頁巖油儲層固井技術研究與應用

孫所棟

摘要：隨著社會的快速發展，我國油氣行業為經濟建設做出了非常大的貢獻。在油氣行業中，頁巖油儲層因為是低孔低滲的，所以油氣行業為了提質增效，就會采用長水平段的頁巖油儲層固井技術，固井技術中許多問題和難點無疑增加了頁巖油氣勘探開采的難度，在固井技術中如何避免頁巖層的滲漏問題，并且要穩定油氣井的產量是固井技術中的重點。本文圍繞頁巖油儲層的固井技術進行了一系列的研究，并提出了多種固井技術相關的措施與手段，期待為相關的工作人員帶來新的領悟。

關鍵詞：頁巖油儲層;固井技術;研究與應用

前言：

我國疆土幅員遼闊，其中蘊藏了許多頁巖油資源，目前在我國許多地區都發現了大量的頁巖油資源。頁巖油是在石油資源、煤炭資源、天然氣后的一種新型的能源。大部分的頁巖油儲層中都是特殊的低孔低滲的，要使用壓裂等技術去進行開采，所以要有著質量非常高的固井技術來保障開采過程中的安全性。在研究頁巖油儲層固井技術時不但要保障其在使用過程中的穩定性和持久性，還要保證必須可以提高產量和效率。

一、頁巖油儲層固井技術的難點

（一）下套管時居中非常困難，不能保障井眼的清潔

我國的頁巖油儲層固井技術面臨著多重挑戰，首先是套管的居中工作非常困難。由于頁巖油儲層非常活躍，當頁巖油井在進行通井的過程中會返泥返砂，并且還有巖塊等物質，井的斜度也都非常大，井眼軌跡不夠平滑，摩擦力與扭矩都很大，影響了套管的居中度。同時水平段也非常長，通常都超過了一千米，而且固井前的鉆井液黏度非常高，所以也不能保障井眼的清潔程度。

（二）套管的一次性安全下入難度非常高

頁巖油井型多為大斜度井或水平井，由于井斜較大，套管在下人時會產生彎曲，同時在經過水平段時，套管和井壁之間的接觸面積會加大，隨之摩擦力也會增加，再加上一些井眼有著不規則的井徑，就讓下套管的難度增加。如果遇到阻礙還要強行下入就會讓套管發生扭曲和變形，讓套管很難成功的下放到井底。

（三）對水泥漿的要求比較高

在開采的前期階段，需要使用大型的壓裂設備，對環空水泥石的強度與韌性有著非常高的標準。由于在施工的過程中，對功能型的前置液的質量要求非常高，就要使用到鉀鹽鉆井液，因為鉀鹽鉆井液的優點非常多，比如它有著非常強的防塌性和穩定性，并且抗高溫的作用也非常強，在頁巖油儲層固井技術中被大量的使用。但是鉀鹽鉆井液和水泥漿的融合性比較差，融合時流動性非常差，所以在使用時要求功能前置液的技術含量要非常高。

二、頁巖油儲層固井技術的研究

（一）功能型前置液的使用

在頁巖油儲層固井技術中要使用到鉀鹽鉆井液，這種液體在混合油以后的沖洗難度非常大，并且相容性也比較差，針對這一難題，就要綜合的采用有著良好的清潔效果的功能性前置液。這種液體主要是由水、懸浮劑、加重材料、清洗油污劑、緩凝劑、清洗劑和消泡劑等一些材料綜合而成的。其中適用的懸浮劑是由非常獨特的層狀結構的無機礦物鹽和線性非離子性能的聚合物綜合而成的，它與懸浮劑在高溫的狀態中會形成非常穩定的網狀結構，這樣就會提高前置液的懸浮性能和有著非常良好的耐高溫的作用。使用的清洗劑中有著非常多的非離子表面活性劑等物質，在使用的過程中可以保障井壁和套管的表面會發生潤濕的反轉作用，就會在非常短的時間里把依附在表面的油污沖洗干凈。

（二）高強度高韌性的防竄水泥漿的使用

在頁巖油儲層固井技術中要保障有著較低的失水量、低密度、高強度等一系列的要求，就可以選擇使用高強度高韌性的水泥漿。還可以通過加入一些含有高韌性的材料來提高水泥漿的抗壓力，并可以有效的降低彈性模量。這種韌性材料是由火山灰的活性物質和低碳韌性材料組成，它可以與水泥漿產生一定的化學反應，從而生成纖維類的物質，有著良好的抗裂性能，并且能夠增加韌性，在使用的過程中抗壓的強度也沒有退減的跡象。

（三）完鉆與固井的前置準備

在鉆井的過程中，為了提高體系攜帶砂漿和膨潤土的含量，就要在打鉆的過程中提高鉆壓的水平，采用高轉速與高泵壓的鉆頭效果去清洗井眼。在鉆井的過程中可以選擇纖維和粘稠物質的鉆井液進行攜砂和裹砂，并完成清除井下的沉砂和虛泥餅。在完鉆后要觀察2至4h，要保證固井前頁巖油儲層的上竄速度要小于15m/h，并且要保證進出口的鉆井液密度和濾失量沒有大的變化，這可以作為固井過程中的環空漿柱設計的重要依據，以此來提高井液的反流速度和流變，并做好井眼的清潔工作，和固井時的前期準備工作。

（四）采用套管安全下入技術

在對套管進行安全的下入時，就要對套管的下入速度進行嚴格的控制，在不規則的井眼段中要安裝旋流扶正器，以此來提升頂替的效率。還要及時的采用抬頭下套管的技術，在扶斜處可以加入剛性扶正器，要在斜度比較大的井段中保證要把一體式的彈性扶正器與剛性旋流扶正器采用輪流放置的方式去放置，并且要保證它有著良好的居中效果。還要不斷的優化注替參數，在套管下入的階段要保證前置液紊流接觸的時間在7分鐘以上，這樣就可以大幅的提高固井施工過程中的頂替效率。還可以交替的使用清水的頂替方式，讓套管的承受力小于向應力，這樣可以有效的減少套管發生形狀的變化。另外，采用這種方式還可以讓套管內部與外部的壓差進一步提升，可以讓固井膠結的質量得到同步的提升。

三、結語

頁巖油在勘探開發的過程中，儲層固井技術的應用可以保障后期在壓裂改造和提高產量的過程中有著技術性的安全保障。雖然面臨許多技術上的難題，但是隨著科技的發展，我國頁巖油儲層固井技術也在不斷的完善過程中，通過鉆具的組合、扶正器的合理選用以及多種前期施工階段的措施，就讓頁巖油儲層固井技術得到了提升。

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（大港油田公司新項目事業部?天津?300280）