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[摘 要]固井是整个钻井作业过程中的最后一环，起着至关重要的作用，现实将油气井中的油、气、水层分隔开来，为分层测试或开采提供保障，确保油气井开采的生命周期。高温高压固井技术多运用在中深井、深井、超深井、复杂地层及海洋等油气勘探与开采中，同时配合可靠、高性能的井下工具来保障固井作业的顺利实施，满足钻井工程及固井工程的需要。本文主要研究高温高压固井技术，旨在充分利用高温高压固井技术来提升固井施工效率和质量。
[关键词]高温；高压；固井技术；研究
中图分类号：TE256 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）25-0028-01
固井工程是钻井工程中最为关键和复杂的作业过程的统称。固井技术是多学科综合应用的技术，具有系统性、一次性和施工时间短的特点，其主要目的是保护和支撑油气井内的套管，封隔油、气和水等地层。在异常高压和超深井等的油气勘探与开发过程中会运用到高温高压固井技术，该技术具有很高的可靠性和安全性，能够提高固井工程施工过程的效率和质量。
一、 高温高压固井发展概况
高温高压井具有温度变化大，井底温度和压力高的特点，温度大于150℃，地层孔隙压力大于69MPa。同时，它的地层比较复杂，不同压力体系的地层较多、差别较大。近些年来，世界各国对于油气资源的需求与日俱增，油气资源的开采量也不断攀升。同时，油气资源的钻采技术和工艺都在不断发展和提升。早期，油气资源的勘探与开采都在比较容易勘探和钻采的区域进行。而现在的勘探与开采方向大多是在开采较困难及深储层区域，在这些地质条件较为复杂及深储层的油气资源开采具有良好的收益，但这些区域存在许多挑战与风险，例如：高温高压、漏失、气体腐蚀、盐膏等地质风险。英国、加拿大、美国等国家的技术和设备名列世界前茅，像哈里伯顿、斯伦贝谢、贝克休斯等国际公司拥有先进的固井技术和设备，尤其在高温高压、深水、大位移等难度挑战较大的井，优势尤为突出，目前他们是国际市场上固井服务争夺的强大竞争者；我国的固井技术和设备也在不断的发展，在高温高压、深水、盐膏、大位移等固井领域技术不断的积累；2017年底，由我国自主研发的首套电驱固井泵成功通过验收，标志着曾因国外技术垄断而严重制约我国深水油气开发和海外市场开拓的枷锁被打破；固井公司方面，我国培育出了很多专业的固井公司，例如：中海油服、长城钻探、川庆等，目前在国际服务市场上也经常见到他们的身影。
二、 影响高温高压固井技术的因素
影响高温高压固井技术成功运用的因素有很多。因此，为了确保一口高温高压井的固井质量，在施工前，要将这些阻碍因素排除和解决掉，才能更好运用高溫高压固井技术来提高固井质量。主要有以下几方面的因素：
1、 稳定裂缝溶洞气压封固难度大
裂缝溶洞的气压层具有很窄的安全压力窗口、气层活跃等特点。因此，封固难度很大。
2、 井底温度高
因地质条件复杂及深地层的原因，很多的高温高压井井底的静止温度和循环温度很高；且很多的油气开采区域的地温梯度也相对较高。而高温容易加速水泥石强度的衰减，影响油井的生命周期。
3、 延迟混合水问题
由于一些不具稳定性的高温固井添加剂材料，在井中高温高压的条件下，失去其本来的功能，甚至反转，导致水泥浆的稠化时间明显缩短，致使水泥浆出现“早凝”或“闪凝”风险，延迟混合水的使用实效。
4、 酸性及高矿化度的水质环境影响水泥石性能
