周正

(中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司川慶鉆探工程有限公司井下作業(yè)公司,四川成都 610051)

頁巖氣水平井固井技術(shù)難點(diǎn)分析與對(duì)策

周正

(中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司川慶鉆探工程有限公司井下作業(yè)公司,四川成都 610051)

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。隨著科技的不斷進(jìn)步,社會(huì)上對(duì)天然氣的需求不斷增多,頁巖氣水平井固井的技術(shù)難點(diǎn),必須在短期內(nèi)攻破,一方面要保證新技術(shù)的穩(wěn)定性和持久新,另一方面還要提升開采能力,保證固井質(zhì)量有所進(jìn)步。

頁巖氣水平井 固井 水泥漿 射孔 壓裂

我國(guó)非常規(guī)資源量非常大,頁巖油氣資源達(dá)到了26×1012m3。由于頁巖氣儲(chǔ)層物性差,孔隙度和滲透率低,通常采用長(zhǎng)水平水段水平井和分段壓裂增產(chǎn)技術(shù),因此對(duì)固井技術(shù)要求較高。相對(duì)來說,之前應(yīng)用的一些技術(shù),并沒有達(dá)到較高的水準(zhǔn),僅僅是能夠應(yīng)對(duì)當(dāng)時(shí)的問題,要想長(zhǎng)久的發(fā)展,還需要研究全新的技術(shù)和工作方案。在此,本文就頁巖氣水平井固井技術(shù)難點(diǎn)展開分析,并闡述一些對(duì)策。

1 固井難點(diǎn)

1.1 水平段下套管難度大

水平井段鉆具受力狀況導(dǎo)致水平井眼呈橢圓形,由于頁巖儲(chǔ)層在遇水時(shí),特別容易膨脹,井眼橢圓度將會(huì)變得更加嚴(yán)重。另一方面,水平段鉆進(jìn)時(shí)間比較長(zhǎng),使得井眼更加不穩(wěn)定。綜合而言,水平段下套管難度非常大。首先,固井技術(shù)必須保證在長(zhǎng)久的工作中,鞏固已有的成果,并且優(yōu)化技術(shù)。但就現(xiàn)有的情況來看,固井技術(shù)非常單一,基本上只能處理一個(gè)問題,無法顧及整體工作。其次,大斜度井段和水平井段套管對(duì)井壁側(cè)向力大,由于水平段較長(zhǎng),導(dǎo)致下套管摩擦阻力較大,套管很難順利下至預(yù)定位置。第三,較淺頁巖氣水平井在下套管的時(shí)候,難度更高,一度導(dǎo)致整體工作無法繼續(xù)進(jìn)行。從以上的表述來看,水平段下套管難度大,表現(xiàn)在很多方面,必須制定綜合性的策略來解決問題。

1.2 提高頂替效率難度大

頂替效率是考量固井技術(shù)的重要標(biāo)準(zhǔn),必須采取針對(duì)性的策略來解決。從目前的情況來分析,頂替效率較低的原因?yàn)?井斜角的影響較大,大斜度井段和水平井段套管所受到的重力方向,不再是原有的軸向,而是變成了徑向。徑向的問題在于,導(dǎo)致套管發(fā)生較大的偏心情況,套管低邊的鉆井液驅(qū)動(dòng)會(huì)變得異常困難。經(jīng)過統(tǒng)計(jì),有超過90%的概率會(huì)發(fā)生竄槽,影響水泥漿的頂替效率。頁巖氣水平井固井技術(shù)的難點(diǎn)較多,之后的工作要想順利進(jìn)行,就必須降低頂替難度,一邊提升頂替效率,一邊減少固有問題的影響。值得注意的是,不同的鉆井具有不同的特點(diǎn),必須結(jié)合客觀實(shí)際和某些硬性限制性條件,否則很有可能導(dǎo)致結(jié)果不如意,甚至發(fā)生較大的偏差。

1.3 射孔、壓裂對(duì)水泥環(huán)的破壞

除了上述的兩點(diǎn)以外,射孔、壓裂對(duì)水泥護(hù)環(huán)的破壞,也是頁巖氣水平井固井技術(shù)的難點(diǎn)之一。從調(diào)查的結(jié)果來分析,絕大多數(shù)的頁巖氣井會(huì)采用套管射孔完井,其概率在85%左右。倘若射孔彈引爆時(shí),將會(huì)在一瞬間產(chǎn)生非常高的溫度,還有大量的高速聚能射流,這些都將對(duì)套管、水泥環(huán)等產(chǎn)生相當(dāng)?shù)挠绊?造成難以想象的巨大沖擊壓力。綜合上述的三個(gè)難點(diǎn)來看,頁巖氣水平井固井技術(shù)在今后的研究當(dāng)中,必須從客觀因素和主觀因素出發(fā),結(jié)合各方面的限制因素,制定最有效的對(duì)策,逐步解決固有問題,實(shí)現(xiàn)客觀上的提升。

