頁巖氣水平井固井技術研究分析

李濤濤

摘要：在現(xiàn)階段的頁巖氣水平井工作發(fā)展中，對于固井技術的提高主要從多方面展開研究，加強對頁巖氣中的固井難點展開深入了解，之后通過對固井工作中的質(zhì)量提高以求達到后期固井工作的順利實施。由于固井工作是一種極為重要的系統(tǒng)性工程，需要從多方面加強以及多部門的共同配合，以求促進我國頁巖氣水平井固井工程的綜合發(fā)展。

關鍵詞：頁巖氣;水平井;固井技術

一、頁巖氣水平井固井技術難點

1對水泥漿的性能要求較高

當前在頁巖氣水平井固井的施工中對水泥漿的API失水、沉降穩(wěn)定性、自由液及流變性能等性能的要求較高。如果在施工中水泥漿的質(zhì)量不過關、穩(wěn)定性不符合標準就會導致水泥漿在重力的作用下出現(xiàn)沉降現(xiàn)象，從而導致水泥漿在水平段留下上竄通道。

2對水泥環(huán)的破壞性較大

由于在頁巖氣水平井固井施工中的后期射孔壓裂作業(yè)會對水泥環(huán)、套管等形成巨大的沖擊壓力，從而導致水泥環(huán)的部分區(qū)域容易產(chǎn)生高拉、高壓的應變區(qū)。再加上普通水泥石材料的抗拉強度、抗壓強度較差，所以它極易在頁巖氣水平井固井的施工中產(chǎn)生宏觀的裂縫，從而減小其使用壽命及限制其生產(chǎn)效率。

3套管下入及居中度控制

頁巖氣水平井井眼不同于常規(guī)直井，對于井眼曲率較大的井段，套管在下入時不僅受到重力作用，還受到摩擦阻力作用，在這些作用力下，套管會發(fā)生不同程度的彎曲變形。此外，由于套管在斜井段和水平井段與井壁接觸面積大，導致套管摩擦阻力很大，在下入過程中套管難以準確下至預定位置，并且這種摩擦阻力隨著水平井段延伸變大，影響了套管的順利下入。套管下入過程中變形，會影響套管的居中度，從而影響固井質(zhì)量。因為居中度越差，水泥漿頂替效率就越低，使得固井質(zhì)量難以保證，必須使用扶正器來保證套管的居中度。

4頁巖層穩(wěn)定性較差

由于頁巖層的泥質(zhì)含量較高，所以頁巖層非常容易發(fā)生坍塌破碎事故。同時再加上膠結(jié)強度較低、井壁與水泥的膠結(jié)質(zhì)量較差，所以容易導致水泥環(huán)的體積在收縮時膠結(jié)面出現(xiàn)微環(huán)空現(xiàn)象，從而導致在頁巖層形成氣體流竄通道，形成頁巖氣竄槽。

5難以保證頂替效率

由于在頁巖氣水平井固井的施工中受到井斜角的影響，所以水平井段套管及大斜度井段的套管所受到的重力由軸向變?yōu)閺较?，所以這就會使得在下套管時套管偏心、套管低邊的鉆井液驅(qū)動較為困難，從而容易出現(xiàn)竄槽現(xiàn)象，進而使得水泥漿的頂替效率大大降低。油基鉆井液的性能好壞對固井的水泥石強度、頂替效率及第二界面膠結(jié)程度等都有著十分重要的影響。此外，為有效地保證攜巖效率、防止井壁失穩(wěn)，一般選取黏度、密度較高的鉆井液，但是由于這種鉆井液的流動性較差，所以它也會嚴重的影響固井的頂替效率。

二、頁巖氣水平井固井技術

1高效井筒清洗技術

在固井技術中，高效井筒清洗技術主要分為兩方面，高效前置液技術與提高頂替效率技術。高效前置液技術在以高效表面活性劑作為工作基礎，自身具備一定的滲透能力，且清洗功效、潤濕反轉(zhuǎn)效果以及相容等性能較好，在清洗中對頁巖儲層的影響小。而提高頂替效率技術主要是對套管居中高度進行提高，在水泥灌注之前對做進液性能進行適當調(diào)整，確保能夠?qū)⑵淅贸浞忠约把h(huán)使用，對于井內(nèi)的立體密度、流變性等數(shù)據(jù)參數(shù)進行科學合理的設計。通過固井設計軟件的輔助計算確保對井內(nèi)壓力平衡狀態(tài)與施工優(yōu)化參數(shù)的精確性。

