2020年中級注冊安全工程師答疑:固井施工中常見問題及處理方法?
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問題：
固井施工中常見問題及處理方法?
答疑：
固井施工是開采油氣前的一項(xiàng)重要性準(zhǔn)備工作，施工質(zhì)量的好壞決定著油氣井的壽命長短，關(guān)系著后續(xù)的開采量和開采效益。在固井施工中，由于工程的特殊性，決定著固井技術(shù)容易發(fā)生質(zhì)量問題。本文就對固井施工中的常見問題及處理方法做個探討。
固井工程是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，施工時間段、工序復(fù)雜、作業(yè)量大槍、技術(shù)性強(qiáng)，施工質(zhì)量的好壞直接影響著后續(xù)油氣開采，而且，固井施工是在井下作業(yè)，不易觀察和判斷，因此，質(zhì)量的控制就顯得尤為重要。
固井施工的主要工序分為下套管、注水泥、候凝和檢測評價。其中，注水泥的過程是最容易出現(xiàn)問題的工序，涉及到材料、流體、機(jī)械、力學(xué)等多種因素的影響，也受到水泥性能、底層結(jié)構(gòu)、施工工藝等影響，導(dǎo)致注水泥過程失敗。在筆者多年的施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)來看，固井施工中的問題主要有：套管阻卡、水泥漿過快或過慢凝結(jié)、注水泥漏失、灌香腸、注水泥替空、油氣水層漏封等問題。下面，就主要從這幾個問題進(jìn)行一一分析。
1.套管阻卡的問題分析
1.1.定義：套管阻卡指的是層套管和井眼之間的配合縫隙不夠，導(dǎo)致套管無法深入井下進(jìn)行作業(yè)。
1.2.原因：發(fā)生套管阻卡的原因有很多。一是套管粘吸時卡住，就是套管外徑比鉆桿的外徑要打，或者上扣的時間比鉆桿的時間長，在下管的時候難以轉(zhuǎn)動，導(dǎo)致卡管。二是在下管套前的準(zhǔn)備工作不充分，沒有仔細(xì)通井，容易導(dǎo)致套管阻卡。三是下套管過程過長，停滯不前，容易發(fā)生。四是鉆井液不符合質(zhì)量要求，導(dǎo)致摩擦系數(shù)大，容易發(fā)生。五是在初期遇到阻卡時，沒有及時糾正，在繼續(xù)下壓過程中卡死。
1.3.措施：一是在下管前應(yīng)該認(rèn)真通井，特別是對縮徑段一定要反復(fù)劃眼，確保不在該段卡住。二是在下管前要對鉆井液的性能進(jìn)行檢測，保證合理的粘度。三是在下管過程中遇到特殊情況時，應(yīng)該馬上拔出套管，等情況處理完后重新下管。四是下套管是遇到卡管，不得用力繼續(xù)下壓，防止卡死。
2.水泥漿過快或過慢凝結(jié)的問題分析
2.1.定義：在注水泥的過程中，因?yàn)樗喑矶鹊劝l(fā)生變化，導(dǎo)致水泥漿的凝結(jié)快于或者慢于設(shè)計(jì)凝結(jié)時間。
2.2.原因：一是原材料的原因。水泥的配置和實(shí)驗(yàn)水泥的配置不一致，或者配置一樣，但是水泥出廠時不符合質(zhì)量要求。二是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與實(shí)際不符。雖然實(shí)驗(yàn)時符合要求，但是現(xiàn)場實(shí)際情況發(fā)生變化，如氣候的變化，導(dǎo)致實(shí)際溫度過大或過低，導(dǎo)致水泥漿過快或過慢凝結(jié)。三是施工原因。在施工過程中，攪拌的水泥性能與設(shè)計(jì)要求的不符。
2.3.措施：一是要加強(qiáng)對原材料的檢驗(yàn)，在水泥進(jìn)入工地前要進(jìn)行試驗(yàn)，保證水泥的性能符合要求。二是要控制溫度，在溫度過高或過低時，可以采取加入適當(dāng)緩凝劑或者促凝劑的方式，提高或縮短凝結(jié)的時間。三是在施工過程中，要注意控制水泥漿密度，防止多水或缺水。
3.注水泥漏失的問題分析
3.1.定義：注水泥漏失指的是在注水泥過程中，環(huán)空液注壓力過大，大過底層破漏壓力，使得水泥漿破漏。漏失的后果會導(dǎo)致水泥漿的返高不符合要求，油氣水層造成漏封等。