2 固井技術(shù)對(duì)策

2.1 水平井套管下入技術(shù)

根據(jù)固井技術(shù)的難題和之前的一些工作成果,科研人員和技術(shù)人員制定了多項(xiàng)固井技術(shù)的對(duì)策,例如下套管前認(rèn)真通井;應(yīng)用套管漂浮技術(shù);應(yīng)用套管胎頭下套管技術(shù);采取套管居中的對(duì)策等等。本文主要以套管居中為例,在實(shí)際的工作中,水平位移的增加,對(duì)扶正器的性能提出了更多的要求。常規(guī)彈性扶正器并沒有辦法滿足工作上的需求,主要原因在于,常規(guī)彈性扶正器在產(chǎn)生高復(fù)位力的過程當(dāng)中,也會(huì)產(chǎn)生很大的下入阻力,由此帶來的負(fù)面影響較大,不利于工作的進(jìn)展。本文建議,采用螺旋剛性扶正器,該設(shè)備符合固井技術(shù)的應(yīng)用和開展,并且不會(huì)產(chǎn)生較大的下入阻力,解決固有問題的同時(shí),提高了頂替效率,為各項(xiàng)工作的開展,提供了相當(dāng)大的幫助。

2.2 提高頂替效率

如果是單純提高頂替效率,并不是很大的難題,甚至非常簡(jiǎn)單。但是,頂替效率涉及到的問題很多,對(duì)頁巖氣水平井固井技術(shù)的應(yīng)用和優(yōu)化,都具有較大的影響,提高頂替效率必須從客觀實(shí)際出發(fā)。經(jīng)過多次試驗(yàn)和大范圍的實(shí)踐工作,提高頂替效率可以從以下幾項(xiàng)工作出發(fā):首先,應(yīng)用油膜沖洗——潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)技術(shù)。該技術(shù)的特點(diǎn)在于,有效提高井壁和套管壁的清潔度。這樣就減少了固井技術(shù)的應(yīng)用阻力,并且為后續(xù)工作的展開奠定了較為堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),避免某些小問題反復(fù)發(fā)生。其次,有效的循環(huán)鉆井液,以此來提高不規(guī)則井眼頂替效率。不規(guī)則井眼的處理工作較難,即便是優(yōu)化原來的技術(shù),仍然達(dá)不到固井要求,所以要采用循環(huán)鉆井液,通過外部幫助,來實(shí)現(xiàn)頂替效率的全面提升。另外,我們還可以采用活動(dòng)套管來解決問題,為頂替效率的提高,建立一定保障。

3 對(duì)固井技術(shù)的思考

頁巖氣水平井固井技術(shù)作為當(dāng)下的重要技術(shù),很多工作都要通過綜合性的策略來實(shí)施,否則很難得到理想的成果,甚至?xí)c預(yù)期相反。在今后的工作當(dāng)中,要在實(shí)行頁巖氣水平井固井技術(shù)之前,打好提前量,減少負(fù)面因素的影響,建立完善的技術(shù)體系,設(shè)定好突發(fā)情況的備案,從而創(chuàng)造較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

4 結(jié)語

本文對(duì)頁巖氣水平井固井技術(shù)的難點(diǎn)和對(duì)策展開了分析與討論,到目前為止,各項(xiàng)工作成果還是比較令人滿意的。在日后的發(fā)展中,應(yīng)該制定更加全面的技術(shù)應(yīng)用方案,調(diào)查清楚頁巖氣水平井情況,為固井技術(shù)的革新,提供更多的資料參考。值得注意的是,頁巖氣水平井固井技術(shù)并非單一技術(shù),現(xiàn)實(shí)工作中仍然有很多技術(shù)正在發(fā)展和健全,應(yīng)該將頁巖氣水平井固井技術(shù)與新技術(shù)進(jìn)行對(duì)比分析,互相促進(jìn),實(shí)現(xiàn)工作的更大提升,減少不必要的影響。

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周正(1963年11月1日－),男,漢族,籍貫四川武勝,1982年畢業(yè)于重慶石油學(xué)校,鉆井工程專業(yè),1982年就職于川慶鉆探工程有限公司井下作業(yè)公司,工程師,研究方向:固井技術(shù)、固井工具及完井工具。