深水固井工程的难点与解决对策

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1、深水固井工程的难点与解决对策摘要：深水固井作为深水油田钻井的核心技术，为了实现深水固井技术的发展与应用，对深水固井工程的难点进行分析，并有针对性地提出解决对策，以优化深水固井工程，提高经济效益与社会效益。关键词：深水固井；难点；对策中图分类号：TU文献标识码：A文章编号:1672-3198(2012)07-0192-01在海洋钻井工程施工过程屮，如果水深超过500ni,则属于深水范畴。深水钻井就是针对水深500m以上的海域开展钻井作业。随着深水钻井作业费用的与H俱增，如何高效、安全地完成钻井工程，已成为当前深水作业的工作要点。固井作为钻井的一部分，同样具有重

2、要作用。考虑到深水作业的特点，深水固井工程也面临各种难题，但正是这些难题的客观存在,推动了深水固井技术向更高层次、更高科技的发展。1深水固井工程的难点1.1温度偏低一般情况下，阳光仅能照射到海水的表层，或者由于风浪、海流等作用，引起海水热量的交换，但也仅仅限于海面以下100-400m范围之内。但是在400以下的深度范围，温度则呈下降趋势，即温跃层。在温跃层下部，海水温度极低；从温跃层到海底的温度，其变化幅度随着深度增加而冇所降低。对于深水固井工程来说，所处的海底正位于温跃层以内或者以下区域，因此温度非常低。一般深水海域的海底温度约为2-6°Co1.2水泥浆应

3、用效率不高在深水固井工程中，水泥浆的应用效率较差，可主要分析为以下几种原因：（1）井身结构不合理，给套管居中处理带來难度。（2）对于表面较为松软的地层来说，在钻井时会受到高压砂层或者浅层“水-气”完流动的影响，影响井身结构，造成流体的摩擦阻力加大,紊流顶替作用不易于实现。（3）在深水海底的表层，大多属于没有胶结的松软状态，再加上破裂压力与地层孔隙压力之间出现狭窄的“窗口”现象，难以实现紊流顶替或者分级梯度顶替。（4）山于套管结构较为复杂，因此在表层套管和井眼Z间的空隙较大，而井下位置的空隙反而减小。1.3浅层“水一气”流动造成浅层的“水-气”流动问题，主要由

4、于海底存在着浅层气、高压层或者气体水合物等现象，出现不稳定分解。浅层“水-气”流动现象，可能造成过度冲刷井眼现象，造成井径变形，难以清理淤泥，影响固井的界面效果，容易出现缝隙。另外，如果对于固井水泥浆的应用设计不合理,在浅层“水-气”流体凝结时，可能会造成水泥浆入侵，进而出现窜流问题，产生微窜槽。由于间隙或者微窜杷的存在，会影响水泥的环封隔作用,对隔水管、防喷器的正常工作产生影响，不利于钻井安全性。1.4成本偏高众所周知，深水固井的成木明显高于陆地固井，主耍原因如下：（1）一般为了改善低温环境，避免出现浅层“水-气”流动问题，应用特殊的材料以及技术措施，提高

5、了水泥浆体系的成本以及作业费用。（2）随着低碳经济的日益发展，海洋环境保护法的要求越来越严格,因此古井设备的清洗必须满足“零”排放；并对固井所用外加剂的环保性能提出耍求。（3）随着深水固井工程的水深不断增加，给后勤工作提出更高调整,各项作业成本随之上升。（4）当前深水钻井的装置利用率高达100%,费用也有所提升，因此加大了深水固井作业的建设成本。2深水固井工程的解决对策与陆地作业模式相比，深水固井作业所处的海底层较为松软，破裂压力小，地形条件较为复杂，极易发生流体移动现象；再加上海底的温度较低，不利于油井水泥中的水化过程实现。因此，如何增强水泥浆的性能，确保

6、深水低温作业的顺利实现，已成为当前深水固井屮不得不思考的问题。针对前文提到的各种施工难点，可考查采取如下应对措施：1.1优化水泥浆性能为了改善深水固井的作业环境，避免温度低、层流浅、安全窗口窄等对工程造成的影响，必须选用低温早强、密度合理的水泥浆体系。因此,有关深水固井工程中的水泥浆设计，应满足以下特点：(1)控制水泥浆密度。在深水作业坏境下，由于地层的破裂力相对较低，为了达到固井目标，减少固井作业中发生的各种问题或者水泥浆返高现象，应采取密度较低的水泥浆体系。(2)提高稳定性。有关水泥浆稳定性的影响因素，主要为自由水以及沉降稳定性。如果自由水过多或者沉降稳

7、定性较差，则可能造成测地层流体的窜流，不利于水泥的胶接强度，影响封固质量。(3)减少过渡时间。如果过渡的时间长，将会增加窜流可能性；因此，为了避免地层流休的入侵，应尽量减少过渡时间。(4)抗压强度大。在海底低温环境下，水泥石的强度变化随度将随着密度的降低而有所缓慢。山于深水固井工程的成本费用非常昂贵，如果一味延长作业时间，必然增大造价压力。因此，水泥石必须在短时间内符合抗压强度。2.2避免浅层水窜问题当前，针对深水固井工程屮普遍存在的浅层“水一气”流动问题，可通过“防气窜”的理论经验来实现。实际上，水和气两种元素，无论在物理性能还是化学性能方面，都存在极大不

8、同，如可压缩性、密度、粘度等特征。由于气体的密度较小