水泥石的渗透率与其被腐蚀有着紧密的关系，温度越高，水泥石稳定性就会越差，从而导致水泥石容易老化或者破裂等，同时在酸性气体存在的情况下，会加速对水泥石的破坏，这会使得井下套管受到破坏，减少油井的开采生命周期。井底高温高压条件下，高矿化度水质中的矿化离子会沉淀，会影响前期水泥浆性能及后期水泥石的质量。
5、 窜槽风险
导致油气水层窜槽的主要原因是在固井过程及水泥凝固并达到防气窜的胶凝强度（500Lb/100ft2）前，环空液柱压力无法平衡地层压力所致。一方面，由于高温高压井中的地层压力较高，体系较复杂，要准确预测各地层压力较为困难；另一方面，由于地层的孔隙压力和破裂压力非常接近，容易出现喷漏同层的情况，给平衡压力固井带来困难，一旦地层的高压气体较为活跃时，容易引起气窜。
6、 泥浆比重高，粘度大，影响顶替效率
高温高压井钻井所用的高密度泥浆中含有大量的加重材料，泥浆的稠度、切力高，流动性能相对较差，对固井替浆效率影响很大，残留在井壁上的泥饼和套管壁上的稠泥浆大大地影响了水泥的胶结质量；在套管与井壁环空的窄边，由于流动阻力的影响，容易产生泥浆槽带，固井时难以冲洗干净，便在水泥环中形成泥浆槽；如果井眼不规则，如存在葫芦串井眼、椭圆形井眼，则会在死角处留有粘稠的泥浆，固井后形成泥浆带。
三、 研究高温高压固井技术的方法
提升高温高压固井质量的方法有很多，如：高压油气井技术方法、前置液的优选法、水泥浆体系的优选法等。下面分就以上几种方法进行简单的研究分析：
1、 高压油气井的技术方法
高压油气井技术主要是通过运用刮泥器、隔离液、冲洗液以及套管扶正器，提高井眼清洁率和套管居中度；同时控制好前置液、钻井液以及水泥浆之间的密度差，留有足够的紊流接触和顶替时间；并调节钻井液性能，降低其动切力、塑性粘度及屈服值；以提高顶替效率。为了保障环空水泥的填充效果，防止层间窜槽，须对水泥浆的性能进行严格的控制，体系的选择上要考虑直角凝固型，还要对水泥浆的孔隙压力和体积收缩进行合理的控制，一般情况下，多采用微膨胀型水泥。对于密度较高的前置液和水泥浆体系可以依据井况条件进行选择。
2、 前置液的优选方法
对于前置液选择，要选择具有清洗功能好的前置液，同时还要保障与水泥浆相容性好。经过实践和探索，将领、尾隔离液分别加入到固井作业中，能很好地起到隔离和清洗井壁的效果。领、尾隔离液要求与钻井液、水泥浆的配伍性好。经过大量的现场施工与探索，在固井过程中加入隔离液以及增大它的使用量，会使得井壁和套管壁的顶替效率和冲洗效果都有所提升，从而提高水泥胶结质量与强度。
3、 水泥浆体系优选方法
在常规固井过程中，经常会存在这样的矛盾，水泥在长时间凝固过程中所需要的力学和顶替参数、混合水泥浆最优性能之间存在矛盾。如果对水泥浆需求量较大，且可泵性及混合性能要求较高，那么这会使得水泥浆的性能变得很差，如：孔隙度、渗透率和抗压强度等方面。且这个矛盾在高温高压的条件下会变得更加明显。因此，选择合适的高密度水泥浆体系是高温高压固井技术的关键。而解决水泥浆体系中的沉降稳定性、流变性和加重材料的问题是高温高压固井技术要解决的重点。
四、 结束语
总之，经过不断地研究与探索，高密度水泥浆体系非常适合高温高压固井，且能够满足施工作业需求。由于不同地层的压力体系存在差异，对于水泥浆和泥浆性能的要求更高，在配比时，要对水泥浆和水泥添加剂进行科学、合理的优化和调配，从而提高水泥浆各方面的性能，以达到提高固井质量的目的。
参考文献
[1] 张庆.高温高压井固井技术研究及应用[D].湖北长江大学.2014.
[2] 牟月倩.高温高压固井技术研究[J].西部探矿工程.2014.13（08）：914-915.
