页岩气水平井固井技术研究分析

李涛涛

摘要：在现阶段的页岩气水平井工作发展中，对于固井技术的提高主要从多方面展开研究，加强对页岩气中的固井难点展开深入了解，之后通过对固井工作中的质量提高以求达到后期固井工作的顺利实施。由于固井工作是一种极为重要的系统性工程，需要从多方面加强以及多部门的共同配合，以求促进我国页岩气水平井固井工程的综合发展。

关键词：页岩气;水平井;固井技术

一、页岩气水平井固井技术难点

1对水泥浆的性能要求较高

当前在页岩气水平井固井的施工中对水泥浆的API失水、沉降稳定性、自由液及流变性能等性能的要求较高。如果在施工中水泥浆的质量不过关、稳定性不符合标准就会导致水泥浆在重力的作用下出现沉降现象，从而导致水泥浆在水平段留下上窜通道。

2对水泥环的破坏性较大

由于在页岩气水平井固井施工中的后期射孔压裂作业会对水泥环、套管等形成巨大的冲击压力，从而导致水泥环的部分区域容易产生高拉、高压的应变区。再加上普通水泥石材料的抗拉强度、抗压强度较差，所以它极易在页岩气水平井固井的施工中产生宏观的裂缝，从而减小其使用寿命及限制其生产效率。

3套管下入及居中度控制

页岩气水平井井眼不同于常规直井，对于井眼曲率较大的井段，套管在下入时不仅受到重力作用，还受到摩擦阻力作用，在这些作用力下，套管会发生不同程度的弯曲变形。此外，由于套管在斜井段和水平井段与井壁接触面积大，导致套管摩擦阻力很大，在下入过程中套管难以准确下至预定位置，并且这种摩擦阻力随着水平井段延伸变大，影响了套管的顺利下入。套管下入过程中变形，会影响套管的居中度，从而影响固井质量。因为居中度越差，水泥浆顶替效率就越低，使得固井质量难以保证，必须使用扶正器来保证套管的居中度。

4页岩层稳定性较差

由于页岩层的泥质含量较高，所以页岩层非常容易发生坍塌破碎事故。同时再加上胶结强度较低、井壁与水泥的胶结质量较差，所以容易导致水泥环的体积在收缩时胶结面出现微环空现象，从而导致在页岩层形成气体流窜通道，形成页岩气窜槽。

5难以保证顶替效率

由于在页岩气水平井固井的施工中受到井斜角的影响，所以水平井段套管及大斜度井段的套管所受到的重力由轴向变为径向，所以这就会使得在下套管时套管偏心、套管低边的钻井液驱动较为困难，从而容易出现窜槽现象，进而使得水泥浆的顶替效率大大降低。油基钻井液的性能好坏对固井的水泥石强度、顶替效率及第二界面胶结程度等都有着十分重要的影响。此外，为有效地保证携岩效率、防止井壁失稳，一般选取黏度、密度较高的钻井液，但是由于这种钻井液的流动性较差，所以它也会严重的影响固井的顶替效率。

二、页岩气水平井固井技术

1高效井筒清洗技术

在固井技术中，高效井筒清洗技术主要分为两方面，高效前置液技术与提高顶替效率技术。高效前置液技术在以高效表面活性剂作为工作基础，自身具备一定的渗透能力，且清洗功效、润湿反转效果以及相容等性能较好，在清洗中对页岩储层的影响小。而提高顶替效率技术主要是对套管居中高度进行提高，在水泥灌注之前对做进液性能进行适当调整，确保能够将其利用充分以及循环使用，对于井内的立体密度、流变性等数据参数进行科学合理的设计。通过固井设计软件的辅助计算确保对井内压力平衡状态与施工优化参数的精确性。

2提高套管居中度技术

在固井技术中的套管是对水平井的质量保证，因此需要有效提高套管居中度技术，对井眼的弯曲度以及井径的变化情况对扶正使用量、类型与套管的安放位置等进行合理化设计，在实际施工之前，应该通过利用设计软件进行模拟扶正器安放，为施工的准确进行提供理论依据。在水平井段工作中，通常可以使用轻浆或清水作为顶替料，将套管在浮力作用驱使下漂浮于井内，以此提高套管的居中度。

3套管安全下入技术

在套管下入井内之前应该对井内认真打通，对钻井中的润滑性能等加以调整。将钻具探入井底之后充分将其循环使用，对井内的岩屑床全面清除以及对井底壁面的的稳定性加以保证，已达到井下不出现渗漏情况。同时可以采取一定的技术措施对下套管过程中的摩擦阻力加以降低。例如，套管漂浮技术、扶正器的利用与滚轮套管的相结合等。

4水泥浆和水泥石性能设计

在固井工程中，不仅需要确保水泥浆的基本设计性能与施工要求相满足，井下水泥浆防气窜、防漏、堵漏等多种性能的到达以及储层保护的性能设计同样极为重要。对于这些性能方面的达到，可以通过泡沫水泥、酸溶水泥以及纤维水泥等具备一定功能性的水泥浆体系使用;降低水泥浆中的自由水含量与失水的数量;将水泥浆本体中的可压缩性能与水化胶凝的速度;适当控制水泥浆的稠化时间，以此降低中间的转化过渡时间，到达水泥石早期强度的提高。除此之外，为了确保水泥石与水泥浆对树立压裂和长期开采的要求，其自身应该具有加强的抗冲击性且对弹性模量的要求较低，抗压强与抗拉强度都需要极高的性能。因此，在此工作环节中，应该确保从水泥环力学角度出发，为确保其完整性对水泥浆的体系进行科学化的设计，对水泥石的使用采取一定的韧性化改造，提供对水泥建造的抗拉强度。

5固井防漏技术

由于页岩气中水平井的勘探为于地下，容易出现泄露情况。因此在固井技术实施之前需要用桥堵材料与静置方式对堵漏层封闭，提高井体的承压能力之后将水泥注入。还可以使用水泥浆材料以及对应的固井工艺措施，由于水泥浆材料具备防漏堵漏功能，能够对浆柱的结构达到最优化设计水平，对柱中的水泥浆密度、流变性等关键性参数进行合理化设计以此对井底浆柱压力达到有效降低，实现漏失风险的规避。

6固井与压裂一体化设计技术

在固井工作中，对于固井与压裂设计一体化成形能够有效节约实际现场施工时间以及施工成本，因此可以将管外的封隔器、压裂滑套等相对应的工具与技术相结合，能够针对固井中由于质量问题而导致的压裂降低情况有效解决，达到多级分层分段压裂的目标实现，从而促使选择性完井状态的最终完成。

结束语

总之，为了进一步有效地完善我国页岩气水平井固井的技术，提高页岩气水平井固井的质量就必须要加强对扶正器选型、间距设计的研究。同时为了更加充分的冲刷井壁上和套管壁上的油膜就必须要不断的优化及完善前置液体系，并在其中加入合适的有机冲洗剂。另外，为了有效地降低射孔等作业对水泥环带来的副作用就必须要科学的增加水泥石的韧性，并采用科学的塑性水泥浆体系，从而保证水泥環气层封固能力的提高。

参考文献

[1]钟文力。页岩气水平井固井技术难点与对策浅析[J].非常规油气，2015，2（02）：69-72.

[2]余雷。四川盆地页岩气开发钻井技术难点与对策分析[J].钻采工艺，2014（02）：14.