頁(yè)巖氣水平井固井技術(shù)難點(diǎn)與對(duì)策分析獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

頁(yè)巖氣水平井固井技術(shù)難點(diǎn)與對(duì)策分析獲獎(jiǎng)科研報(bào)告【摘

要】我國(guó)頁(yè)巖氣資源量豐富，勘探開(kāi)發(fā)潛力巨大?近年來(lái)，在川渝地區(qū)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益?頁(yè)巖氣儲(chǔ)層物性差，為了提升開(kāi)發(fā)效益，多使用水平井開(kāi)發(fā)，給固井施工作業(yè)帶來(lái)了難題?為此，對(duì)頁(yè)巖氣水平井固井過(guò)程中存在的巖屑床堆積?套管下入難?套管居中度差?水泥漿頂替效率低等問(wèn)題進(jìn)行了探討，采取相應(yīng)的技術(shù)措施提升固井質(zhì)量，保證后續(xù)施工作業(yè)的順利進(jìn)行，對(duì)提升頁(yè)巖氣井開(kāi)發(fā)效益及使用壽命具有較大意義?

【關(guān)鍵詞】頁(yè)巖氣;水平井;固井;技術(shù)難點(diǎn);對(duì)策

最近一些年來(lái)，頁(yè)巖氣資源作為非常規(guī)能源得到了世界各國(guó)的重視，但頁(yè)巖中有較多的泥質(zhì)，存在著易破碎和膨脹的特點(diǎn)，地下儲(chǔ)層孔隙度和滲透度都不高，多在固井完成以后進(jìn)行射孔作業(yè)，利用壓裂增產(chǎn)手段來(lái)提升頁(yè)巖氣產(chǎn)量，這就是對(duì)固井技術(shù)提出了更高的要求?與普通固井方式不同，頁(yè)巖氣固井對(duì)水泥性能要求很高，還需要對(duì)水平井段進(jìn)行固井，保證套管位于井壁中間位置，固井完成后還需要把油基鉆井液驅(qū)替出來(lái)?

1固井流程及技術(shù)要點(diǎn)

固井的目的就是要保護(hù)油氣井套管?穩(wěn)固井壁，封隔地層內(nèi)的油氣，避免出現(xiàn)油氣水竄層的情況，提升開(kāi)采效果，延長(zhǎng)油氣井使用壽命?同時(shí)固井也是為接下來(lái)的試油試采?壓裂及采油生產(chǎn)打下基礎(chǔ)，固井質(zhì)量好壞不僅影響接下來(lái)的施工作業(yè)，還影響油氣井產(chǎn)量及使用壽命，固井質(zhì)量必須得到保障?

固井的一般流程是先向井筒內(nèi)下入套管，然后裝上水泥頭，循環(huán)鉆井液做好固井的準(zhǔn)備工作?然后在向井筒內(nèi)先注入隔離液，水泥漿泵車作用下向井筒內(nèi)泵入水泥漿，注入足夠量水泥漿（滿足填充套管外環(huán)空間的需求），然后向井筒內(nèi)注入鉆井液，頂替井筒內(nèi)的水泥漿?水泥漿達(dá)到套管外環(huán)空間一定需要一定的時(shí)間達(dá)到凝固的效果，這個(gè)時(shí)間稱為候凝時(shí)間，時(shí)長(zhǎng)通常為24h或48h，或者更長(zhǎng)時(shí)間?當(dāng)水泥漿充分凝固，強(qiáng)度達(dá)到要求后，就可以開(kāi)展后續(xù)施工作業(yè)?

固井過(guò)程中有幾個(gè)施工要點(diǎn)，對(duì)于水平井來(lái)說(shuō)，由于井身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如何保證套管順利下入，在造斜段套管下入的摩擦阻力較大?套管在井筒內(nèi)的居中度影響后期注水泥效果，需要采取相應(yīng)技術(shù)措施來(lái)保障套管居中度滿足要求，避免出現(xiàn)居中度不好，導(dǎo)致出現(xiàn)竄槽現(xiàn)象?此外，水泥漿性能也比較關(guān)鍵，影響水泥環(huán)強(qiáng)度?