[3] 隋梅.胜利油田深探井固定技术难点与对策[J].石油钻探技术.2015.16（09）：1742-1743.
[4] 王刚.康世柱.沈勇.王翱飞.青海油田高温高压小间隙固井技术[J].钻采工艺.2015.08（20）：273-274.
[关键词]高温；高压；固井技术；研究
中图分类号：TE256 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）25-0028-01
固井工程是钻井工程中最为关键和复杂的作业过程的统称。固井技术是多学科综合应用的技术，具有系统性、一次性和施工时间短的特点，其主要目的是保护和支撑油气井内的套管，封隔油、气和水等地层。在异常高压和超深井等的油气勘探与开发过程中会运用到高温高压固井技术，该技术具有很高的可靠性和安全性，能够提高固井工程施工过程的效率和质量。
一、 高温高压固井发展概况
高温高压井具有温度变化大，井底温度和压力高的特点，温度大于150℃，地层孔隙压力大于69MPa。同时，它的地层比较复杂，不同压力体系的地层较多、差别较大。近些年来，世界各国对于油气资源的需求与日俱增，油气资源的开采量也不断攀升。同时，油气资源的钻采技术和工艺都在不断发展和提升。早期，油气资源的勘探与开采都在比较容易勘探和钻采的区域进行。而现在的勘探与开采方向大多是在开采较困难及深储层区域，在这些地质条件较为复杂及深储层的油气资源开采具有良好的收益，但这些区域存在许多挑战与风险，例如：高温高压、漏失、气体腐蚀、盐膏等地质风险。英国、加拿大、美国等国家的技术和设备名列世界前茅，像哈里伯顿、斯伦贝谢、贝克休斯等国际公司拥有先进的固井技术和设备，尤其在高温高压、深水、大位移等难度挑战较大的井，优势尤为突出，目前他们是国际市场上固井服务争夺的强大竞争者；我国的固井技术和设备也在不断的发展，在高温高压、深水、盐膏、大位移等固井领域技术不断的积累；2017年底，由我国自主研发的首套电驱固井泵成功通过验收，标志着曾因国外技术垄断而严重制约我国深水油气开发和海外市场开拓的枷锁被打破；固井公司方面，我国培育出了很多专业的固井公司，例如：中海油服、长城钻探、川庆等，目前在国际服务市场上也经常见到他们的身影。
二、 影响高温高压固井技术的因素
影响高温高压固井技术成功运用的因素有很多。因此，为了确保一口高温高压井的固井质量，在施工前，要将这些阻碍因素排除和解决掉，才能更好运用高溫高压固井技术来提高固井质量。主要有以下几方面的因素：
1、 稳定裂缝溶洞气压封固难度大
裂缝溶洞的气压层具有很窄的安全压力窗口、气层活跃等特点。因此，封固难度很大。
2、 井底温度高
因地质条件复杂及深地层的原因，很多的高温高压井井底的静止温度和循环温度很高；且很多的油气开采区域的地温梯度也相对较高。而高温容易加速水泥石强度的衰减，影响油井的生命周期。
3、 延迟混合水问题
由于一些不具稳定性的高温固井添加剂材料，在井中高温高压的条件下，失去其本来的功能，甚至反转，导致水泥浆的稠化时间明显缩短，致使水泥浆出现“早凝”或“闪凝”风险，延迟混合水的使用实效。
4、 酸性及高矿化度的水质环境影响水泥石性能
水泥石的渗透率与其被腐蚀有着紧密的关系，温度越高，水泥石稳定性就会越差，从而导致水泥石容易老化或者破裂等，同时在酸性气体存在的情况下，会加速对水泥石的破坏，这会使得井下套管受到破坏，减少油井的开采生命周期。井底高温高压条件下，高矿化度水质中的矿化离子会沉淀，会影响前期水泥浆性能及后期水泥石的质量。
5、 窜槽风险
