提高页岩气固井质量措施研究

谢典 刘红祥

摘要：页岩气储层多为低孔低渗，需要采取压裂等增产措施沟通天然裂缝，所以对固井质量的要求很高。本文针对页岩气水平井影响固井质量的因素进行了分析，对施工中的实际情况进行了研究分析，找出各个方面影响提升固井质量的难点所在，分别从问题的难点等方面出发，提出解决对策，以期对提高页岩气井固井质量提供借鉴。

关键词：页岩气井，固井质量，措施

前言：

页岩气储层的渗透率低，孔隙度小，开采难度大。在生产之前，必须对所有页岩气井进行粉碎压裂和改造。因此，页岩气井固井的质量在页岩气的开采中尤为重要。钻井作业的最后一道步骤就是固井，固井的质量直接影响页岩气的勘探和开发效率。要想安全顺利完成钻探设计的保证条件，就要严格把控固井的质量，这是开展钻井作业的必要条件。

1影响固井质量的原因分析

1.1井眼质量因素

为了提高页岩气井的生产效率，为了满足优质储层钻井速度的要求，必须根据地层岩性的伽马值调整轨迹，使钻孔以波浪形或螺旋形延伸至井底。这使得钻孔具有多个狗腿、多支点和不规则性，给钻井作业的连续钻进带来了很大的困难和风险，对后期下套管提出了挑战。钻井承包商应采取有效措施克服困难，完成钻井工作，避免风险，纠正钻井位置，但这会增加钻孔的不规则性，使整个钻孔向上和不同方向凸起，成为椭圆孔，造成施工困难。

1.2地层因素目

为了提高页岩气井的生产效率，满足优质储层钻井速度的要求，必须根据地层岩性的伽马值调整井眼轨迹，使井眼以波浪形或螺旋形延伸至井底。这就使得钻井过程中出现了多狗腿、多支点、不规则的现象，给钻井作业的连续钻井带来了很大的困难和风险，对后期下套管提出了挑战。钻井承包商应采取有效措施克服困难，完成钻井工作，避免风险，纠正钻井位置，但这会增加钻孔的不规则性，使整个钻孔向上和不同方向凸起，成为椭圆孔，造成施工困难。

2提高固井质量的难点

2.1套管的下入和居中

在钻井过程中，为了追求优质储层的钻井速度和渗透率，一般采用井道处理。但如果操作不当，井眼下方轨迹过长，支点较多，会严重影响管柱的进度，造成下阻问题。普通井通井不能有效解决，导致套管下入不畅。有时套管未下入到位，套管参数可能出现问题，管柱可能会遇到一系列无法在井内处理的问题。水平井本身是一口弯曲井，套管不可避免地会弯曲，套管只能与井内井壁连接。由于套管柱本身的高刚度，在水平段的一些高弯折角部位，套管与井内高弯折角支点紧密接触，增加了套管在井内的偏差。

2.2对水泥浆要求高

页岩气资源的开发需要高质量的水平井固井，这就要求水泥浆具有较强的流变性和良好的沉淀稳定性。如果水泥浆不稳定，它会在重力的影响下沉降和固化，导致一些孔隙的形成和孔隙之间的随机流动。此外，在钻井和压裂作业过程中，套管和水泥环会产生较大的冲击力，使水泥环局部处于高压下，并显示应变区域。其他材料的抗压强度和抗拉强度差异很大，容易开裂，导致后续页岩气的使用寿命缩短。因此，这就要求水泥环具有很强的抗冲击性。2.3油性钻井液难点

頁岩气储层中主要是伊利石、蒙脱石、绿泥石、富含黏土矿物。黏土矿物在遇到水时极易受到水化膨胀和破碎作用的影响，还破坏了储层，水平井的井眼会变得非常不稳定，同时钻头会因此卡住或者埋住。为此，使用油基钻井液技术来满足钻井以及油气层保护的目标。但是，这种方法的缺点在于会使得固井工作变得困难。在套管的外侧部分和外部环形部分内部以及井壁上形成了油膜，无法完美地结合油膜和水泥浆，对两个胶结面的胶结质量产生了严重影响，使得固井工作的质量得不到保障。

3提高固井质量的对策

3.1优化泥浆性能

泥浆性能的主要目的是置换和清洁岩屑床。钻井作业结束后，要根据泥浆性能进行改造，控制主要技术指标，有利于完井固井作业的需要，保证后期作业的安全。水基泥浆应严格控制失水和高温稳定性，避免高温稠化;油基泥浆用于控制粘度和稠化。当油井清洁时，控制泥浆的流变性，以确保泥浆对井壁和管柱的冲刷作用。当水泥浆在正常循环下置换时，达到紊流状态，置换效果明显。在密度方面，钻井液在井底当量密度大于地层孔隙压力的条件下进行稀释，不仅可以优化泥浆的流动性，还可以降低驱替过程中所需的驱动力。二是降低阻力和压力，降低置换作业的施工风险。下套管和通井前，根据固井水泥浆的设计静压差和循环泥浆的环空流动阻力，对地层进行试压，以满足固井作业的需要。

3.2减小下套管作业阻力

下在套管之前，要在水平井中进行通井，这是施工中重要的一部分，这是为了将井眼进行清洁，使得套管作业可以顺利进行。在固井工作中，下管套作业是十分重要的，必须注意确保他的连续性。套管的下放结果直接决定了最终的固井质量。首先，这个过程中时间很长，并且有许多参与者，而且工作量很大，应该提前安排并在日程安排之前进行调整。在运行过程中，要检查并维护重要的设备，以确保正常运行。严格工作步骤进行，通过分工合作，确保工作的连续有效，使得套管工作顺利开展。

3.3优化注替水泥浆施工

在固井作业中，灌注水泥浆和顶替效率对最终水泥石的强度和固井质量起着决定性的作用。因此，确保施工的连续性以及提高作业数据的准确性显得尤为重要。首先是保证现场施工人员的合理分工及设备的良好运转，整个固井施工中不允许有间断和停滞。其次是准确核实施工数据，并在施工前进行最后一次数据核实，确保数据的准确性，现场一切流程要严格按照固井设计执行。最后，要严格制定和管理流程，科学合理地进行人员分工，定期或不定期到现场进行指导和监督，确保工作的有效性和连续性。

4结束语

随着油气勘探开发领域不断扩大，页岩气资源勘探程度不断提高，页岩气开发成为非常规油气开发的热点之一，水平井在页岩气开发中发挥重要作用，页岩气水平井固井质量受到诸多因素影响，要加强固井技术研究，优化泥浆性能、减小下套管作业阻力，优化水泥浆体系，优化注替水泥浆施工切实提升水平井固井质量，为后期页岩气开采打下坚实基础。

参考文献：

[1] 柳旭.提高页岩气水平井固井质量措施探讨[J].西部探矿工程.2020（03）.97-98