页岩气水平井固井技术研究进展.docx

第30卷第4期钻井液与完井液V．01．30No．42013年7月DRILLINGFLUIDCOMPLETIONFLUIDJuly2013【专论】页岩气水平井固井技术研究进展辜涛1，李明1，魏周胜2，王小娜3，李早元1，刘小利2郭小阳1(1．油气藏地质及开发国家重点实验室·西南石油大学，成都；2．川庆钻探工程技术研究院，西安；3．渤海钻探工程技术研究院，天津)辜涛等．页岩气水平井固井技术研究进展[J]．钻井液与完井液，2013，30(4)：75—80．摘要页岩气勘探开发在中国刚起步，目前中国研究多集中在地质和钻井技术，对固井技术涉及较少。为促进页岩气水平井固井技术的研究和发展，在分析总结页岩气储层特征和钻完井工艺特点的基础上，分析指出了页岩气水平井固井技术难点主要集中在油基钻井液置换及界面清洗困难、顶替效率不高、管串安全下入难度大、固井过程中的井漏、固井后早期气窜、对水泥浆和水泥石性能要求高等方面，综述了国内外油基钻井液用前置液技术、页岩气水平井固井水泥浆体系、页岩气水平井固井工艺的研究现状，探讨了目前研究存在的不足。提出了以高效井筒清洗技术、提高套管居中度技术、套管安全下入技术、水泥浆和水泥石性能设计、固井防漏技术、固井压裂一体化设计技术为核心的页岩气水平井固井技术对策。关键词页岩气；水平井；固井难点；研究现状；技术对策中图分类号：TE256文献标识码：A文章编号：1001—5620(2013)04—0075—06页岩气是指赋存于富有机质泥页岩及其夹层中1．1页岩气藏储层特征与钻完井特点的非常规天然气，在中国有着广泛的分布和较大的页岩储层黏土矿物含量高，具有薄片状的层理，储量。近年来，中国的页岩气勘探开发进程也逐步其强度、泊松比等各向异性十分突出。黏土矿物在展开。固井工程作为承接钻井和完井的重要环节，水的作用下易水化膨胀，使得页岩具有水敏性强、固井质量对页岩气水平井的产能和生产寿命有着重易膨胀、易垮塌的特点【l】。页岩气藏钻完井工艺特要影响。中国的页岩气勘探开发刚起步，缺乏相关点主要有以下3点。①水平井钻井。在页岩层钻水技术经验，为更好地促进中国页岩气固井技术的发平井，可以获得更大的储层泄流面积和更高的单井展，通过国内外资料调研，对页岩气水平井固井技产量【2。3】。水平井已经成为美国页岩气钻井最主要术的难点、国内外研究现状进行了调研分析，并结的方式，也将是今后中国页岩气开发的主要钻井方合中国实际情况提出了相关技术建议。式。页岩气水平井的水平井段长度较长，一般介于500～2500m【4】。②采用油基钻井液。由于页岩地1页岩气水平井固井技术难点层的井壁稳定性问题和储层保护问题突出，在页岩层段钻进中普遍采用了油基钻井液。与水基钻井液页岩气藏的储层特征和提高单井产能的勘探开相比，油基钻井液抗污染能力强，润滑性好，抑制发目标决定了页岩气水平井钻完井工艺特点，而储性强，有利于增加井壁润滑性，保持页岩井壁稳定，层特征及钻完井工艺特点又共同决定了页岩气水平能最大限度地保护页岩气产层【5】。③储层体积改造。井固井所面临的难点。无论采用何种完井方式，页岩气井需经过储层体积基金项目：国家973项目课题“页岩气水平井钻完井关键基础研究”(2013CB228003)；川庆钻探公司工程技术研究院资助项目“特殊工艺井固井技术现状调研与分析”(GCC201206010o第一作者简介：辜涛，在读博士研究生，1987年生，现在主要从事油气井固井水泥浆体系及外加剂研究工作。地址：四川省成都市新都区西南石油大学明德楼B103室；邮政编码610500；电E·mail：gutaoswpu@163．com。万方数据76钻井液与完井液2013年7月改造才能获得比较理想的产量。水力压裂是目前页形成水槽；失水量小，储层保护能力好；具有良好岩气储层改造的主要技术，通过水力裂缝沟通天然的防气窜能力，稠化时间控制得当；流变性控制合裂缝，可增强裂缝渗流能力，从而提高页岩气井的理，顶替效率高；水化体积收缩率小等[14-15]。经济效益同。水泥石属于硬脆性材料，形变能力和止裂能力差、抗拉强度低。页岩气水平井的储层地应力高且1．2页岩气水平井固井技术难点复杂，套管居中度低引起水泥环不均匀，射孔和压1)油基钻井液置换及界面清洗困难，顶替效裂施工时水泥环受到的冲击力和内压力大，这些因率不高。油基钻井液的清除是页岩气水平井固井中素易引起水泥环开裂破坏。被破坏后水泥环将失去最重要的一个工作‘”。油基钻井液黏度高、附着力层间封隔和保护套管的作用，将严重影响压裂效果强，常规水基前置液对其清洗和驱替效果差。斜井和产能。因此，页岩气井固井不仅要求水泥环有适段和水平段窄间隙处的钻井液及钻井液与水泥浆的宜的强度，而且要有较好的抗冲击能力和耐久性，混浆易滞留，且井眼不规则井段易窝存钻井液