李濤濤

摘要：在現(xiàn)階段的頁巖氣水平井工作發(fā)展中，對于固井技術(shù)的提高主要從多方面展開研究，加強(qiáng)對頁巖氣中的固井難點(diǎn)展開深入了解，之后通過對固井工作中的質(zhì)量提高以求達(dá)到后期固井工作的順利實(shí)施。由于固井工作是一種極為重要的系統(tǒng)性工程，需要從多方面加強(qiáng)以及多部門的共同配合，以求促進(jìn)我國頁巖氣水平井固井工程的綜合發(fā)展。

關(guān)鍵詞：頁巖氣;水平井;固井技術(shù)

一、頁巖氣水平井固井技術(shù)難點(diǎn)

1對水泥漿的性能要求較高

當(dāng)前在頁巖氣水平井固井的施工中對水泥漿的API失水、沉降穩(wěn)定性、自由液及流變性能等性能的要求較高。如果在施工中水泥漿的質(zhì)量不過關(guān)、穩(wěn)定性不符合標(biāo)準(zhǔn)就會導(dǎo)致水泥漿在重力的作用下出現(xiàn)沉降現(xiàn)象，從而導(dǎo)致水泥漿在水平段留下上竄通道。

2對水泥環(huán)的破壞性較大

由于在頁巖氣水平井固井施工中的后期射孔壓裂作業(yè)會對水泥環(huán)、套管等形成巨大的沖擊壓力，從而導(dǎo)致水泥環(huán)的部分區(qū)域容易產(chǎn)生高拉、高壓的應(yīng)變區(qū)。再加上普通水泥石材料的抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度較差，所以它極易在頁巖氣水平井固井的施工中產(chǎn)生宏觀的裂縫，從而減小其使用壽命及限制其生產(chǎn)效率。

3套管下入及居中度控制

頁巖氣水平井井眼不同于常規(guī)直井，對于井眼曲率較大的井段，套管在下入時(shí)不僅受到重力作用，還受到摩擦阻力作用，在這些作用力下，套管會發(fā)生不同程度的彎曲變形。此外，由于套管在斜井段和水平井段與井壁接觸面積大，導(dǎo)致套管摩擦阻力很大，在下入過程中套管難以準(zhǔn)確下至預(yù)定位置，并且這種摩擦阻力隨著水平井段延伸變大，影響了套管的順利下入。套管下入過程中變形，會影響套管的居中度，從而影響固井質(zhì)量。因?yàn)榫又卸仍讲?，水泥漿頂替效率就越低，使得固井質(zhì)量難以保證，必須使用扶正器來保證套管的居中度。

4頁巖層穩(wěn)定性較差

由于頁巖層的泥質(zhì)含量較高，所以頁巖層非常容易發(fā)生坍塌破碎事故。同時(shí)再加上膠結(jié)強(qiáng)度較低、井壁與水泥的膠結(jié)質(zhì)量較差，所以容易導(dǎo)致水泥環(huán)的體積在收縮時(shí)膠結(jié)面出現(xiàn)微環(huán)空現(xiàn)象，從而導(dǎo)致在頁巖層形成氣體流竄通道，形成頁巖氣竄槽。

5難以保證頂替效率

由于在頁巖氣水平井固井的施工中受到井斜角的影響，所以水平井段套管及大斜度井段的套管所受到的重力由軸向變?yōu)閺较?，所以這就會使得在下套管時(shí)套管偏心、套管低邊的鉆井液驅(qū)動較為困難，從而容易出現(xiàn)竄槽現(xiàn)象，進(jìn)而使得水泥漿的頂替效率大大降低。油基鉆井液的性能好壞對固井的水泥石強(qiáng)度、頂替效率及第二界面膠結(jié)程度等都有著十分重要的影響。此外，為有效地保證攜巖效率、防止井壁失穩(wěn)，一般選取黏度、密度較高的鉆井液，但是由于這種鉆井液的流動性較差，所以它也會嚴(yán)重的影響固井的頂替效率。

二、頁巖氣水平井固井技術(shù)

1高效井筒清洗技術(shù)

在固井技術(shù)中，高效井筒清洗技術(shù)主要分為兩方面，高效前置液技術(shù)與提高頂替效率技術(shù)。高效前置液技術(shù)在以高效表面活性劑作為工作基礎(chǔ)，自身具備一定的滲透能力，且清洗功效、潤濕反轉(zhuǎn)效果以及相容等性能較好，在清洗中對頁巖儲層的影響小。而提高頂替效率技術(shù)主要是對套管居中高度進(jìn)行提高，在水泥灌注之前對做進(jìn)液性能進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，確保能夠?qū)⑵淅贸浞忠约把h(huán)使用，對于井內(nèi)的立體密度、流變性等數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)。通過固井設(shè)計(jì)軟件的輔助計(jì)算確保對井內(nèi)壓力平衡狀態(tài)與施工優(yōu)化參數(shù)的精確性。

