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        西南地區(qū)頁巖氣固井技術應用研究

        2017-03-04 00:07:45趙休龍中原石油工程有限公司固井公司河南濮陽457000
        化工管理 2017年12期
        關鍵詞:石壩固井扶正

        趙休龍(中原石油工程有限公司固井公司,河南 濮陽 457000)

        西南地區(qū)頁巖氣固井技術應用研究

        趙休龍(中原石油工程有限公司固井公司,河南 濮陽 457000)

        西南地區(qū)是我國頁巖氣勘探開發(fā)最成熟的區(qū)域,總結了頁巖氣固井技術難點,對目前的固井技術及措施進行實例剖析,提出了目前頁巖氣固井存在的問題,為頁巖氣固井技術的發(fā)展提供指導。

        頁巖氣;固井技術;難點;西南地區(qū)

        西南是國內(nèi)頁巖氣勘探開發(fā)最成熟的區(qū)域之一,頁巖氣主要分布層位包括志留系龍馬溪組、寒武系下統(tǒng)筇竹寺組和侏羅紀自流井組大安寨、珍珠沖地層。其中產(chǎn)量最高的是涪陵頁巖氣田。2012年底焦頁1HF井獲得20.3×104m3/d的高產(chǎn)工業(yè)氣流,實現(xiàn)了頁巖氣勘探的重大突破。然而,由于頁巖氣井的特性,在固井過程中往往出現(xiàn)較多困難,導致固井質(zhì)量不合格,嚴重影響工程質(zhì)量及后期氣田開發(fā)。因此,開展頁巖氣井固井技術研究及實踐具有重大意義。

        1 頁巖氣固井難點

        (1)套管下入困難。主要是川南地區(qū),由于井眼軌跡差,加入套管扶正器后套管剛性大,下入困難,多口井出現(xiàn)了下套管時間長達48h以上的情況,長寧H9-4井套管未下入到位。而焦石壩地區(qū)下步井眼垂深和水平段進一步加深加長,井眼軌跡根據(jù)地質(zhì)情況及時進行調(diào)整,加大了套管下入難度。

        (2)套管居中困難。根據(jù)軟件模擬,215.9mm井眼下入139.7mm套管,按一根套管帶一只206mm扶正器,套管居中度才能達到約76%。而部分井隊不愿意下入扶正器,或者只愿意下入195mm扶正器。

        (3)油基鉆井液清洗困難。油基鉆井液在生產(chǎn)套管外壁和井壁形成油膜,難以驅替,尤其是很多井存在井漏情況,環(huán)空返速低,無法保證固井膠結質(zhì)量。

        (4)井漏情況普遍。焦石壩、川南地區(qū)及金頁區(qū)塊惡性井漏多,地層承壓能力低,壓力窗口較窄,水泥漿密度和環(huán)空現(xiàn)場施工動態(tài)當量密度要求設計精確。尤其是油基鉆井液環(huán)境下堵漏手段有限,都是強行固井,容易出現(xiàn)返高不夠的情況。部分復雜井常常是漏失伴隨著后效和溢流的同時發(fā)生,窗口較窄,固井過程要兼顧壓穩(wěn)和防漏,難度較大。

        (5)水泥漿要求高。為滿足大型水力壓裂,要求水泥漿有較高的彈韌性和強度。

        (6)水基鉆井液抑制性差。油基鉆井液環(huán)保方面帶來較大壓力,因此,往水基鉆井液發(fā)展是大趨勢,但目前來看,水基鉆井液抑制性較差,帶來井壁垮塌、井徑不規(guī)則等影響,造成套管難以下入、提高頂替效率困難、水泥漿用量難以確定等固井難點。

        2 頁巖氣固井技術

        2.1 上部地層可控膠凝堵漏技術

        川南和焦石壩上部地層縫洞性漏失比較普遍,尤其是焦石壩南區(qū),部分井二開完鉆前堵漏時間長達2個月,使得鉆井周期遠超定額。

        可控膠凝劑研究成功后,經(jīng)過40余井次的堵漏應用,一次性堵漏成功率80%,堵漏成功率達90%以上,成功的解決了裂縫性地層鉆井過程中發(fā)生的惡性漏失。尤其是江漢鉆二焦頁65-2HF井,井下鉆遇地下暗河漏失萬余方、經(jīng)過40余次堵漏無效,使用可控膠凝后效果顯著。

