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摘要：对国内外固井技术与水泥浆体系发展现状进行了分析，探讨了固井技术与水泥浆体系发展方向。
关键词：固井技术；水泥浆体系；对比分析
中图分类号： TU74文献标识码： 文章编号：
收稿日期：
固井是钻井工程的最后一道工序，是衔接钻井和采油的关键工程，固井的成败是一口井的关键性工程，不仅关系到一口井的前期钻井投资是否作废，而且固井质量的好坏也会对油井的后期开采造成很大影响。本文拟通过对比分析国内外固井技术与水泥浆体系，探讨国内外同行之间的差距，为促进固井技术与水泥浆体系研究，提供借鉴与参考。
1国内固井技术与水泥浆体系发展现状
1.1长城钻探公司固井公司固井技术与水泥浆体系
长城钻探固井公司具备为各类井型提供固井工程设计服务的能力，以及固井现场作业的技术监督和指导服务。研制的低密度和高密度水泥漿体系为油区内外固井作业提供了有力保障，并成功进入海上固井市场，打破了外国公司垄断的局面。
1.1.1主要固井技术。
①调整井多压力层固井技术；②薄层固井技术；③防窜固井技术；④双级注固井技术；⑤微珠双密度固井技术；⑥尾管固井技术；⑦深层气井固井技术（欠平衡井的固井技术）；⑧水平井固井技术；⑨侧钻开窗固井技术；⑩小井眼固井技术；
1.1.2主要水泥浆体系。
①超低密度高强度水泥浆体系。超低密度高强度水泥浆体系当水泥浆密度为1.2g/cm3时，其24小时的抗压强度可以达到14MP a以上，基本可以和纯水泥想媲美，而且具有较好的堵漏和防窜性能，水泥浆失水可以控制在50ml以下，满足欠平衡钻井完井的需要。
②高密度水泥浆体系。长城钻探固井公司开发的高密度水泥浆，利用合理的水泥和超细球型加重剂的粒径分布以及各材料的紧密堆积，配制出流动性能良好的高性能水泥浆（最高密度可达2.9g/cm3），已在哈萨克斯坦和我国的南海等油田使用。该公司还在阿塞拜疆使用了一种高性能的分散剂，在不加加重剂时，水泥浆密度能达到2.16 g/cm3，同时保持良好的流动性和失水控制。
1.2中原油田固井公司固井技术与水泥浆体系
中原油田固井工程处拥有的混拌系统由美国哈里伯顿引进，可承担各种比例的水泥及添加剂混拌，装置的各项性能指标均达到国内领先水平。
1.2.1主要固井技术。
①低渗透油田开发后期调整井固井技术； ②深井钻井完井技术； ③小井眼固井技术； ④岩盐层固井技术； ⑤煤气层固井技术； ⑥水平井固井技术； ⑦泡沫水泥浆固井技术。
1.2.2主要水泥浆体系。
①泡沫水泥浆体系。泡沫水泥是低密度水泥的一个重要种类，主要采用化学发泡法。泡沫水泥具有强度高、渗透率低、无游离液、体系稳定和防气窜的特点，已经成为吐哈、长庆和青海等油田的长封固段固井和低压易漏井固井的主要固井水泥浆体系。
②矿渣水泥浆体系。高炉矿渣是利用高炉冶炼生铁时的副产物，是一种代替水泥的廉价水化材料，它是在1400～1500°C下由铁矿石的土质和石灰石助溶剂熔融化合而成，经过水淬处理后成为玻璃体结构的具有潜在活性的胶凝材料。
1.3渤海钻井总公司固井公司固井技术与水泥浆体系
胜利石油工程有限公司渤海钻井总公司固井公司具备水泥干混、水泥试验、水泥添加剂生产、固井附件加工、散装水泥储运、材料供应等配套服务能力。它在巩固胜利油田固井市场的同时，先后开辟了海南、陕北、新疆等国内市场及蒙古、哈萨克斯坦、阿塞拜疆等国外市场。
1.3.1主要固井技术。
①水平井完井技术：a.固井射孔完井技术；b.筛管完井技术；c.带管外封隔器的筛管完井技术；d.分级注水泥筛管完井技术；e.分支水平井完井技术；f.大位移水平井完井技术； ②侧钻开窗固井技术；③侧钻尾管固井技术；④小井眼丛式井完井技术；⑤低压火成岩油藏完井技术。
