涪陵頁巖氣水平井完井技術(shù)分析

【摘 要】涪陵頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)已完成一期、二期產(chǎn)能建設(shè)任務(wù)，逐步轉(zhuǎn)向加密井和江東、平橋外圍區(qū)域。鉆井垂深和水平段長不斷增加，加密井鉆井管網(wǎng)密集，同時受壓裂、開采井雙重影響，地層原始壓力系數(shù)發(fā)生改變，異常高壓、低壓并存，造成鉆井液密度窗口過窄，噴漏同存時有發(fā)生。完井作業(yè)難度不斷加大，完井作業(yè)過程中產(chǎn)生的廢液對環(huán)境保護產(chǎn)生威脅。

【關(guān)鍵詞】頁巖氣;完井;異常高壓

1前言

隨著涪陵頁巖氣的不斷開發(fā)，已完成一期、二期產(chǎn)能建設(shè)任務(wù)井網(wǎng)布置趨于邊緣化和加密化，逐步轉(zhuǎn)向加密井和江東、平橋外圍區(qū)域。邊緣區(qū)塊地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜多樣，鉆井垂深和水平段長不斷增加，鉆井液密度比較高，三開水平段鉆進過程中，全角變化率大;加密井鉆井管網(wǎng)密集，防碰壓力大，同時受壓裂、開采井雙重影響，地層原始壓力系數(shù)發(fā)生改變，異常高壓、低壓并存，造成鉆井液密度窗口過窄，噴漏同存時有發(fā)生。

2完井難點分析

（1）鉆井井深和裸眼水平段長度增加，摩阻加大，加之邊緣井地層變化不確定性，地質(zhì)導(dǎo)向過程中井斜上下變化幅度大，造成全角變化率大，水平段井眼軌跡差，受套管剛性和巖屑砂床影響，大斜度及水平段較長，套管在斜井段與井壁發(fā)生長段大面積的接觸，從而對井壁的側(cè)向力大，導(dǎo)致下套管摩阻較大，下套管順利到設(shè)計井深難度大。

（2）鉆井深度和垂深不斷增加，地層壓力高，氣層活躍，固井施工中水泥漿侯凝過程中易因失重導(dǎo)致氣體上竄，所以防止固井施工及候凝過程中發(fā)生氣竄是固井的重點。

（3）設(shè)計要求水泥漿返至地面，尾漿返至技術(shù)套管以上300m，隨著鉆井液密度高，水泥漿領(lǐng)漿密度高，環(huán)空液柱壓力增加較大，防止固井過程中出現(xiàn)漏失是另一難點。

（4）產(chǎn)層套管替漿時，前期施工井使用清水替漿，套管內(nèi)和環(huán)空內(nèi)外壓差大，替漿過程中施工壓力高，一般35MPa以上，對于套管串浮箍、浮鞋反向承壓能力有影響，存在失效風(fēng)險。施工壓力高對固井設(shè)備、管線和人員安全存在威脅。

（5）頂替效率難以得到保證。一是由于套管居中度影響頂替效率，水平井段套管所受的重力方向不再是軸向而是徑向，這一重力極易導(dǎo)致套管偏心，甚至貼邊，使套管與井壁窄邊的鉆井液很難被頂替出來，形成竄槽，影響封固質(zhì)量。二是鉆井液中固相顆粒物質(zhì)和巖屑在井壁低邊沉淀不易攜帶出來，影響水泥環(huán)膠結(jié)質(zhì)量。

（6）由于采用了油基鉆井液，造成井壁及套管壁清洗困難，并影響膠結(jié)質(zhì)量。固井液體對于油基鉆井液存在破乳、絮凝問題，存在安全隱患。

3針對性完井技術(shù)措施

（1）針對下套順利難點分析：

①下入套管前認(rèn)真做好通井或劃眼工作，采用不低于套管剛度的管串通井至井底，對遇阻、卡及狗腿度大的井段做劃眼工作，采用稠漿攜砂等技術(shù)措施將井底沉砂帶出井底。同時調(diào)整好鉆井液的潤滑性及各項性能，確保套管順利下入。

同時調(diào)整好鉆井液的潤滑性及各項性能，確保套管順利下入。

②通井到底后大排量（不小于27L/s）開泵充分循環(huán)洗井3周以上，井內(nèi)巖屑攜帶干凈后方能起鉆準(zhǔn)備下套管。

③在下套管前必須實測油氣上竄速度，確保其控制在10m/h以內(nèi)，全烴值<5%。

（2）防漏措施分析

①下套管前要求井隊做好地層承壓，根據(jù)固井時最高井底壓力，計算當(dāng)量密度，井口憋壓（套壓），井眼不漏失為合格。

②下套管過程中，控制下套管速度，套管下到底后，小排量開泵，根據(jù)井下情況排量逐漸增大，根據(jù)循環(huán)液柱壓力排量達(dá)到27L/S，

③固井前井隊注入冷卻先導(dǎo)油基鉆井液30m3，要求入井密度與鉆井時密度一致，粘度60-70s，動切力〈6Pa，以降低環(huán)空摩阻及井溫。

④注入1.02g/cm3的去油基沖洗液6m3，加重的去油基沖刷液30m3，降低替漿后期環(huán)空靜液柱壓力，同時在前置液、領(lǐng)漿和尾漿中加入有機堵漏纖維。

