页岩气水平井固井技术难点与对策分析

页岩气水平井固井技术难点与对策分析
发布时间：2022-10-18T05:31:32.123Z 来源：《福光技术》2022年21期作者：邓子波杨洪雷[导读] 我国页岩气资源量丰富，勘探开发潜力巨大。

近年来，在川渝地区页岩气开发取得了较好的经济效益。

页岩气储层物性差，为了提升开发效益，多使用水平井开发，给固井施工作业带来了难题。

为此，采取相应的技术措施提升固井质量，保证后续施工作业的顺利进行，对提升页岩气井开发效益及使用寿命具有较大意义。

邓子波杨洪雷
中石化胜利石油工程公司固井技术服务中心山东省东营市 257064
摘要：我国页岩气资源量丰富，勘探开发潜力巨大。

近年来，在川渝地区页岩气开发取得了较好的经济效益。

页岩气储层物性差，为了提升开发效益，多使用水平井开发，给固井施工作业带来了难题。

为此，采取相应的技术措施提升固井质量，保证后续施工作业的顺利进行，对提升页岩气井开发效益及使用寿命具有较大意义。

关键词：页岩气；水平井；固井；技术难点；对策
1固井流程及技术要点
固井的目的就是要保护油气井套管、稳固井壁，封隔地层内的油气，避免出现油气水窜层的情况，提升开采效果，延长油气井使用寿命。