1.3.2主要水泥浆体系：
①晶格膨胀水泥浆体系。使用晶格膨胀剂调配水泥浆体系，主要是从补偿水泥(石)的体积收缩入手，在水泥浆水化早期和后期均能补偿收缩，并产生一定的体积膨胀，尽而提高水泥环胶结质量。优点：1）该水泥浆体系性能稳定，易达到工程需要；2）具有良好的流动性，较高的强度和较低的失水；3）与外加剂体系配伍性好。
②遇水膨胀水泥浆体系。针对水窜的特殊性，通过在水泥浆体系中添加遇水膨胀材料，在水泥形成结构的后期，其表现出一定的水敏性，即一遇水就能产生一定的体积膨胀，而且随着水量的增大，反应量越大，体积膨胀量越大，直到堵塞流体通道，阻止水窜的发生。
2国外固井技术与水泥浆体系发展现状
以斯伦贝谢公司为例，该公司是全球最大的油田技术服务公司，一直都遵循着对技术投资的承诺，每年投入研发的资金比所有其他石油服务公司的投入总和还要多，与世界著名的 40 多家科研院所和石油公司保持着密切的合作关系。
2.1主要固井技术。
①层间封隔固井技术。②气窜控制工程系列技术。③CemCRETE技术。④CemSTONE技术。⑤深水固井技术。⑥循环液漏失技术。⑦泥浆清除技术。⑧UniSLURRY技术。
2.2主要水泥浆体系。
①FUTUR自愈性水泥。该活性固化水泥技术具备自愈合特性，可在开采、弃井以及之后的作业中确保长期层间封隔和井完整性。
②EverCRETE抗二氧化碳水泥。经久耐用的抗二氧化碳水泥可降低二氧化碳侵蚀和泄漏的风险，可用于新二氧化碳注入井的固井作业或用于封堵和废弃现有的注入井或生产井。
③智能缓凝剂。主要特性是对温度变化的低敏感型，降低由于井底循环温度不确定性所带来的危险；降低候凝时间 (WOC)，整个水泥液柱更快的凝固时间；环保性能高；与所有 API水泥配伍 (A, B, C, G, and H),同时配伍低密度水泥；与 CemCRETE* 和FlexSTONE* 技术配伍。
3技术对比分析
3.1特殊固井技术掌握情况
3.2技术能力的对比
除去车辆和混拌设备的影响，外加剂对水泥浆的性能起着至关重要的作用。斯伦贝谢公司所用外加剂均自己生产，种类多，性能稳定可靠，与水泥配伍性好，适用温度高。
长城钻探和中原油田所用外加剂大部分可以自己生产，且性能较可靠，适用温度可达160℃以上。渤海固井所生产的外加剂种类较少，在低于120℃时性能稳定，基本满足现场施工需要，但特殊工艺井固井是的外加剂仍需要购买。固井工具的可靠性也是保证固井施工安全的条件。斯伦贝谢公司、长城钻探和中原油田均可以提供性能可靠的工具附件，满足各种类型井的固井施工。渤海固井在工具方面虽然取得了不少成绩，但是对于超过3000米的深井和复杂井，工具的可靠性较低。
4固井技术与水泥浆体系发展方向探讨
4.1设备的引进
⑴注水泥设备的引进。装备能力的提高不但能改善复杂井的固井作业能力，同时相应提高固井公司的服务能力，应引进一批技术先进、性能稳定的大功率水泥车，保证深井、复杂井施工的顺利进行。⑵试验设备的引进。随着深井、复杂井的日益增多，迫切需要引进国际先进的水泥浆化验设备，完善水泥浆化验数据，保证固井施工的安全。
4.2固井设计软件的引进
固井设计软件针对不同井型，能够进行套管强度设计、套管柱居中设计、注水泥设计、顶替设计，并且对设计参数进行计算机仿真模拟分析，从而使固井施工技术参数设计的更加科学、合理。
4.3技术人员培训
根据单位技术人员偏少，人员较年轻的实际情况，制定相应的技术人员培训计划，定期到其他固井公司进行技术交流活动，积极开展导师带徒，培养青年技术骨干。
4.4前沿性技术的研究和推广应用
开展配套冲洗液隔离液机理的研究，清除一、二界面油膜，提高一、二界面固井质量；加快自愈性水泥的研究，在完善遇水膨胀水泥浆体系的同时，开发遇油膨胀水泥浆体系；更加细致的研究不同性质流体在环空的运移规律，增强对气窜水泥浆体系的研究；深入研究可变形水泥浆体系。
