頁巖氣井水平井 固井技術(shù)的優(yōu)化
時(shí)間：2016-05-25 09:28
來源：
作者:鄭忠茂 / 中石油渤
焦 石壩地區(qū)是我國(guó)第一 個(gè)非常規(guī)頁巖氣產(chǎn)能 示范區(qū)，由于國(guó)內(nèi)針 對(duì)頁巖氣井勘探開發(fā) 尚屬初期，配套的固井技術(shù)工藝技術(shù) 尚不成熟。頁巖氣井采用油基泥漿鉆 井，長(zhǎng)水平井開發(fā)，為提高產(chǎn)能進(jìn)行 分段壓裂，這些技術(shù)對(duì)現(xiàn)有的固井技 術(shù)無疑是個(gè)挑戰(zhàn)。針對(duì)存在的問題難 點(diǎn)進(jìn)行了深入分析，通過深入優(yōu)化水泥漿體系配方，設(shè)計(jì)合理固井工藝流 程與技術(shù)措施，現(xiàn)場(chǎng)固井作業(yè)取得突 破性進(jìn)展，形成了一套頁巖氣非常規(guī) 固井技術(shù)。
頁巖氣井水平井固井難度大
涪陵焦石壩龍馬溪組非常規(guī)頁 巖氣井以是大位移水平井為主，存 在多方面問題。為防止頁巖膨脹， 盡可能地提高水平井的裸眼裸露極 限、保障井眼穩(wěn)定和清潔，頁巖水 平段采用柴油基油基泥漿鉆進(jìn)；水 平段鉆井時(shí)部分井存在嚴(yán)重氣侵現(xiàn) 象，有活躍氣層存在；為有效增加 單井產(chǎn)量，井身設(shè)定為水平井，水 平段較長(zhǎng)，平均長(zhǎng)度在 1,500 米左 右，目前鉆井水平段最長(zhǎng)達(dá) 2,200 米；完井后為提高氣井產(chǎn)量，需要 實(shí)施壓裂增產(chǎn)措施，采用多段壓裂 技術(shù)。針對(duì)上述特點(diǎn)，頁巖氣固井 難度增加，需要優(yōu)化相關(guān)技術(shù)。
現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)表明，固井技術(shù)難點(diǎn) 主要有幾個(gè)方面。氣層固井：高含 氣地層易于產(chǎn)生水泥漿的氣侵，降 低水泥漿密度，引起水泥漿失重， 產(chǎn)生環(huán)空氣串，形成環(huán)空串槽，降 低固井質(zhì)量，甚至導(dǎo)致固井失??； 水平井固井：水平井作業(yè)降低了管 柱的居中度，也降低了水泥漿置換 鉆井液的能力，制約了沖洗液對(duì)壁 面的整體全面沖刷和整理，降低和 制約了沖洗液和隔離液對(duì)套管下部 鉆井液的清除效果；水泥漿的穩(wěn)定性因素可能導(dǎo)致套管上部形成流體 通道， 影響固井封隔， 降低封固質(zhì)量； 套管下入和居中問題：水平段較長(zhǎng) 套管下入摩阻大，受重力和扭力的 影響，套管居中度難以保證，需要 采取技術(shù)措施予以解決；油基鉆井 液固井：油基鉆井液及其泥餅嚴(yán)重 影響固井一二界面的膠結(jié)，甚至導(dǎo) 致水泥石無膠結(jié)及固井封固和封隔 失效；高鉆井液密度頂替：鉆井液 密度達(dá)到 1.60g/cm 3 ，且屬于高含 氣地層，需要清洗液、沖洗液及隔 離液具有適當(dāng)?shù)拿芏绕ヅ?，高密?沖洗液和清洗液降低了對(duì)泥餅的清 除效果；壓裂完井方式：采用射孔 并結(jié)合壓裂完井方式，需要在提高 水泥石的一二界面膠結(jié)能力的同時(shí)， 改善水泥石的抗沖擊效果。
優(yōu)化技術(shù)工藝解決固井難題
細(xì)化固井技術(shù)工藝。優(yōu)化通井 方案，保證套管的順利下入和提高 套管居中度，強(qiáng)化通井方案，確保 井 眼 暢 通。 電 測(cè) 完 后 使 用 雙 扶 通 井，通井鉆具組合：Φ215.9mmm 牙 輪 鉆 頭 +5-1/2 ″鉆 桿 ×1 根 +Φ209mm 螺 扶 +5-1/2 ″鉆 桿 ×2 根 +Φ208mm 螺 扶 +5 1/2 ″ 鉆 桿 ×3 根 +5 ″ 鉆 桿 ×43 柱 +5″HWDP×10 柱 +5″鉆桿加強(qiáng) 鉆井液流變性、潤(rùn)滑性能的處理， 降低下套管的摩阻；應(yīng)用固井計(jì)算 機(jī)軟件，利用井眼軌跡、井徑、井 斜等數(shù)據(jù)，對(duì)套管下入及在井內(nèi)居 中度進(jìn)行模擬。