2提高套管居中度技術(shù)

在固井技術(shù)中的套管是對水平井的質(zhì)量保證，因此需要有效提高套管居中度技術(shù)，對井眼的彎曲度以及井徑的變化情況對扶正使用量、類型與套管的安放位置等進(jìn)行合理化設(shè)計(jì)，在實(shí)際施工之前，應(yīng)該通過利用設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行模擬扶正器安放，為施工的準(zhǔn)確進(jìn)行提供理論依據(jù)。在水平井段工作中，通?？梢允褂幂p漿或清水作為頂替料，將套管在浮力作用驅(qū)使下漂浮于井內(nèi)，以此提高套管的居中度。

3套管安全下入技術(shù)

在套管下入井內(nèi)之前應(yīng)該對井內(nèi)認(rèn)真打通，對鉆井中的潤滑性能等加以調(diào)整。將鉆具探入井底之后充分將其循環(huán)使用，對井內(nèi)的巖屑床全面清除以及對井底壁面的的穩(wěn)定性加以保證，已達(dá)到井下不出現(xiàn)滲漏情況。同時(shí)可以采取一定的技術(shù)措施對下套管過程中的摩擦阻力加以降低。例如，套管漂浮技術(shù)、扶正器的利用與滾輪套管的相結(jié)合等。

4水泥漿和水泥石性能設(shè)計(jì)

在固井工程中，不僅需要確保水泥漿的基本設(shè)計(jì)性能與施工要求相滿足，井下水泥漿防氣竄、防漏、堵漏等多種性能的到達(dá)以及儲層保護(hù)的性能設(shè)計(jì)同樣極為重要。對于這些性能方面的達(dá)到，可以通過泡沫水泥、酸溶水泥以及纖維水泥等具備一定功能性的水泥漿體系使用;降低水泥漿中的自由水含量與失水的數(shù)量;將水泥漿本體中的可壓縮性能與水化膠凝的速度;適當(dāng)控制水泥漿的稠化時(shí)間，以此降低中間的轉(zhuǎn)化過渡時(shí)間，到達(dá)水泥石早期強(qiáng)度的提高。除此之外，為了確保水泥石與水泥漿對樹立壓裂和長期開采的要求，其自身應(yīng)該具有加強(qiáng)的抗沖擊性且對彈性模量的要求較低，抗壓強(qiáng)與抗拉強(qiáng)度都需要極高的性能。因此，在此工作環(huán)節(jié)中，應(yīng)該確保從水泥環(huán)力學(xué)角度出發(fā)，為確保其完整性對水泥漿的體系進(jìn)行科學(xué)化的設(shè)計(jì)，對水泥石的使用采取一定的韌性化改造，提供對水泥建造的抗拉強(qiáng)度。

5固井防漏技術(shù)

由于頁巖氣中水平井的勘探為于地下，容易出現(xiàn)泄露情況。因此在固井技術(shù)實(shí)施之前需要用橋堵材料與靜置方式對堵漏層封閉，提高井體的承壓能力之后將水泥注入。還可以使用水泥漿材料以及對應(yīng)的固井工藝措施，由于水泥漿材料具備防漏堵漏功能，能夠?qū){柱的結(jié)構(gòu)達(dá)到最優(yōu)化設(shè)計(jì)水平，對柱中的水泥漿密度、流變性等關(guān)鍵性參數(shù)進(jìn)行合理化設(shè)計(jì)以此對井底漿柱壓力達(dá)到有效降低，實(shí)現(xiàn)漏失風(fēng)險(xiǎn)的規(guī)避。

6固井與壓裂一體化設(shè)計(jì)技術(shù)

在固井工作中，對于固井與壓裂設(shè)計(jì)一體化成形能夠有效節(jié)約實(shí)際現(xiàn)場施工時(shí)間以及施工成本，因此可以將管外的封隔器、壓裂滑套等相對應(yīng)的工具與技術(shù)相結(jié)合，能夠針對固井中由于質(zhì)量問題而導(dǎo)致的壓裂降低情況有效解決，達(dá)到多級分層分段壓裂的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，從而促使選擇性完井狀態(tài)的最終完成。

結(jié)束語

總之，為了進(jìn)一步有效地完善我國頁巖氣水平井固井的技術(shù)，提高頁巖氣水平井固井的質(zhì)量就必須要加強(qiáng)對扶正器選型、間距設(shè)計(jì)的研究。同時(shí)為了更加充分的沖刷井壁上和套管壁上的油膜就必須要不斷的優(yōu)化及完善前置液體系，并在其中加入合適的有機(jī)沖洗劑。另外，為了有效地降低射孔等作業(yè)對水泥環(huán)帶來的副作用就必須要科學(xué)的增加水泥石的韌性，并采用科學(xué)的塑性水泥漿體系，從而保證水泥環(huán)氣層封固能力的提高。

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