关键词：固井技术；水泥浆体系；对比分析
中图分类号： TU74文献标识码： 文章编号：
收稿日期：
固井是钻井工程的最后一道工序，是衔接钻井和采油的关键工程，固井的成败是一口井的关键性工程，不仅关系到一口井的前期钻井投资是否作废，而且固井质量的好坏也会对油井的后期开采造成很大影响。本文拟通过对比分析国内外固井技术与水泥浆体系，探讨国内外同行之间的差距，为促进固井技术与水泥浆体系研究，提供借鉴与参考。
1国内固井技术与水泥浆体系发展现状
1.1长城钻探公司固井公司固井技术与水泥浆体系
长城钻探固井公司具备为各类井型提供固井工程设计服务的能力，以及固井现场作业的技术监督和指导服务。研制的低密度和高密度水泥漿体系为油区内外固井作业提供了有力保障，并成功进入海上固井市场，打破了外国公司垄断的局面。
1.1.1主要固井技术。
①调整井多压力层固井技术；②薄层固井技术；③防窜固井技术；④双级注固井技术；⑤微珠双密度固井技术；⑥尾管固井技术；⑦深层气井固井技术（欠平衡井的固井技术）；⑧水平井固井技术；⑨侧钻开窗固井技术；⑩小井眼固井技术；
1.1.2主要水泥浆体系。
①超低密度高强度水泥浆体系。超低密度高强度水泥浆体系当水泥浆密度为1.2g/cm3时，其24小时的抗压强度可以达到14MP a以上，基本可以和纯水泥想媲美，而且具有较好的堵漏和防窜性能，水泥浆失水可以控制在50ml以下，满足欠平衡钻井完井的需要。
②高密度水泥浆体系。长城钻探固井公司开发的高密度水泥浆，利用合理的水泥和超细球型加重剂的粒径分布以及各材料的紧密堆积，配制出流动性能良好的高性能水泥浆（最高密度可达2.9g/cm3），已在哈萨克斯坦和我国的南海等油田使用。该公司还在阿塞拜疆使用了一种高性能的分散剂，在不加加重剂时，水泥浆密度能达到2.16 g/cm3，同时保持良好的流动性和失水控制。
1.2中原油田固井公司固井技术与水泥浆体系
中原油田固井工程处拥有的混拌系统由美国哈里伯顿引进，可承担各种比例的水泥及添加剂混拌，装置的各项性能指标均达到国内领先水平。
1.2.1主要固井技术。
①低渗透油田开发后期调整井固井技术； ②深井钻井完井技术； ③小井眼固井技术； ④岩盐层固井技术； ⑤煤气层固井技术； ⑥水平井固井技术； ⑦泡沫水泥浆固井技术。
1.2.2主要水泥浆体系。
①泡沫水泥浆体系。泡沫水泥是低密度水泥的一个重要种类，主要采用化学发泡法。泡沫水泥具有强度高、渗透率低、无游离液、体系稳定和防气窜的特点，已经成为吐哈、长庆和青海等油田的长封固段固井和低压易漏井固井的主要固井水泥浆体系。
②矿渣水泥浆体系。高炉矿渣是利用高炉冶炼生铁时的副产物，是一种代替水泥的廉价水化材料，它是在1400～1500°C下由铁矿石的土质和石灰石助溶剂熔融化合而成，经过水淬处理后成为玻璃体结构的具有潜在活性的胶凝材料。
1.3渤海钻井总公司固井公司固井技术与水泥浆体系
胜利石油工程有限公司渤海钻井总公司固井公司具备水泥干混、水泥试验、水泥添加剂生产、固井附件加工、散装水泥储运、材料供应等配套服务能力。它在巩固胜利油田固井市场的同时，先后开辟了海南、陕北、新疆等国内市场及蒙古、哈萨克斯坦、阿塞拜疆等国外市场。
1.3.1主要固井技术。
①水平井完井技术：a.固井射孔完井技术；b.筛管完井技术；c.带管外封隔器的筛管完井技术；d.分级注水泥筛管完井技术；e.分支水平井完井技术；f.大位移水平井完井技术； ②侧钻开窗固井技术；③侧钻尾管固井技术；④小井眼丛式井完井技术；⑤低压火成岩油藏完井技术。
1.3.2主要水泥浆体系：