優(yōu)化扶正器安放設(shè)計(jì)，合理設(shè) 計(jì)扶正器安放位置。采用彈性雙弓 扶正器和剛性樹脂旋流扶正器設(shè)計(jì)；浮鞋或浮箍上方 3 到 5 米，安裝定 位環(huán)以便固定扶正器；水平井段， 每根套管安放一個(gè)扶正器，彈性雙 弓扶正器和剛性樹脂旋流扶正器相 交替；上部套管鞋重疊部分 300 米， 每根套管安放一個(gè)彈性雙弓扶正器， 井口以下 200 米，每根套管安放一 個(gè)彈性雙弓扶正器；斜井段保證二 根套管加入一個(gè)剛性樹脂旋流扶正 器； 井 口 以 下 200 米 到 套 管 鞋 上 300 米的套管部分，每 5 根套管安 放一個(gè)彈性扶正器。
合理的管串結(jié)構(gòu)。管串結(jié)構(gòu)為 由下至上，浮鞋 + 套管 1 根 + 浮箍 + 套管 1 根 + 浮箍 + 套管串（＋漂 浮接箍）+ 套管串，雙浮箍設(shè)計(jì)確 保固井井口順利敞開。清水漂浮頂 替技術(shù)，水泥漿頂替作業(yè)期間，采 用清水作為頂替液來實(shí)現(xiàn)漂浮頂替； 由清水密度低于泥漿密度，充滿清 水的水平段套管會(huì)受到浮力作用而 產(chǎn)生“漂浮”效果，避免套管偏心 而引起固井質(zhì)量不合格。雙混雙注 雙替技術(shù)工藝，采用 2 臺(tái)水泥車泵 注清洗液和沖洗液，2 臺(tái)水泥車同 時(shí)混漿共同泵注水泥漿。雙車替漿 的施工工藝控制好排量，確保水泥 漿配置密度均勻和施工壓力正常， 注漿連續(xù)，保證了水泥漿頂替效率 和固井質(zhì)量。
現(xiàn)場(chǎng)固井施工效果明顯
以焦頁某井為例，該井完鉆井 深 4,465.5m，水平段長(zhǎng) 1,579m。 固井采用雙凝雙密度水泥漿體系， 雙凝界面設(shè)計(jì)在 2,400 米。固井水 泥漿分為領(lǐng)漿和尾漿設(shè)計(jì)。領(lǐng)漿采 用流變性較好的 1.80g/cm 3 韌性膠 乳水泥漿，主要用于平衡地層壓力， 兼具有一定防氣串、堵漏功能，封 固井口至 2,400 米；尾漿主要用于 封固造斜段和水平段，水泥漿設(shè)計(jì) 為 1.90g/cm 3 ，具有較強(qiáng)的韌性防 氣串功能?，F(xiàn)場(chǎng)工藝流程為：管匯 試壓， 依次注柴油、 清洗液、 沖洗液、 領(lǐng)漿、尾漿，開檔銷壓塞，注壓膠 塞液，替清水至碰壓，檢查回流， 開井，凝 72h 后，電測(cè)檢測(cè)固井質(zhì) 量。通過細(xì)致分析焦石壩頁巖氣井 固井難點(diǎn)，制定了詳細(xì)的固井技術(shù) 優(yōu)化措施，通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐取得了良 好的施工效果，說明該技術(shù)措施能 夠一定程度上滿足類似與頁巖氣井 固井作業(yè)。
固井技術(shù)優(yōu)化應(yīng)用效果較好。 要保證油基泥漿長(zhǎng)水平段井下套管 順利，必須優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)，做好模 擬通井工作，去除巖屑床、保證井 眼暢通；合理確定套管扶正器安放 位置及類型，可以保證套管安全順 利下入，并保證套管居中度；套管 扶正器的安放不一定增加下套管的 下放摩阻，相反其合理的安放位置 和類型可以有效減少下套管的下放 摩阻，既能保證套管安全快速下入 井底，又能保證套管的居中度。 油基泥漿長(zhǎng)水平段固井技術(shù)的 關(guān)鍵在于前置液的設(shè)計(jì)，應(yīng)用有針 對(duì)性的高效清洗液和沖洗液，優(yōu)化 其性能，能有效清洗和沖刷掉油基 泥餅和油膜，實(shí)現(xiàn)潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)，提高 固井水泥漿的頂替效率及膠結(jié)質(zhì) 量；現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用和固井質(zhì)量結(jié)果顯示 韌性膠乳水泥漿具有良好的防氣串 和水平段封固效果；清水漂浮頂替 技術(shù)以及雙混雙注雙替技術(shù)有助于 提高套管居中度，改善水泥漿頂替 效率，對(duì)于提高水平井固井質(zhì)量效 果明顯。
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