2頁(yè)巖氣水平井固井技術(shù)難點(diǎn)

水平井井身結(jié)構(gòu)特殊，由于其具有較長(zhǎng)的水平段，能夠保持井眼在儲(chǔ)層中穿行，與儲(chǔ)層接觸面積大，控制儲(chǔ)量范圍較廣，采用效果好，增產(chǎn)效果明顯?但特殊的井身結(jié)構(gòu)也給固井施工帶來(lái)了難題?

2.1頁(yè)巖氣水平井易形成巖屑床

水平井具有較大水平段，在鉆井過(guò)程中，由于目的層地層變化，使得鉆探目的不明確，當(dāng)?shù)貙悠鸱^大，鉆頭軌跡需要頻繁調(diào)整，以控制軌跡在儲(chǔ)層中穿行，以保證儲(chǔ)層鉆遇率?由此導(dǎo)致井眼軌跡不能按照預(yù)定軌跡進(jìn)行，導(dǎo)致井眼結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜?由于井眼結(jié)構(gòu)復(fù)雜，巖屑在返回過(guò)程中，在重力作用下，在水平段容易在井壁下方大量堆積，形成巖屑床使得井眼愈加不規(guī)則，在注水泥時(shí)，由于巖屑床的存在，在這些部位鉆井液頂替效果不好，使得水泥膠結(jié)后，形成的水泥環(huán)中會(huì)有間隙，不僅影響了水泥環(huán)的完整性，還會(huì)導(dǎo)致油氣水竄槽，影響固井質(zhì)量?

針對(duì)巖屑床的問(wèn)題，對(duì)于水平井，在固井前應(yīng)進(jìn)行井眼清潔，對(duì)于巖屑床比較嚴(yán)重的部位，應(yīng)進(jìn)行劃眼清除巖屑床，劃眼清除巖屑床的效果比較好，能夠有效改善井眼狀況?

2.2注水泥竄槽

注水泥過(guò)程中，水泥漿頂替效率直接影響固井質(zhì)量?由于注水泥漿時(shí)水泥漿在井眼內(nèi)是呈尖峰狀向前流動(dòng)的，不是平行向前頂替，會(huì)導(dǎo)致套管外環(huán)空間中部分井段沒(méi)有被水泥完全封堵，固井水泥環(huán)完整性難以保證，這些水泥間隙為油氣水流動(dòng)提供了通道，會(huì)誘發(fā)水泥竄槽?造成竄槽的原因歸結(jié)起來(lái)有以下幾種：一是套管居中度不好?由于井眼不規(guī)則，套管下入時(shí)沒(méi)有安裝扶正器，造成套管貼近一邊井壁，不僅影響水泥漿頂替效果，在套管外環(huán)空間的狹窄部位，容易出現(xiàn)竄槽的情況;二是水泥漿密度不夠，水泥漿配置太稀，導(dǎo)致水泥漿流動(dòng)性強(qiáng)，在井眼內(nèi)與鉆井液相混，使得固井質(zhì)量受到影響，導(dǎo)致出現(xiàn)竄槽的情況;三是井壁不規(guī)則，頁(yè)巖地層遇水膨脹，使得出現(xiàn)縮徑?地層坍塌等情況，井壁不規(guī)則，在這些部位水泥漿頂替呈尖峰狀，頂替效果差，容易出現(xiàn)竄槽;四是由于頂替不徹底，套管外部環(huán)空中殘存大量游離水，這些游離水聚集在一起，容易形成竄槽的情況?

