頁巖氣水平井固井技術難點分析與對策

周正

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

頁巖氣水平井固井技術難點分析與對策

周正

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

頁巖氣儲層多為低孔低滲,需要采取壓裂等增產措施溝通天然裂縫,所以對固井質量的要求很高。隨著科技的不斷進步,社會上對天然氣的需求不斷增多,頁巖氣水平井固井的技術難點,必須在短期內攻破,一方面要保證新技術的穩定性和持久新,另一方面還要提升開采能力,保證固井質量有所進步。

頁巖氣水平井 固井 水泥漿 射孔 壓裂

我國非常規資源量非常大,頁巖油氣資源達到了26×1012m3。由于頁巖氣儲層物性差,孔隙度和滲透率低,通常采用長水平水段水平井和分段壓裂增產技術,因此對固井技術要求較高。相對來說,之前應用的一些技術,并沒有達到較高的水準,僅僅是能夠應對當時的問題,要想長久的發展,還需要研究全新的技術和工作方案。在此,本文就頁巖氣水平井固井技術難點展開分析,并闡述一些對策。

1 固井難點

1.1 水平段下套管難度大

水平井段鉆具受力狀況導致水平井眼呈橢圓形,由于頁巖儲層在遇水時,特別容易膨脹,井眼橢圓度將會變得更加嚴重。另一方面,水平段鉆進時間比較長,使得井眼更加不穩定。綜合而言,水平段下套管難度非常大。首先,固井技術必須保證在長久的工作中,鞏固已有的成果,并且優化技術。但就現有的情況來看,固井技術非常單一,基本上只能處理一個問題,無法顧及整體工作。其次,大斜度井段和水平井段套管對井壁側向力大,由于水平段較長,導致下套管摩擦阻力較大,套管很難順利下至預定位置。第三,較淺頁巖氣水平井在下套管的時候,難度更高,一度導致整體工作無法繼續進行。從以上的表述來看,水平段下套管難度大,表現在很多方面,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的重要標準,必須采取針對性的策略來解決。從目前的情況來分析,頂替效率較低的原因為: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,導致套管發生較大的偏心情況,套管低邊的鉆井液驅動會變得異常困難。經過統計,有超過90%的概率會發生竄槽,影響水泥漿的頂替效率。頁巖氣水平井固井技術的難點較多,之后的工作要想順利進行,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,必須結合客觀實際和某些硬性限制性條件,否則很有可能導致結果不如意,甚至發生較大的偏差。

1.3 射孔、壓裂對水泥環的破壞

除了上述的兩點以外,射孔、壓裂對水泥護環的破壞,也是頁巖氣水平井固井技術的難點之一。從調查的結果來分析,絕大多數的頁巖氣井會采用套管射孔完井,其概率在85%左右。倘若射孔彈引爆時,將會在一瞬間產生非常高的溫度,還有大量的高速聚能射流,這些都將對套管、水泥環等產生相當的影響,造成難以想象的巨大沖擊壓力。綜合上述的三個難點來看,頁巖氣水平井固井技術在今后的研究當中,必須從客觀因素和主觀因素出發,結合各方面的限制因素,制定最有效的對策,逐步解決固有問題,實現客觀上的提升。

2 固井技術對策

2.1 水平井套管下入技術

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

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,甚至非常簡單。但是,頂替效率涉及到的問題很多,對頁巖氣水平井固井技術的應用和優化,都具有較大的影響,提高頂替效率必須從客觀實際出發。經過多次試驗和大范圍的實踐工作,提高頂替效率可以從以下幾項工作出發:首先,應用油膜沖洗——潤濕反轉技術。該技術的特點在于,有效提高井壁和套管壁的清潔度。這樣就減少了固井技術的應用阻力,并且為后續工作的展開奠定了較為堅實的基礎,避免某些小問題反復發生。其次,有效的循環鉆井液,以此來提高不規則井眼頂替效率。不規則井眼的處理工作較難,即便是優化原來的技術,仍然達不到固井要求,所以要采用循環鉆井液,通過外部幫助,來實現頂替效率的全面提升。另外,我們還可以采用活動套管來解決問題,為頂替效率的提高,建立一定保障。

3 對固井技術的思考

頁巖氣水平井固井技術作為當下的重要技術,很多工作都要通過綜合性的策略來實施,否則很難得到理想的成果,甚至會與預期相反。在今后的工作當中,要在實行頁巖氣水平井固井技術之前,打好提前量,減少負面因素的影響,建立完善的技術體系,設定好突發情況的備案,從而創造較大的經濟效益和社會效益。

4 結語

本文對頁巖氣水平井固井技術的難點和對策展開了分析與討論,到目前為止,各項工作成果還是比較令人滿意的。在日后的發展中,應該制定更加全面的技術應用方案,調查清楚頁巖氣水平井情況,為固井技術的革新,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并非單一技術,現實工作中仍然有很多技術正在發展和健全,應該將頁巖氣水平井固井技術與新技術進行對比分析,互相促進,實現工作的更大提升,減少不必要的影響。

[1]譚春勤,劉偉,丁士東,陶謙.SFP彈韌性水泥漿體系在頁巖氣井中的應用[J].石油鉆探技術,2011(03).

[2]崔思華,班凡生,袁光杰.頁巖氣鉆完井技術現狀及難點分析[J].天然氣工業,2011(04).

[3]吳奇,胥云,劉玉章,丁云宏,王曉泉,王騰飛.美國頁巖氣體積改造技術現狀及對我國的啟示[J].石油鉆采工藝,2011(02).

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