①晶格膨胀水泥浆体系。使用晶格膨胀剂调配水泥浆体系，主要是从补偿水泥(石)的体积收缩入手，在水泥浆水化早期和后期均能补偿收缩，并产生一定的体积膨胀，尽而提高水泥环胶结质量。优点：1）该水泥浆体系性能稳定，易达到工程需要；2）具有良好的流动性，较高的强度和较低的失水；3）与外加剂体系配伍性好。
②遇水膨胀水泥浆体系。针对水窜的特殊性，通过在水泥浆体系中添加遇水膨胀材料，在水泥形成结构的后期，其表现出一定的水敏性，即一遇水就能产生一定的体积膨胀，而且随着水量的增大，反应量越大，体积膨胀量越大，直到堵塞流体通道，阻止水窜的发生。
2国外固井技术与水泥浆体系发展现状
以斯伦贝谢公司为例，该公司是全球最大的油田技术服务公司，一直都遵循着对技术投资的承诺，每年投入研发的资金比所有其他石油服务公司的投入总和还要多，与世界著名的 40 多家科研院所和石油公司保持着密切的合作关系。
2.1主要固井技术。
①层间封隔固井技术。②气窜控制工程系列技术。③CemCRETE技术。④CemSTONE技术。⑤深水固井技术。⑥循环液漏失技术。⑦泥浆清除技术。⑧UniSLURRY技术。
2.2主要水泥浆体系。
①FUTUR自愈性水泥。该活性固化水泥技术具备自愈合特性，可在开采、弃井以及之后的作业中确保长期层间封隔和井完整性。
②EverCRETE抗二氧化碳水泥。经久耐用的抗二氧化碳水泥可降低二氧化碳侵蚀和泄漏的风险，可用于新二氧化碳注入井的固井作业或用于封堵和废弃现有的注入井或生产井。
③智能缓凝剂。主要特性是对温度变化的低敏感型，降低由于井底循环温度不确定性所带来的危险；降低候凝时间 (WOC)，整个水泥液柱更快的凝固时间；环保性能高；与所有 API水泥配伍 (A, B, C, G, and H),同时配伍低密度水泥；与 CemCRETE* 和FlexSTONE* 技术配伍。
3技术对比分析
3.1特殊固井技术掌握情况
3.2技术能力的对比
除去车辆和混拌设备的影响，外加剂对水泥浆的性能起着至关重要的作用。斯伦贝谢公司所用外加剂均自己生产，种类多，性能稳定可靠，与水泥配伍性好，适用温度高。
长城钻探和中原油田所用外加剂大部分可以自己生产，且性能较可靠，适用温度可达160℃以上。渤海固井所生产的外加剂种类较少，在低于120℃时性能稳定，基本满足现场施工需要，但特殊工艺井固井是的外加剂仍需要购买。固井工具的可靠性也是保证固井施工安全的条件。斯伦贝谢公司、长城钻探和中原油田均可以提供性能可靠的工具附件，满足各种类型井的固井施工。渤海固井在工具方面虽然取得了不少成绩，但是对于超过3000米的深井和复杂井，工具的可靠性较低。
4固井技术与水泥浆体系发展方向探讨
4.1设备的引进
⑴注水泥设备的引进。装备能力的提高不但能改善复杂井的固井作业能力，同时相应提高固井公司的服务能力，应引进一批技术先进、性能稳定的大功率水泥车，保证深井、复杂井施工的顺利进行。⑵试验设备的引进。随着深井、复杂井的日益增多，迫切需要引进国际先进的水泥浆化验设备，完善水泥浆化验数据，保证固井施工的安全。
4.2固井设计软件的引进
固井设计软件针对不同井型，能够进行套管强度设计、套管柱居中设计、注水泥设计、顶替设计，并且对设计参数进行计算机仿真模拟分析，从而使固井施工技术参数设计的更加科学、合理。
4.3技术人员培训
根据单位技术人员偏少，人员较年轻的实际情况，制定相应的技术人员培训计划，定期到其他固井公司进行技术交流活动，积极开展导师带徒，培养青年技术骨干。
4.4前沿性技术的研究和推广应用
开展配套冲洗液隔离液机理的研究，清除一、二界面油膜，提高一、二界面固井质量；加快自愈性水泥的研究，在完善遇水膨胀水泥浆体系的同时，开发遇油膨胀水泥浆体系；更加细致的研究不同性质流体在环空的运移规律，增强对气窜水泥浆体系的研究；深入研究可变形水泥浆体系。