提高頁巖氣固井質量措施研究

謝典 劉紅祥

摘要：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。本文針對頁巖氣水平井影響固井質量的因素進行了分析，對施工中的實際情況進行了研究分析，找出各個方面影響提升固井質量的難點所在，分別從問題的難點等方面出發，提出解決對策，以期對提高頁巖氣井固井質量提供借鑒。

關鍵詞：頁巖氣井，固井質量，措施

前言：

頁巖氣儲層的滲透率低，孔隙度小，開采難度大。在生產之前，必須對所有頁巖氣井進行粉碎壓裂和改造。因此，頁巖氣井固井的質量在頁巖氣的開采中尤為重要。鉆井作業的最后一道步驟就是固井，固井的質量直接影響頁巖氣的勘探和開發效率。要想安全順利完成鉆探設計的保證條件，就要嚴格把控固井的質量，這是開展鉆井作業的必要條件。

1影響固井質量的原因分析

1.1井眼質量因素

為了提高頁巖氣井的生產效率，為了滿足優質儲層鉆井速度的要求，必須根據地層巖性的伽馬值調整軌跡，使鉆孔以波浪形或螺旋形延伸至井底。這使得鉆孔具有多個狗腿、多支點和不規則性，給鉆井作業的連續鉆進帶來了很大的困難和風險，對后期下套管提出了挑戰。鉆井承包商應采取有效措施克服困難，完成鉆井工作，避免風險，糾正鉆井位置，但這會增加鉆孔的不規則性，使整個鉆孔向上和不同方向凸起，成為橢圓孔，造成施工困難。

1.2地層因素目

為了提高頁巖氣井的生產效率，滿足優質儲層鉆井速度的要求，必須根據地層巖性的伽馬值調整井眼軌跡，使井眼以波浪形或螺旋形延伸至井底。這就使得鉆井過程中出現了多狗腿、多支點、不規則的現象，給鉆井作業的連續鉆井帶來了很大的困難和風險，對后期下套管提出了挑戰。鉆井承包商應采取有效措施克服困難，完成鉆井工作，避免風險，糾正鉆井位置，但這會增加鉆孔的不規則性，使整個鉆孔向上和不同方向凸起，成為橢圓孔，造成施工困難。

2提高固井質量的難點

2.1套管的下入和居中

在鉆井過程中，為了追求優質儲層的鉆井速度和滲透率，一般采用井道處理。但如果操作不當，井眼下方軌跡過長，支點較多，會嚴重影響管柱的進度，造成下阻問題。普通井通井不能有效解決，導致套管下入不暢。有時套管未下入到位，套管參數可能出現問題，管柱可能會遇到一系列無法在井內處理的問題。水平井本身是一口彎曲井，套管不可避免地會彎曲，套管只能與井內井壁連接。由于套管柱本身的高剛度，在水平段的一些高彎折角部位，套管與井內高彎折角支點緊密接觸，增加了套管在井內的偏差。

2.2對水泥漿要求高

頁巖氣資源的開發需要高質量的水平井固井，這就要求水泥漿具有較強的流變性和良好的沉淀穩定性。如果水泥漿不穩定，它會在重力的影響下沉降和固化，導致一些孔隙的形成和孔隙之間的隨機流動。此外，在鉆井和壓裂作業過程中，套管和水泥環會產生較大的沖擊力，使水泥環局部處于高壓下，并顯示應變區域。其他材料的抗壓強度和抗拉強度差異很大，容易開裂，導致后續頁巖氣的使用壽命縮短。因此，這就要求水泥環具有很強的抗沖擊性。2.3油性鉆井液難點

頁巖氣儲層中主要是伊利石、蒙脫石、綠泥石、富含黏土礦物。黏土礦物在遇到水時極易受到水化膨脹和破碎作用的影響，還破壞了儲層，水平井的井眼會變得非常不穩定，同時鉆頭會因此卡住或者埋住。為此，使用油基鉆井液技術來滿足鉆井以及油氣層保護的目標。但是，這種方法的缺點在于會使得固井工作變得困難。在套管的外側部分和外部環形部分內部以及井壁上形成了油膜，無法完美地結合油膜和水泥漿，對兩個膠結面的膠結質量產生了嚴重影響，使得固井工作的質量得不到保障。

3提高固井質量的對策

3.1優化泥漿性能

泥漿性能的主要目的是置換和清潔巖屑床。鉆井作業結束后，要根據泥漿性能進行改造，控制主要技術指標，有利于完井固井作業的需要，保證后期作業的安全。水基泥漿應嚴格控制失水和高溫穩定性，避免高溫稠化;油基泥漿用于控制粘度和稠化。當油井清潔時，控制泥漿的流變性，以確保泥漿對井壁和管柱的沖刷作用。當水泥漿在正常循環下置換時，達到紊流狀態，置換效果明顯。在密度方面，鉆井液在井底當量密度大于地層孔隙壓力的條件下進行稀釋，不僅可以優化泥漿的流動性，還可以降低驅替過程中所需的驅動力。二是降低阻力和壓力，降低置換作業的施工風險。下套管和通井前，根據固井水泥漿的設計靜壓差和循環泥漿的環空流動阻力，對地層進行試壓，以滿足固井作業的需要。

3.2減小下套管作業阻力

下在套管之前，要在水平井中進行通井，這是施工中重要的一部分，這是為了將井眼進行清潔，使得套管作業可以順利進行。在固井工作中，下管套作業是十分重要的，必須注意確保他的連續性。套管的下放結果直接決定了最終的固井質量。首先，這個過程中時間很長，并且有許多參與者，而且工作量很大，應該提前安排并在日程安排之前進行調整。在運行過程中，要檢查并維護重要的設備，以確保正常運行。嚴格工作步驟進行，通過分工合作，確保工作的連續有效，使得套管工作順利開展。

3.3優化注替水泥漿施工

在固井作業中，灌注水泥漿和頂替效率對最終水泥石的強度和固井質量起著決定性的作用。因此，確保施工的連續性以及提高作業數據的準確性顯得尤為重要。首先是保證現場施工人員的合理分工及設備的良好運轉，整個固井施工中不允許有間斷和停滯。其次是準確核實施工數據，并在施工前進行最后一次數據核實，確保數據的準確性，現場一切流程要嚴格按照固井設計執行。最后，要嚴格制定和管理流程，科學合理地進行人員分工，定期或不定期到現場進行指導和監督，確保工作的有效性和連續性。

4結束語

隨著油氣勘探開發領域不斷擴大，頁巖氣資源勘探程度不斷提高，頁巖氣開發成為非常規油氣開發的熱點之一，水平井在頁巖氣開發中發揮重要作用，頁巖氣水平井固井質量受到諸多因素影響，要加強固井技術研究，優化泥漿性能、減小下套管作業阻力，優化水泥漿體系，優化注替水泥漿施工切實提升水平井固井質量，為后期頁巖氣開采打下堅實基礎。

參考文獻：

[1] 柳旭.提高頁巖氣水平井固井質量措施探討[J].西部探礦工程.2020（03）.97-98