3提升頁(yè)巖氣水平井固井質(zhì)量技術(shù)對(duì)策

3.1提升頁(yè)巖氣水平井套管居中度

對(duì)于頁(yè)巖氣水平井，在造斜段井眼曲率較大，套管下入過(guò)程中在造斜段受到重力?摩擦阻力?鉆井液浮力作用，下入難度較大，套管易發(fā)生變形?在造斜段和水平段，受到井壁側(cè)向作用力的影響，套管下入的摩擦阻力較大，并且隨著套管下入深度的增加，側(cè)向摩擦阻力增大，使得套管難以準(zhǔn)確下入到預(yù)定的部位?由于套管下入過(guò)程中受到摩擦阻力及應(yīng)力形變，套管居中度難以保證，套管居中度差造成環(huán)形空間形態(tài)不規(guī)則，影響水泥漿頂替效率?為了提升套管居中度，可以在套管下入過(guò)程中安裝扶正器，扶正器安裝的距離越小，套管的居中度越好，但安裝過(guò)密會(huì)影響套管的正常下入，因此，要控制扶正器合理安放?

3.2使用油基前置液頂替

由于頁(yè)巖氣水平井鉆井過(guò)程中，為了提升井壁穩(wěn)定性，同時(shí)兼顧潤(rùn)滑性?攜砂性及儲(chǔ)層保護(hù)效果，多使用油基鉆井液，油基鉆井液保護(hù)井壁效果好，潤(rùn)滑性好?對(duì)儲(chǔ)層保護(hù)效果好，但容易在套管外壁或井壁上形成含油泥餅或油膜，使親水性界面變?yōu)橛H油性界面，導(dǎo)致水泥漿凝固時(shí)，一?二界面的膠結(jié)質(zhì)量變差?為了改善這種情況，可以使用油基前置液，通過(guò)前置液改善界面親水性，使得水泥漿能夠吸附在套管外壁或井壁上，提升一二界面膠結(jié)質(zhì)量，達(dá)到固井質(zhì)量要求?

3.3優(yōu)化固井水泥漿性能

水泥漿性能對(duì)固井質(zhì)量起到至關(guān)重要的作用，水泥漿性能如密度?失水量?流變性等對(duì)固井質(zhì)量影響較大?在固井過(guò)程中，水泥漿失水過(guò)多，會(huì)導(dǎo)致析出的自由水在環(huán)空中聚集，出現(xiàn)竄槽的情況?在水平段，水泥漿固結(jié)時(shí)，容易發(fā)生沉降，導(dǎo)致水泥環(huán)上部的水泥漿少，固結(jié)強(qiáng)度低，當(dāng)?shù)貙訅毫ο禂?shù)大時(shí)，在這些部位容易發(fā)生氣竄?對(duì)于頁(yè)巖氣井，通常采用大規(guī)模壓裂的增產(chǎn)措施，固井水泥漿膠結(jié)質(zhì)量達(dá)不到要求，會(huì)影響壓裂效果?為了保證頁(yè)巖氣水平井固井質(zhì)量要求，水泥漿性能要求具有零析水?低失水?流變性好?高沉降穩(wěn)定性?稠化時(shí)間短等，同時(shí)還要求具有一定的觸變性?

3.4水泥漿體系優(yōu)化

普通的水泥環(huán)有著很高的脆性，具備的抗拉強(qiáng)度小于抗壓強(qiáng)度?射孔作業(yè)完成以后，水泥環(huán)受到?jīng)_擊而形成裂紋，這就導(dǎo)致水泥環(huán)完整性受到影響，無(wú)法對(duì)頁(yè)巖氣起到很好的封固效果?提高水泥環(huán)的韌性和抗沖擊性能，是減小水泥環(huán)破裂的有效手段?可以在水泥漿中添加具備塑性的材料來(lái)改善水泥石變形能力，優(yōu)化后的水泥漿體系可以更好地改進(jìn)水泥漿性能，還可以提升水泥石性能?

4結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)加大了對(duì)非常規(guī)油氣資源的勘探與開(kāi)發(fā)力度，頁(yè)巖氣?頁(yè)巖油等非常規(guī)油氣資源成為勘探的熱點(diǎn)，頁(yè)巖氣