涪陵頁巖氣水平井完井技術分析

【摘 要】涪陵頁巖氣勘探開發現已完成一期、二期產能建設任務，逐步轉向加密井和江東、平橋外圍區域。鉆井垂深和水平段長不斷增加，加密井鉆井管網密集，同時受壓裂、開采井雙重影響，地層原始壓力系數發生改變，異常高壓、低壓并存，造成鉆井液密度窗口過窄，噴漏同存時有發生。完井作業難度不斷加大，完井作業過程中產生的廢液對環境保護產生威脅。

【關鍵詞】頁巖氣;完井;異常高壓

1前言

隨著涪陵頁巖氣的不斷開發，已完成一期、二期產能建設任務井網布置趨于邊緣化和加密化，逐步轉向加密井和江東、平橋外圍區域。邊緣區塊地質構造復雜多樣，鉆井垂深和水平段長不斷增加，鉆井液密度比較高，三開水平段鉆進過程中，全角變化率大;加密井鉆井管網密集，防碰壓力大，同時受壓裂、開采井雙重影響，地層原始壓力系數發生改變，異常高壓、低壓并存，造成鉆井液密度窗口過窄，噴漏同存時有發生。

2完井難點分析

（1）鉆井井深和裸眼水平段長度增加，摩阻加大，加之邊緣井地層變化不確定性，地質導向過程中井斜上下變化幅度大，造成全角變化率大，水平段井眼軌跡差，受套管剛性和巖屑砂床影響，大斜度及水平段較長，套管在斜井段與井壁發生長段大面積的接觸，從而對井壁的側向力大，導致下套管摩阻較大，下套管順利到設計井深難度大。

（2）鉆井深度和垂深不斷增加，地層壓力高，氣層活躍，固井施工中水泥漿侯凝過程中易因失重導致氣體上竄，所以防止固井施工及候凝過程中發生氣竄是固井的重點。

（3）設計要求水泥漿返至地面，尾漿返至技術套管以上300m，隨著鉆井液密度高，水泥漿領漿密度高，環空液柱壓力增加較大，防止固井過程中出現漏失是另一難點。

（4）產層套管替漿時，前期施工井使用清水替漿，套管內和環空內外壓差大，替漿過程中施工壓力高，一般35MPa以上，對于套管串浮箍、浮鞋反向承壓能力有影響，存在失效風險。施工壓力高對固井設備、管線和人員安全存在威脅。

（5）頂替效率難以得到保證。一是由于套管居中度影響頂替效率，水平井段套管所受的重力方向不再是軸向而是徑向，這一重力極易導致套管偏心，甚至貼邊，使套管與井壁窄邊的鉆井液很難被頂替出來，形成竄槽，影響封固質量。二是鉆井液中固相顆粒物質和巖屑在井壁低邊沉淀不易攜帶出來，影響水泥環膠結質量。

（6）由于采用了油基鉆井液，造成井壁及套管壁清洗困難，并影響膠結質量。固井液體對于油基鉆井液存在破乳、絮凝問題，存在安全隱患。

3針對性完井技術措施

（1）針對下套順利難點分析：

①下入套管前認真做好通井或劃眼工作，采用不低于套管剛度的管串通井至井底，對遇阻、卡及狗腿度大的井段做劃眼工作，采用稠漿攜砂等技術措施將井底沉砂帶出井底。同時調整好鉆井液的潤滑性及各項性能，確保套管順利下入。