导致油气水层窜槽的主要原因是在固井过程及水泥凝固并达到防气窜的胶凝强度（500Lb/100ft2）前，环空液柱压力无法平衡地层压力所致。一方面，由于高温高压井中的地层压力较高，体系较复杂，要准确预测各地层压力较为困难；另一方面，由于地层的孔隙压力和破裂压力非常接近，容易出现喷漏同层的情况，给平衡压力固井带来困难，一旦地层的高压气体较为活跃时，容易引起气窜。
6、 泥浆比重高，粘度大，影响顶替效率
高温高压井钻井所用的高密度泥浆中含有大量的加重材料，泥浆的稠度、切力高，流动性能相对较差，对固井替浆效率影响很大，残留在井壁上的泥饼和套管壁上的稠泥浆大大地影响了水泥的胶结质量；在套管与井壁环空的窄边，由于流动阻力的影响，容易产生泥浆槽带，固井时难以冲洗干净，便在水泥环中形成泥浆槽；如果井眼不规则，如存在葫芦串井眼、椭圆形井眼，则会在死角处留有粘稠的泥浆，固井后形成泥浆带。
三、 研究高温高压固井技术的方法
提升高温高压固井质量的方法有很多，如：高压油气井技术方法、前置液的优选法、水泥浆体系的优选法等。下面分就以上几种方法进行简单的研究分析：
1、 高压油气井的技术方法
高压油气井技术主要是通过运用刮泥器、隔离液、冲洗液以及套管扶正器，提高井眼清洁率和套管居中度；同时控制好前置液、钻井液以及水泥浆之间的密度差，留有足够的紊流接触和顶替时间；并调节钻井液性能，降低其动切力、塑性粘度及屈服值；以提高顶替效率。为了保障环空水泥的填充效果，防止层间窜槽，须对水泥浆的性能进行严格的控制，体系的选择上要考虑直角凝固型，还要对水泥浆的孔隙压力和体积收缩进行合理的控制，一般情况下，多采用微膨胀型水泥。对于密度较高的前置液和水泥浆体系可以依据井况条件进行选择。
2、 前置液的优选方法
对于前置液选择，要选择具有清洗功能好的前置液，同时还要保障与水泥浆相容性好。经过实践和探索，将领、尾隔离液分别加入到固井作业中，能很好地起到隔离和清洗井壁的效果。领、尾隔离液要求与钻井液、水泥浆的配伍性好。经过大量的现场施工与探索，在固井过程中加入隔离液以及增大它的使用量，会使得井壁和套管壁的顶替效率和冲洗效果都有所提升，从而提高水泥胶结质量与强度。
3、 水泥浆体系优选方法
在常规固井过程中，经常会存在这样的矛盾，水泥在长时间凝固过程中所需要的力学和顶替参数、混合水泥浆最优性能之间存在矛盾。如果对水泥浆需求量较大，且可泵性及混合性能要求较高，那么这会使得水泥浆的性能变得很差，如：孔隙度、渗透率和抗压强度等方面。且这个矛盾在高温高压的条件下会变得更加明显。因此，选择合适的高密度水泥浆体系是高温高压固井技术的关键。而解决水泥浆体系中的沉降稳定性、流变性和加重材料的问题是高温高压固井技术要解决的重点。
四、 结束语
总之，经过不断地研究与探索，高密度水泥浆体系非常适合高温高压固井，且能够满足施工作业需求。由于不同地层的压力体系存在差异，对于水泥浆和泥浆性能的要求更高，在配比时，要对水泥浆和水泥添加剂进行科学、合理的优化和调配，从而提高水泥浆各方面的性能，以达到提高固井质量的目的。
参考文献
[1] 张庆.高温高压井固井技术研究及应用[D].湖北长江大学.2014.
[2] 牟月倩.高温高压固井技术研究[J].西部探矿工程.2014.13（08）：914-915.
[3] 隋梅.胜利油田深探井固定技术难点与对策[J].石油钻探技术.2015.16（09）：1742-1743.
[4] 王刚.康世柱.沈勇.王翱飞.青海油田高温高压小间隙固井技术[J].钻采工艺.2015.08（20）：273-274.