提高頁巖氣固井質(zhì)量措施研究

謝典 劉紅祥

摘要：頁巖氣儲(chǔ)層多為低孔低滲，需要采取壓裂等增產(chǎn)措施溝通天然裂縫，所以對(duì)固井質(zhì)量的要求很高。本文針對(duì)頁巖氣水平井影響固井質(zhì)量的因素進(jìn)行了分析，對(duì)施工中的實(shí)際情況進(jìn)行了研究分析，找出各個(gè)方面影響提升固井質(zhì)量的難點(diǎn)所在，分別從問題的難點(diǎn)等方面出發(fā)，提出解決對(duì)策，以期對(duì)提高頁巖氣井固井質(zhì)量提供借鑒。

關(guān)鍵詞：頁巖氣井，固井質(zhì)量，措施

前言：

頁巖氣儲(chǔ)層的滲透率低，孔隙度小，開采難度大。在生產(chǎn)之前，必須對(duì)所有頁巖氣井進(jìn)行粉碎壓裂和改造。因此，頁巖氣井固井的質(zhì)量在頁巖氣的開采中尤為重要。鉆井作業(yè)的最后一道步驟就是固井，固井的質(zhì)量直接影響頁巖氣的勘探和開發(fā)效率。要想安全順利完成鉆探設(shè)計(jì)的保證條件，就要嚴(yán)格把控固井的質(zhì)量，這是開展鉆井作業(yè)的必要條件。

1影響固井質(zhì)量的原因分析

1.1井眼質(zhì)量因素

為了提高頁巖氣井的生產(chǎn)效率，為了滿足優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層鉆井速度的要求，必須根據(jù)地層巖性的伽馬值調(diào)整軌跡，使鉆孔以波浪形或螺旋形延伸至井底。這使得鉆孔具有多個(gè)狗腿、多支點(diǎn)和不規(guī)則性，給鉆井作業(yè)的連續(xù)鉆進(jìn)帶來了很大的困難和風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)后期下套管提出了挑戰(zhàn)。鉆井承包商應(yīng)采取有效措施克服困難，完成鉆井工作，避免風(fēng)險(xiǎn)，糾正鉆井位置，但這會(huì)增加鉆孔的不規(guī)則性，使整個(gè)鉆孔向上和不同方向凸起，成為橢圓孔，造成施工困難。

1.2地層因素目

為了提高頁巖氣井的生產(chǎn)效率，滿足優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層鉆井速度的要求，必須根據(jù)地層巖性的伽馬值調(diào)整井眼軌跡，使井眼以波浪形或螺旋形延伸至井底。這就使得鉆井過程中出現(xiàn)了多狗腿、多支點(diǎn)、不規(guī)則的現(xiàn)象，給鉆井作業(yè)的連續(xù)鉆井帶來了很大的困難和風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)后期下套管提出了挑戰(zhàn)。鉆井承包商應(yīng)采取有效措施克服困難，完成鉆井工作，避免風(fēng)險(xiǎn)，糾正鉆井位置，但這會(huì)增加鉆孔的不規(guī)則性，使整個(gè)鉆孔向上和不同方向凸起，成為橢圓孔，造成施工困難。

2提高固井質(zhì)量的難點(diǎn)

2.1套管的下入和居中

在鉆井過程中，為了追求優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的鉆井速度和滲透率，一般采用井道處理。但如果操作不當(dāng)，井眼下方軌跡過長，支點(diǎn)較多，會(huì)嚴(yán)重影響管柱的進(jìn)度，造成下阻問題。普通井通井不能有效解決，導(dǎo)致套管下入不暢。有時(shí)套管未下入到位，套管參數(shù)可能出現(xiàn)問題，管柱可能會(huì)遇到一系列無法在井內(nèi)處理的問題。水平井本身是一口彎曲井，套管不可避免地會(huì)彎曲，套管只能與井內(nèi)井壁連接。由于套管柱本身的高剛度，在水平段的一些高彎折角部位，套管與井內(nèi)高彎折角支點(diǎn)緊密接觸，增加了套管在井內(nèi)的偏差。

2.2對(duì)水泥漿要求高

頁巖氣資源的開發(fā)需要高質(zhì)量的水平井固井，這就要求水泥漿具有較強(qiáng)的流變性和良好的沉淀穩(wěn)定性。如果水泥漿不穩(wěn)定，它會(huì)在重力的影響下沉降和固化，導(dǎo)致一些孔隙的形成和孔隙之間的隨機(jī)流動(dòng)。此外，在鉆井和壓裂作業(yè)過程中，套管和水泥環(huán)會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊力，使水泥環(huán)局部處于高壓下，并顯示應(yīng)變區(qū)域。其他材料的抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度差異很大，容易開裂，導(dǎo)致后續(xù)頁巖氣的使用壽命縮短。因此，這就要求水泥環(huán)具有很強(qiáng)的抗沖擊性。2.3油性鉆井液難點(diǎn)