同时固井也是为接下来的试油试采、压裂及采油生产打下基础，固井质量好坏不仅影响接下来的施工作业，还影响油气井产量及使用寿命，固井质量必须得到保障。

固井的一般流程是先向井筒内下入套管，然后装上水泥头，循环钻井液做好固井的准备工作。

然后在向井筒内先注入隔离液，水泥浆泵车作用下向井筒内泵入水泥浆，注入足够量水泥浆（满足填充套管外环空间的需求），然后向井筒内注入钻井液，顶替井筒内的水泥浆。

水泥浆达到套管外环空间一定需要一定的时间达到凝固的效果，这个时间称为候凝时间，时长通常为24h或48h，或者更长时间。

当水泥浆充分凝固，强度达到要求后，就可以开展后续施工作业。

固井过程中有几个施工要点，对于水平井来说，由于井身结构复杂，如何保证套管顺利下入，在造斜段套管下入的摩擦阻力较大。

套管在井筒内的居中度影响后期注水泥效果，需要采取相应技术措施来保障套管居中度满足要求，避免出现居中度不好，导致出现窜槽现象。

此外，水泥浆性能也比较关键，影响水泥环强度。

2页岩气水平井固井技术难点分析 2.1 页岩层的稳定性不够
页岩层的特性比较特殊，阻碍了页岩层的稳定性，导致固井工程开展起来比较困难。

首先，页岩层中含有大量的泥沙，导致岩层内部缺少固定性。

页岩层与井壁之间的胶结性相对较弱，使页岩层内部的整体性能被削弱。

在钻井过程中，页岩层内部含有丰富的粘土矿物，当其遇到钻井液时，迅速膨胀起来。

同时，膨胀之后的页岩层在渗透性能方面也会明显降低，打破了页岩层原本的结构特征。

此外，当水泥环在体积上呈现收缩趋势时，会导致微环空的形成，产生的气体在管道内部流通，造成串槽现象的发生。

2.2 水平段下套管难度大
在固井工程中，套管下入的操作难度比较大，对套管技术的要求比较高。

然而，由于在实际操作中存在着很多不可控的因素，导致了水平段下的套管难度增加。

在水平井中，由于页岩层内部的稳定性不够，导致井内壁容易发生岩石坍塌。

碎屑的堆积，阻碍了井口清洁度的有效提升，严重妨碍了套管的正常下入。

同时，造斜段浅，等一系列特性对页岩气的井壁在结构上造成影响，呈现台阶分布，也是成为套管下入的难点之一。

此外，在页岩气井中，由于井眼的弯曲程度过大，且水平段呈现的位移相对较长，导致套管与井壁之间的摩擦加剧，阻碍套管的顺利下入。

2.3 顶替效率无法保证
井斜角作为固井技术中的主要因素，对套管下入的进度影响很大。

受此影响斜度较大的井段所呈现的重力在方向上发生明显变化。

包括水平井段也会产生影响，重力方向转换为径向。

这种情况很容易造成套管与重心相偏离，导致顶替效率明显降低。

钻井液在性能上所展现的特征，对固井工程的效率影响显著。

尤其是油基钻井液的顶替效率远远不够，无法满足固井工程的实际需求。

其主要原因是该类型的钻井液很难与水泥浆进行有效融合，导致其与页岩层之间的胶结面受到影响。

同时在钻井液的选取上，一般选择密度较大的材料，主要是为了保证井壁内部的稳定性，而这一特性对钻井液的流动性能造成影响。

钻井液的自由流动能力表现不足，是制约顶替效率的主要原因，妨碍着整体固井工程的效果提升。

此外在固井工程中，由于井中存在大量矿物渣，很多钻井液被阻隔在井内。

这一现象对顶替效率不利，导致水泥环的完整性受到影响。

3页岩气水平井固井对策探究
3.1 清楚认识固井工程对水泥浆性能的要求
在进行固井工程时，施工人员要明确工程需求，从而对水泥浆的整体性能做出调整。

首先，水泥浆的稳定性能比较显著，施工人员必须加强重视。

施工人员要针对泥浆沉降程度进行调整，保证泥浆整体的稳定性，对固井工程的顺利开展很有必要。

一般来讲，施工人员经过不断的测试，最终得出最佳的泥浆密度。

并且，泥浆密度控制在0.03g/cm3左右为最佳比例，所呈现的稳定性能比较高。

同时，泥浆自身的流动性能也很重要，对固井工程的质量提升很有必要。

因此，施工人员必须加强整体认识，完善固井技术，保证页岩井的固井工程顺利进行。

3.2 改善套管下入技术
为了保证固井工程的顺利竣工，施工人员必须对套管下入在操作上进行有效完善，从而完善固井技术。

首先，施工人员要做好通井工作，保证套管能够顺利下入。

所选择的通井材料在刚度上要求较高，一般情况下，要超过套管的刚度需求。

在通井过程中，组合钻具得到了广泛的使用，并进行重复操作，做好套管下入的准备。

在套管下入时，合理设计管串，施工人员要将套管位置进行规范，保证引鞋处于居中位置。

同时，套管在水平段的下入过程中，位移会不断增加，这就要求扶正器必须发挥显著功能，从而保证套管顺利下入。

在众多的扶正器类型中，旋流扶正器所呈现的操作性能比较显著，能够很好地满足套串的刚性需求。

该类型的扶正器能够有降低冲击力，减轻套管在下入过程中产生的阻力。

在斜井段部位的套管，通过扶正器的使用，规范位置，处于居中位置。

3.3 顶替效率提升技术
首先，以油基为材料的钻井液比较特殊，组成成分比较多样，将油与水进行有效融合，所呈现的性能比较稳定，存在的主要缺点是不能与水泥浆融合，制约了顶替效率。

因此，前置液的应用，使井壁更加清洁，对提升顶替效率很有帮助。

一般情况，前置液分为两种类型，依据所呈现的作用分为冲刷型和加重型。

这两种类型的前置液所具备的功能特征比较显著，尤其提高了与水泥浆之间的相容程度。

前置液在密度的分配上，要大于钻井液，且不超过泥浆液的密度。

同时，使用时间上要求也比较严格，一般在10min左右。

冲刷型的前置液对管壁的清洗效果比较显著，明显提升胶结面的整体质量。

此外，加重型的前置液，将其有效使用，从而提高黏度，主要起到隔离的作用。

3.4 优化固井泥浆
首先，水泥浆的密度必须受到合理的控制，增强泥浆的流动性，从而避免页岩井发生堵塞环空的现象。

施工人员要依据操作标准，对水泥浆的沉降性能进行改善，使之达到固井工程的基本需求。

同时，在构建水泥浆体系中，渗透性能占据着主要位置。

滤饼的形成，减少了水泥浆的渗透，从而保证了储层的清洁。

水泥浆必须具备较强的酸溶性，从而保证压裂操作的正常完成。

此外，水泥浆在成本上必须受到控制，对页岩气采集的利益保证很有必要。

结语：
随着我国加大了对非常规油气资源的勘探与开发力度，页岩气、页岩油等非常规油气资源成为勘探的热点，页岩气储层物性差，采用普通直井开发产量较低，达不到边界经济效益，为了提升单井产量，多使用长水平段水平井，增产效果明显。

针对页岩气水平井固井中存在的问题，需要采取针对性措施，提升固井质量，保证后续施工作业的顺利进行。

参考文献：
[1]刘伟，陶谦，丁士东. 页岩气水平井固井技术难点分析与对策[J]. 石油钻采工艺，2012，34（3）：40-43.
[2]谭春勤，丁士东，刘伟. 页岩气水平井固井技术难点分析与对策[C]//2012年固井技术研讨会论文集，北京：石油工业出版社，2012：20-28.。