（3）提高頂替效率重點技術(shù)分析：

①下套管前通井時保持現(xiàn)在鉆井液較高的屈服值，大排量循環(huán)，把鉆井液中的固相沉淀和巖屑盡量攜帶干凈。

②下完套管后循環(huán)時改善鉆井液的流動性能（粘度<75S），提高頂替效率。

③為保證套管居中度大于67%，科學(xué)設(shè)計扶正器安放。

④采用先導(dǎo)油基鉆井液、去油基沖洗液、去油基沖刷液三級沖洗工藝保證井眼清洗效果。去油基沖刷液用重晶石粉加重，增加沖刷液的物理沖刷能力，增加沖洗劑的濃度從而增加沖刷液化學(xué)沖刷能力，更好地驅(qū)除井壁和套管上的虛泥餅，從而確保良好的膠結(jié)強度。前置液性能要求：在不造成油氣水侵和地層坍塌的原則下，該前置液體系滿足30min紊流沖洗時間;具有良好的流變性能。沖洗液對鉆井液具有很好的稀釋性能，降低鉆井液的粘度和切力;沖洗液塑性粘度較低，具有較低的紊流排量，有利于提高水泥漿的頂替效率;具有較好的加重性，加重后漿體比較穩(wěn)定，無沉降、分層等現(xiàn)象，與鉆井液和水泥漿有良好的相容性。

⑤固井前循環(huán)時間不低于3周。

（4）針對泵壓高和施工安全的技術(shù)措施：

①落實水平井固井對設(shè)備、管材、工具、附件的特殊要求，使用兩只浮箍和一只浮鞋。

②調(diào)整頂替液類型。在焦頁82-4井施工過程中，全井段采用水基鉆井液替漿，頂替液熱穩(wěn)定性較差影響，頂替液中重晶石沉淀后與套管內(nèi)壁殘余油基鉆井液混合形成“油泥”，致使兩次測聲幅遇阻，通過兩次刮管、洗井、通徑后將洗井液替換成活性水后測聲幅到底，多次小鉆桿作業(yè)造成完井作業(yè)時間增加。吸取該井后期測聲幅存在的問題，及時調(diào)整頂替液結(jié)構(gòu)，采用水平段和大斜度井段采用清水，上部井段采用密度為1.50g/cm?的水基鉆井液，取得良好效果。

③針對油基鉆井液鉆井液：做好防止地層流體侵入的工作，防止鉆井液由于污染造成性能的變化。做好沖洗化驗，及污染化驗確保油基鉆井液，確保油基鉆井液在井底不會出現(xiàn)破乳、絮凝問題。

（5）固井質(zhì)量保證措施分析

①加強鄰井調(diào)研，防止鄰井進行壓裂等影響地層壓力的施工造成完井作業(yè)期間地層壓力發(fā)生變化，增加井控風(fēng)險和影響固井質(zhì)量。

②采用雙密度水泥漿，根據(jù)鉆井液密度確定領(lǐng)漿密度，領(lǐng)漿和尾漿均采用非滲透彈韌性微膨脹防氣竄水泥漿體系，增強水泥漿防氣竄能力;合理調(diào)整水泥漿稠化時間，保證對地層的壓穩(wěn)，防止因水泥漿失重引起氣竄。水泥漿性能要求：低濾失量（<50ml）、零游離液、沉降穩(wěn)定性小于0.02g/cm3、做好水泥漿發(fā)散實驗和混漿實驗。

③保持固井注灰排量始終接近大泵循環(huán)排量，確保固井施工過程中的動態(tài)壓穩(wěn)，采用雙車注灰。

④利用近平衡壓力固井工藝，采用合理的施工排量提高頂替效率措施和選用優(yōu)良的水泥漿體系，并要求做好加回壓工作。

⑤為保證領(lǐng)漿在低溫下的強度發(fā)展要求，要求至少候凝72h，候凝期間井筒內(nèi)禁止進行起下鉆等作業(yè)。

4現(xiàn)場應(yīng)用效果

（1）2018年涪陵區(qū)塊頁巖氣評定19口井的固井質(zhì)量，生產(chǎn)套管固井優(yōu)質(zhì)率94.74%，比2017年提高了19.74%。

（2）更換替漿液結(jié)構(gòu)后，水平段和大斜度井段采用清水，上部采油泥漿，替漿最高施工壓力控制在了30MPa以內(nèi)，降低了施工風(fēng)險，保證了水平段測聲幅順利。

5結(jié)論與建議

完井作業(yè)過程中，保證施工安全，降低施工風(fēng)險，做好環(huán)境保護工作是首要任務(wù)。

加強鄰井調(diào)研非常重要，避免鄰井壓裂作業(yè)造成地層壓力發(fā)生變化，從而影響固井質(zhì)量。

隨著鉆井井深、垂深、水平段長不斷增加，開展頁巖氣井深井、超長水平段固井技術(shù)的研究將成為下步工作的重點。

作者簡介：

魏光玉，2009年畢業(yè)于重慶科技學(xué)院石油工程專業(yè)，工程師。

（作者單位：中原石油工程有限公司鉆井二公司）