3.2.原因：一是水泥漿的密度太大，水泥段太長，使得液柱的壓力太大。二是底層滲透可能性增大導(dǎo)致，或者是底層的膠結(jié)性能較差導(dǎo)致。三是鉆井液的性能不符合要求，密度和粘性較大，導(dǎo)致摩擦阻力過大，造成漏失。四是注漿量太大，導(dǎo)致漏失。
3.3.措施：一是要適當(dāng)提高底層的承壓能力，可以選擇添加一些堵漏的材料來實(shí)現(xiàn)，同時在注水泥漿前要對底層的承壓能力進(jìn)行測試，確保符合要求。二是要適當(dāng)降低環(huán)空液柱的壓力，水泥密度要適當(dāng)降低，注漿量要合理控制。三是要減少循環(huán)摩擦阻力，采用低速返井工藝，或者調(diào)整鉆井液的性能等等。四是在發(fā)生漏失后，要進(jìn)行原因排查，如果是注漿快結(jié)束的漏失，可以進(jìn)行繼續(xù)注漿，之后再決定是否補(bǔ)救。
4.灌香腸的問題分析
4.1.定義：灌香腸現(xiàn)象指的是在注漿過程中，水泥漿返高不夠，套管水泥塞太長的現(xiàn)象。
4.2.原因：一是水泥閃凝，水泥漿的性能不足，或者比設(shè)計(jì)的時間短，導(dǎo)致在施工過程中過快凝結(jié)，造成灌香腸。二是發(fā)生井塌事故，造成環(huán)空位置堵塞。三是膠塞下井的時間過快。四是套管內(nèi)有異物，導(dǎo)致管內(nèi)堵塞。
4.3.措施：一是在配水泥漿的過程中，要合理規(guī)劃水泥漿的凝結(jié)時間，凝結(jié)時間要大于注水泥過程時間一個小時以上。二是要用鉆井液對井眼進(jìn)行充分潤滑，防止井塌發(fā)生。三是嚴(yán)格防止套管內(nèi)異物進(jìn)入。四是在發(fā)生灌香腸時，要用高壓泵漿水泥漿頂替到環(huán)空，然后進(jìn)行補(bǔ)漿。
5.注水泥替空的問題分析
5.1.定義：注水泥替空是在替漿過程中，鉆井液量大于套管容量，導(dǎo)致套管環(huán)空部分沒有水泥的現(xiàn)象。
5.2.原因：一是沒有設(shè)計(jì)好替漿量，導(dǎo)致替漿量過大，或者在替漿時沒有對漿進(jìn)行測量。二是套管有異物進(jìn)入，造成膠塞。三是套管破裂，發(fā)生替空現(xiàn)象。
5.3.措施：一是要對注漿量進(jìn)行精確的計(jì)算和測量，預(yù)防替空。二是要對套管質(zhì)量進(jìn)行檢測，保證符合要求。三是要使用可靠的膠塞。四是在發(fā)生提空事故后，要立刻停止注漿，在根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行擠漿補(bǔ)救。
6.油氣水層封漏的問題分析
6.1.原因：一是在注漿過程中，發(fā)生水泥漿漏失，導(dǎo)致油氣層封漏。二是在水泥漿替空發(fā)生后，導(dǎo)致油氣水層漏封。三是在發(fā)生灌香腸后，造成的封漏。四是在水泥漿的性能不過關(guān)，強(qiáng)度低、抗壓性能差，導(dǎo)致油氣水層漏封。
6.2.措施：一是把好水泥漿的性能關(guān)，滿足工程要求。二是防止出現(xiàn)水泥漿替空、灌香腸等事故。三是在發(fā)生漏封后，可以通過射孔循環(huán)進(jìn)行水泥不住;如果水泥面在下面，則進(jìn)行反向注漿;如果是橋堵，則應(yīng)該建立起上下孔循環(huán)，進(jìn)行局部的水泥補(bǔ)漿來補(bǔ)救。
上述的幾個事故時固井施工中較為常見的問題，問題之間的關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)，往往一個事故沒處理好，就會導(dǎo)致幾個事故的同時出現(xiàn)。固井施工的過程復(fù)雜多變，不可預(yù)測因素很多，而且發(fā)生事故后補(bǔ)救的辦法不多。對于施工技術(shù)人員來說，要做好固井施工，就應(yīng)該將工作做到事前，按照“預(yù)防為主、補(bǔ)救為輔”的原則，精心謀劃好施工前的準(zhǔn)備工作，考慮充分，并制定好應(yīng)急方案，確保施工過程能夠順順利利。
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