頁巖氣儲(chǔ)層中主要是伊利石、蒙脫石、綠泥石、富含黏土礦物。黏土礦物在遇到水時(shí)極易受到水化膨脹和破碎作用的影響，還破壞了儲(chǔ)層，水平井的井眼會(huì)變得非常不穩(wěn)定，同時(shí)鉆頭會(huì)因此卡住或者埋住。為此，使用油基鉆井液技術(shù)來滿足鉆井以及油氣層保護(hù)的目標(biāo)。但是，這種方法的缺點(diǎn)在于會(huì)使得固井工作變得困難。在套管的外側(cè)部分和外部環(huán)形部分內(nèi)部以及井壁上形成了油膜，無法完美地結(jié)合油膜和水泥漿，對(duì)兩個(gè)膠結(jié)面的膠結(jié)質(zhì)量產(chǎn)生了嚴(yán)重影響，使得固井工作的質(zhì)量得不到保障。

3提高固井質(zhì)量的對(duì)策

3.1優(yōu)化泥漿性能

泥漿性能的主要目的是置換和清潔巖屑床。鉆井作業(yè)結(jié)束后，要根據(jù)泥漿性能進(jìn)行改造，控制主要技術(shù)指標(biāo)，有利于完井固井作業(yè)的需要，保證后期作業(yè)的安全。水基泥漿應(yīng)嚴(yán)格控制失水和高溫穩(wěn)定性，避免高溫稠化;油基泥漿用于控制粘度和稠化。當(dāng)油井清潔時(shí)，控制泥漿的流變性，以確保泥漿對(duì)井壁和管柱的沖刷作用。當(dāng)水泥漿在正常循環(huán)下置換時(shí)，達(dá)到紊流狀態(tài)，置換效果明顯。在密度方面，鉆井液在井底當(dāng)量密度大于地層孔隙壓力的條件下進(jìn)行稀釋，不僅可以優(yōu)化泥漿的流動(dòng)性，還可以降低驅(qū)替過程中所需的驅(qū)動(dòng)力。二是降低阻力和壓力，降低置換作業(yè)的施工風(fēng)險(xiǎn)。下套管和通井前，根據(jù)固井水泥漿的設(shè)計(jì)靜壓差和循環(huán)泥漿的環(huán)空流動(dòng)阻力，對(duì)地層進(jìn)行試壓，以滿足固井作業(yè)的需要。

3.2減小下套管作業(yè)阻力

下在套管之前，要在水平井中進(jìn)行通井，這是施工中重要的一部分，這是為了將井眼進(jìn)行清潔，使得套管作業(yè)可以順利進(jìn)行。在固井工作中，下管套作業(yè)是十分重要的，必須注意確保他的連續(xù)性。套管的下放結(jié)果直接決定了最終的固井質(zhì)量。首先，這個(gè)過程中時(shí)間很長，并且有許多參與者，而且工作量很大，應(yīng)該提前安排并在日程安排之前進(jìn)行調(diào)整。在運(yùn)行過程中，要檢查并維護(hù)重要的設(shè)備，以確保正常運(yùn)行。嚴(yán)格工作步驟進(jìn)行，通過分工合作，確保工作的連續(xù)有效，使得套管工作順利開展。

3.3優(yōu)化注替水泥漿施工

在固井作業(yè)中，灌注水泥漿和頂替效率對(duì)最終水泥石的強(qiáng)度和固井質(zhì)量起著決定性的作用。因此，確保施工的連續(xù)性以及提高作業(yè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性顯得尤為重要。首先是保證現(xiàn)場(chǎng)施工人員的合理分工及設(shè)備的良好運(yùn)轉(zhuǎn)，整個(gè)固井施工中不允許有間斷和停滯。其次是準(zhǔn)確核實(shí)施工數(shù)據(jù)，并在施工前進(jìn)行最后一次數(shù)據(jù)核實(shí)，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，現(xiàn)場(chǎng)一切流程要嚴(yán)格按照固井設(shè)計(jì)執(zhí)行。最后，要嚴(yán)格制定和管理流程，科學(xué)合理地進(jìn)行人員分工，定期或不定期到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行指導(dǎo)和監(jiān)督，確保工作的有效性和連續(xù)性。

4結(jié)束語

隨著油氣勘探開發(fā)領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，頁巖氣資源勘探程度不斷提高，頁巖氣開發(fā)成為非常規(guī)油氣開發(fā)的熱點(diǎn)之一，水平井在頁巖氣開發(fā)中發(fā)揮重要作用，頁巖氣水平井固井質(zhì)量受到諸多因素影響，要加強(qiáng)固井技術(shù)研究，優(yōu)化泥漿性能、減小下套管作業(yè)阻力，優(yōu)化水泥漿體系，優(yōu)化注替水泥漿施工切實(shí)提升水平井固井質(zhì)量，為后期頁巖氣開采打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 柳旭.提高頁巖氣水平井固井質(zhì)量措施探討[J].西部探礦工程.2020（03）.97-98