西南地区页岩气固井技术应用研究

赵休龙(中原石油工程有限公司固井公司，河南 濮阳 457000)

西南地区页岩气固井技术应用研究

赵休龙(中原石油工程有限公司固井公司，河南 濮阳 457000)

西南地区是我国页岩气勘探开发最成熟的区域，总结了页岩气固井技术难点，对目前的固井技术及措施进行实例剖析，提出了目前页岩气固井存在的问题，为页岩气固井技术的发展提供指导。

页岩气；固井技术；难点；西南地区

西南是国内页岩气勘探开发最成熟的区域之一，页岩气主要分布层位包括志留系龙马溪组、寒武系下统筇竹寺组和侏罗纪自流井组大安寨、珍珠冲地层。其中产量最高的是涪陵页岩气田。2012年底焦页1HF井获得20.3×104m3/d的高产工业气流，实现了页岩气勘探的重大突破。然而，由于页岩气井的特性，在固井过程中往往出现较多困难，导致固井质量不合格，严重影响工程质量及后期气田开发。因此，开展页岩气井固井技术研究及实践具有重大意义。

1 页岩气固井难点

（1）套管下入困难。主要是川南地区，由于井眼轨迹差，加入套管扶正器后套管刚性大，下入困难，多口井出现了下套管时间长达48h以上的情况，长宁H9-4井套管未下入到位。而焦石坝地区下步井眼垂深和水平段进一步加深加长，井眼轨迹根据地质情况及时进行调整，加大了套管下入难度。

（2）套管居中困难。根据软件模拟，215.9mm井眼下入139.7mm套管，按一根套管带一只206mm扶正器，套管居中度才能达到约76%。而部分井队不愿意下入扶正器，或者只愿意下入195mm扶正器。

（3）油基钻井液清洗困难。油基钻井液在生产套管外壁和井壁形成油膜，难以驱替，尤其是很多井存在井漏情况，环空返速低，无法保证固井胶结质量。

（4）井漏情况普遍。焦石坝、川南地区及金页区块恶性井漏多，地层承压能力低，压力窗口较窄，水泥浆密度和环空现场施工动态当量密度要求设计精确。尤其是油基钻井液环境下堵漏手段有限，都是强行固井，容易出现返高不够的情况。部分复杂井常常是漏失伴随着后效和溢流的同时发生，窗口较窄，固井过程要兼顾压稳和防漏，难度较大。

（5）水泥浆要求高。为满足大型水力压裂，要求水泥浆有较高的弹韧性和强度。

（6）水基钻井液抑制性差。油基钻井液环保方面带来较大压力，因此，往水基钻井液发展是大趋势，但目前来看，水基钻井液抑制性较差，带来井壁垮塌、井径不规则等影响，造成套管难以下入、提高顶替效率困难、水泥浆用量难以确定等固井难点。

2 页岩气固井技术

2.1 上部地层可控胶凝堵漏技术

川南和焦石坝上部地层缝洞性漏失比较普遍，尤其是焦石坝南区，部分井二开完钻前堵漏时间长达2个月，使得钻井周期远超定额。

可控胶凝剂研究成功后，经过40余井次的堵漏应用，一次性堵漏成功率80%，堵漏成功率达90%以上，成功的解决了裂缝性地层钻井过程中发生的恶性漏失。尤其是江汉钻二焦页65-2HF井，井下钻遇地下暗河漏失万余方、经过40余次堵漏无效，使用可控胶凝后效果显著。

该堵漏剂是由胶凝材料、触变剂、纤维增韧剂、膨胀剂、微胶囊吸水树脂及表面调节剂组成。以淡水或现场水为配浆水，可配制成1.40g/cm3-1.70g/cm3的可控胶凝堵漏浆，改变触变剂的加量可满足低温和中温条件下的堵漏时间要求。

2.2 固井水泥浆技术

最早使用的是四级冲洗体系：防破乳剂（柴油）、冲洗液、加重隔离液、低密度水泥浆。以焦页1-3HF井为例，其中使用柴油是防止出现破乳问题，并且有着稀释作用，对改变流体有一定作用（考虑到环保等问题，目前已经取消柴油）。使用的冲洗液是在前置液中加入10-20%油基冲洗剂。

通过不同加重介质室内实验模拟对比，发现冲洗效果铁矿粉和石英砂大于重晶石，综合考虑成本，采用颗粒比较大的石英砂与重晶石复配。

采取的主要措施是对前置液6速读数进行优化，通过计算得知该井该井注替排量为2.30m3/min，因此我们在施工过程中控制注灰排量为2.50m3/min（前置液量38m3，注灰5m3时前置液出套管鞋），实现前置液经过环空时流态为紊流。该井施工过程顺利，固井质量全井优质（声幅全井5%左右）。

页岩气固井对水泥浆要求较高，大量水泥浆技术均得到了应用。例如（中石化工程院的）弹塑性水泥浆、（中石油钻井院和重庆弘晟）的胶乳水泥浆、韧性水泥浆、胶粒水泥浆、纤维水泥浆等。

通过焦石坝37口井的固井质量和射孔后的投产跟踪调查，发现在满足大型水力压裂方面，实际应用效果差异性不大，因此渐渐放弃了成本较高的胶乳、胶粒和弹塑性水泥浆，而是选用韧性水泥浆和纤维水泥浆。此外，目前自主研发的多套水泥浆体系，也取得了良好的固井效果。

2.3 固井工艺技术与措施

页岩气产层固井面临的最大难题是井漏问题，采取的重点工艺措施包括：（1）对于井底恶性漏失的井，采用封隔器+分级箍的组合，封隔下步漏失井段后打开分级箍进行固井作业；（2）前置液和水泥浆中加入堵漏纤维、超细碳酸钙等堵漏材料，增加浆体预堵漏能力；（3）合理设计浆柱，尽量降低液柱压力（较少尾浆附加量）；（4）现场座谈讨论通井、提承压、分段循环、扶正器安装、浆柱等相关技术。

3 页岩气固井技术总结

（1）通过加密安装扶正器、合理设计前置液结构、优选水泥浆体系、调节施工参数及加强现场施工管理，在页岩气领域克服了较多困难，取得了良好的固井质量。

（2）在页岩气固井过程中，通过引入了可控胶凝堵漏技术、强弹浮双作业式浮箍浮鞋、滚珠扶正器等新技术，走在了市场的前列。

（3）通过推广公司的自主水泥浆体系，目前不仅取得了较好的固井质量，更完全实现了自主化，在技术、经济等方面有着较大的进步。

[1]周贤海.涪陵焦石坝区块页岩气水平井钻井完井技术[J].石油钻探技术，2013，41(5)：26-30.

[2]刘伟.彭水地区海相页岩气水平井固井技术[J].石油天然气学报，2014，36(1)：83-87.

赵休龙（1983-），男（汉族），工程师，主要从事固井技术工作。