(6.9MPa(30min)以內(nèi)，加入降失水劑不僅達到降低失水的目的，也有助于分散固相和穩(wěn)定水泥漿。

(3)水泥漿固相沉降試驗

如果靜置水泥漿后，容器中上中下三部分密度差過大的話，會使在大斜度井段形成上稀下稠的現(xiàn)象，使井眼高邊條帶水泥石強度較低。因此優(yōu)選抗沉浮分散劑的最佳濃度，不但能稀釋水泥漿降低摩擦阻力，形成紊流頂替，而且能較好地防止固相沉淀，提高封固質量。

(4)水泥漿的低溫早強微膨脹性

從已知煤層氣井下測井數(shù)據(jù)看，井底靜止溫度大都在25°至35℃范圍，對水泥漿的低溫體系提出了更高的要求，充分考慮低溫水泥漿的觸變性和膠凝期間的微膨脹和早期強度，保證了在水泥漿失重期井下層間的有效封隔，抑制了流體的竄通。

3 配方與實驗報告

通過室內(nèi)實驗與現(xiàn)場施工采樣檢測不斷優(yōu)化水泥漿配方，改良水泥漿性能參數(shù)，優(yōu)選出了具有足夠的稠化時間、較高的水泥石強度、較好的流變性、低溫適應性好的水泥漿配方，具有較好的膠結質量和強度的水泥漿體系。具體性能參數(shù)詳見表1。

表1 水泥漿大樣實驗報告