同時調整好鉆井液的潤滑性及各項性能，確保套管順利下入。

②通井到底后大排量（不小于27L/s）開泵充分循環洗井3周以上，井內巖屑攜帶干凈后方能起鉆準備下套管。

③在下套管前必須實測油氣上竄速度，確保其控制在10m/h以內，全烴值<5%。

（2）防漏措施分析

①下套管前要求井隊做好地層承壓，根據固井時最高井底壓力，計算當量密度，井口憋壓（套壓），井眼不漏失為合格。

②下套管過程中，控制下套管速度，套管下到底后，小排量開泵，根據井下情況排量逐漸增大，根據循環液柱壓力排量達到27L/S，

③固井前井隊注入冷卻先導油基鉆井液30m3，要求入井密度與鉆井時密度一致，粘度60-70s，動切力〈6Pa，以降低環空摩阻及井溫。

④注入1.02g/cm3的去油基沖洗液6m3，加重的去油基沖刷液30m3，降低替漿后期環空靜液柱壓力，同時在前置液、領漿和尾漿中加入有機堵漏纖維。

（3）提高頂替效率重點技術分析：

①下套管前通井時保持現在鉆井液較高的屈服值，大排量循環，把鉆井液中的固相沉淀和巖屑盡量攜帶干凈。

②下完套管后循環時改善鉆井液的流動性能（粘度<75S），提高頂替效率。

③為保證套管居中度大于67%，科學設計扶正器安放。

④采用先導油基鉆井液、去油基沖洗液、去油基沖刷液三級沖洗工藝保證井眼清洗效果。去油基沖刷液用重晶石粉加重，增加沖刷液的物理沖刷能力，增加沖洗劑的濃度從而增加沖刷液化學沖刷能力，更好地驅除井壁和套管上的虛泥餅，從而確保良好的膠結強度。前置液性能要求：在不造成油氣水侵和地層坍塌的原則下，該前置液體系滿足30min紊流沖洗時間;具有良好的流變性能。沖洗液對鉆井液具有很好的稀釋性能，降低鉆井液的粘度和切力;沖洗液塑性粘度較低，具有較低的紊流排量，有利于提高水泥漿的頂替效率;具有較好的加重性，加重后漿體比較穩定，無沉降、分層等現象，與鉆井液和水泥漿有良好的相容性。

⑤固井前循環時間不低于3周。

（4）針對泵壓高和施工安全的技術措施：

①落實水平井固井對設備、管材、工具、附件的特殊要求，使用兩只浮箍和一只浮鞋。

②調整頂替液類型。在焦頁82-4井施工過程中，全井段采用水基鉆井液替漿，頂替液熱穩定性較差影響，頂替液中重晶石沉淀后與套管內壁殘余油基鉆井液混合形成“油泥”，致使兩次測聲幅遇阻，通過兩次刮管、洗井、通徑后將洗井液替換成活性水后測聲幅到底，多次小鉆桿作業造成完井作業時間增加。吸取該井后期測聲幅存在的問題，及時調整頂替液結構，采用水平段和大斜度井段采用清水，上部井段采用密度為1.50g/cm?的水基鉆井液，取得良好效果。

③針對油基鉆井液鉆井液：做好防止地層流體侵入的工作，防止鉆井液由于污染造成性能的變化。做好沖洗化驗，及污染化驗確保油基鉆井液，確保油基鉆井液在井底不會出現破乳、絮凝問題。

（5）固井質量保證措施分析

①加強鄰井調研，防止鄰井進行壓裂等影響地層壓力的施工造成完井作業期間地層壓力發生變化，增加井控風險和影響固井質量。

②采用雙密度水泥漿，根據鉆井液密度確定領漿密度，領漿和尾漿均采用非滲透彈韌性微膨脹防氣竄水泥漿體系，增強水泥漿防氣竄能力;合理調整水泥漿稠化時間，保證對地層的壓穩，防止因水泥漿失重引起氣竄。水泥漿性能要求：低濾失量（<50ml）、零游離液、沉降穩定性小于0.02g/cm3、做好水泥漿發散實驗和混漿實驗。

③保持固井注灰排量始終接近大泵循環排量，確保固井施工過程中的動態壓穩，采用雙車注灰。

④利用近平衡壓力固井工藝，采用合理的施工排量提高頂替效率措施和選用優良的水泥漿體系，并要求做好加回壓工作。

⑤為保證領漿在低溫下的強度發展要求，要求至少候凝72h，候凝期間井筒內禁止進行起下鉆等作業。

4現場應用效果

（1）2018年涪陵區塊頁巖氣評定19口井的固井質量，生產套管固井優質率94.74%，比2017年提高了19.74%。

（2）更換替漿液結構后，水平段和大斜度井段采用清水，上部采油泥漿，替漿最高施工壓力控制在了30MPa以內，降低了施工風險，保證了水平段測聲幅順利。

5結論與建議

完井作業過程中，保證施工安全，降低施工風險，做好環境保護工作是首要任務。

加強鄰井調研非常重要，避免鄰井壓裂作業造成地層壓力發生變化，從而影響固井質量。

隨著鉆井井深、垂深、水平段長不斷增加，開展頁巖氣井深井、超長水平段固井技術的研究將成為下步工作的重點。

作者簡介：

魏光玉，2009年畢業于重慶科技學院石油工程專業，工程師。

（作者單位：中原石油工程有限公司鉆井二公司）