        該堵漏劑是由膠凝材料、觸變劑、纖維增韌劑、膨脹劑、微膠囊吸水樹脂及表面調(diào)節(jié)劑組成。以淡水或現(xiàn)場水為配漿水,可配制成1.40g/cm3-1.70g/cm3的可控膠凝堵漏漿,改變觸變劑的加量可滿足低溫和中溫條件下的堵漏時間要求。

        2.2 固井水泥漿技術

        最早使用的是四級沖洗體系:防破乳劑(柴油)、沖洗液、加重隔離液、低密度水泥漿。以焦頁1-3HF井為例,其中使用柴油是防止出現(xiàn)破乳問題,并且有著稀釋作用,對改變流體有一定作用(考慮到環(huán)保等問題,目前已經(jīng)取消柴油)。使用的沖洗液是在前置液中加入10-20%油基沖洗劑。

        通過不同加重介質(zhì)室內(nèi)實驗模擬對比,發(fā)現(xiàn)沖洗效果鐵礦粉和石英砂大于重晶石,綜合考慮成本,采用顆粒比較大的石英砂與重晶石復配。

        采取的主要措施是對前置液6速讀數(shù)進行優(yōu)化,通過計算得知該井該井注替排量為2.30m3/min,因此我們在施工過程中控制注灰排量為2.50m3/min(前置液量38m3,注灰5m3時前置液出套管鞋),實現(xiàn)前置液經(jīng)過環(huán)空時流態(tài)為紊流。該井施工過程順利,固井質(zhì)量全井優(yōu)質(zhì)(聲幅全井5%左右)。

        頁巖氣固井對水泥漿要求較高,大量水泥漿技術均得到了應用。例如(中石化工程院的)彈塑性水泥漿、(中石油鉆井院和重慶弘晟)的膠乳水泥漿、韌性水泥漿、膠粒水泥漿、纖維水泥漿等。

        通過焦石壩37口井的固井質(zhì)量和射孔后的投產(chǎn)跟蹤調(diào)查,發(fā)現(xiàn)在滿足大型水力壓裂方面,實際應用效果差異性不大,因此漸漸放棄了成本較高的膠乳、膠粒和彈塑性水泥漿,而是選用韌性水泥漿和纖維水泥漿。此外,目前自主研發(fā)的多套水泥漿體系,也取得了良好的固井效果。

        2.3 固井工藝技術與措施

        頁巖氣產(chǎn)層固井面臨的最大難題是井漏問題,采取的重點工藝措施包括:(1)對于井底惡性漏失的井,采用封隔器+分級箍的組合,封隔下步漏失井段后打開分級箍進行固井作業(yè);(2)前置液和水泥漿中加入堵漏纖維、超細碳酸鈣等堵漏材料,增加漿體預堵漏能力;(3)合理設計漿柱,盡量降低液柱壓力(較少尾漿附加量);(4)現(xiàn)場座談討論通井、提承壓、分段循環(huán)、扶正器安裝、漿柱等相關技術。

        3 頁巖氣固井技術總結

        (1)通過加密安裝扶正器、合理設計前置液結構、優(yōu)選水泥漿體系、調(diào)節(jié)施工參數(shù)及加強現(xiàn)場施工管理,在頁巖氣領域克服了較多困難,取得了良好的固井質(zhì)量。

        (2)在頁巖氣固井過程中,通過引入了可控膠凝堵漏技術、強彈浮雙作業(yè)式浮箍浮鞋、滾珠扶正器等新技術,走在了市場的前列。

        (3)通過推廣公司的自主水泥漿體系,目前不僅取得了較好的固井質(zhì)量,更完全實現(xiàn)了自主化,在技術、經(jīng)濟等方面有著較大的進步。

        [1]周賢海.涪陵焦石壩區(qū)塊頁巖氣水平井鉆井完井技術[J].石油鉆探技術,2013,41(5):26-30.

        [2]劉偉.彭水地區(qū)海相頁巖氣水平井固井技術[J].石油天然氣學報,2014,36(1):83-87.

        趙休龍(1983-),男(漢族),工程師,主要從事固井技術工作。

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