2提高套管居中度技術

在固井技術中的套管是對水平井的質(zhì)量保證，因此需要有效提高套管居中度技術，對井眼的彎曲度以及井徑的變化情況對扶正使用量、類型與套管的安放位置等進行合理化設計，在實際施工之前，應該通過利用設計軟件進行模擬扶正器安放，為施工的準確進行提供理論依據(jù)。在水平井段工作中，通常可以使用輕漿或清水作為頂替料，將套管在浮力作用驅(qū)使下漂浮于井內(nèi)，以此提高套管的居中度。

3套管安全下入技術

在套管下入井內(nèi)之前應該對井內(nèi)認真打通，對鉆井中的潤滑性能等加以調(diào)整。將鉆具探入井底之后充分將其循環(huán)使用，對井內(nèi)的巖屑床全面清除以及對井底壁面的的穩(wěn)定性加以保證，已達到井下不出現(xiàn)滲漏情況。同時可以采取一定的技術措施對下套管過程中的摩擦阻力加以降低。例如，套管漂浮技術、扶正器的利用與滾輪套管的相結(jié)合等。

4水泥漿和水泥石性能設計

在固井工程中，不僅需要確保水泥漿的基本設計性能與施工要求相滿足，井下水泥漿防氣竄、防漏、堵漏等多種性能的到達以及儲層保護的性能設計同樣極為重要。對于這些性能方面的達到，可以通過泡沫水泥、酸溶水泥以及纖維水泥等具備一定功能性的水泥漿體系使用;降低水泥漿中的自由水含量與失水的數(shù)量;將水泥漿本體中的可壓縮性能與水化膠凝的速度;適當控制水泥漿的稠化時間，以此降低中間的轉(zhuǎn)化過渡時間，到達水泥石早期強度的提高。除此之外，為了確保水泥石與水泥漿對樹立壓裂和長期開采的要求，其自身應該具有加強的抗沖擊性且對彈性模量的要求較低，抗壓強與抗拉強度都需要極高的性能。因此，在此工作環(huán)節(jié)中，應該確保從水泥環(huán)力學角度出發(fā)，為確保其完整性對水泥漿的體系進行科學化的設計，對水泥石的使用采取一定的韌性化改造，提供對水泥建造的抗拉強度。

5固井防漏技術

由于頁巖氣中水平井的勘探為于地下，容易出現(xiàn)泄露情況。因此在固井技術實施之前需要用橋堵材料與靜置方式對堵漏層封閉，提高井體的承壓能力之后將水泥注入。還可以使用水泥漿材料以及對應的固井工藝措施，由于水泥漿材料具備防漏堵漏功能，能夠?qū){柱的結(jié)構(gòu)達到最優(yōu)化設計水平，對柱中的水泥漿密度、流變性等關鍵性參數(shù)進行合理化設計以此對井底漿柱壓力達到有效降低，實現(xiàn)漏失風險的規(guī)避。

6固井與壓裂一體化設計技術

在固井工作中，對于固井與壓裂設計一體化成形能夠有效節(jié)約實際現(xiàn)場施工時間以及施工成本，因此可以將管外的封隔器、壓裂滑套等相對應的工具與技術相結(jié)合，能夠針對固井中由于質(zhì)量問題而導致的壓裂降低情況有效解決，達到多級分層分段壓裂的目標實現(xiàn)，從而促使選擇性完井狀態(tài)的最終完成。

結(jié)束語

總之，為了進一步有效地完善我國頁巖氣水平井固井的技術，提高頁巖氣水平井固井的質(zhì)量就必須要加強對扶正器選型、間距設計的研究。同時為了更加充分的沖刷井壁上和套管壁上的油膜就必須要不斷的優(yōu)化及完善前置液體系，并在其中加入合適的有機沖洗劑。另外，為了有效地降低射孔等作業(yè)對水泥環(huán)帶來的副作用就必須要科學的增加水泥石的韌性，并采用科學的塑性水泥漿體系，從而保證水泥環(huán)氣層封固能力的提高。

參考文獻

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