CN112983363A - 一种适用于页岩气井重复压裂固井方法 - Google Patents
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Abstract
本发明申请属于页岩气开采技术领域，具体公开了一种适用于页岩气井重复压裂固井方法，包括以下步骤：(1)原有井筒处理施工，(2)扶正器安装，(3)下入小尺寸套管，(4)堵漏施工，(5)固井注水泥施工，(6)脱节器丢手，(7)检测固井质量。与现有技术相比，本方法可解决套中固套重复压裂技术中固井面临的小尺寸套管下入难、漏失风险大、小尺寸套管不易居中等问题。
Description
技术领域
本发明属于页岩气开采技术领域，具体公开了一种适用于页岩气井重复压裂固井方法。
背景技术
我国在涪陵、长宁-威远、昭通等地区，设立了国家级页岩气示范区，先后实现了页岩气商业开发，随着开发生产时间递增，部分页岩气老井产量递减严重，井口压力接近输压。
通常情况下，原有井筒从上至下依次包含了垂直于地面的竖直井段、倾斜于地面的造穴井段和平行于地面的水平井段，井筒通常使用5.5寸的套管固井，固井后进行分段射孔和压裂，形成多条裂缝，有效增加裂缝网络，以提高产气量。随着时间的推移和压力的释放，初次压裂形成的由支撑剂维持的裂缝将逐渐闭合，造成页岩气产量严重降低。为有效恢复产能将从原有井筒对页岩储层进行重复压裂，重复压裂技术是可行方法之一。
现有重复压裂技术主要包括暂堵转向重复压裂技术、套中固套重复压裂技术等。其中，套中固套重复压裂技术，是指在水平井段的原有套管内下入小尺寸套管(通常是指3.5寸的管套)至井底并固井，永久性隔离已射孔的原有套管，再按照新井压裂设计进行分段射孔和压裂。固井作为套中固套重复压裂技术关键工序之一，固井质量的好坏直接决定重复压裂技术的成败。
现有的页岩气水平井固井技术，只适用于初次压裂页岩气井，无法满足套中固套重复技术的固井要求。套中固套重复压裂技术中固井面临的小尺寸套管下入难、漏失风险大、井眼清洁难、小尺寸套管不易居中、水泥浆性能要求高等一系列难点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于页岩气井重复压裂固井方法，以解决采用套中固套重复压裂技术中固井时，套管下入难、漏失风险大、套管不易居中的问题。
为了达到上述目的，本发明的基础方案为：一种适用于页岩气井重复压裂固井方法，包括以下步骤：
(1)原有井筒处理施工，采用通井钻具对原有井筒进行通井处理，通井钻具组合刚度要大于套管刚度，通井工具外径不小于112mm；然后向原有井筒内回注2％氯化钾溶液，使地层漏失量降至12m3/h以下，同时提升井底压力至22MPa以上，利用碳酸钙颗粒和固化水对原有炮眼进行堵漏，使堵漏剂能在近井地带形成支撑，然后采用修井机模拟固井管柱通井，进行堵漏及承压实验；
(2)扶正器安装，采用树脂带状扶正器，每根小尺寸套管上安装不少于4片扶正器，多片扶正器在小尺寸套管的圆周上平均分布；对小尺寸套管表面进行处理，使其表面粗糙，在小尺寸套管上安放扶正器磨具，注入树脂、侯凝，然后对扶正器进行质量检测；
(3)下入小尺寸套管，小尺寸套管下入原有井筒裸眼段以前每30根套管灌满浆一次，进入水平井段以后每根一灌浆，同时在下入小尺寸套管进入水平井段以前，要求井队开泵循环顶通一次；防止泥浆中堵漏材料沉淀将回压凡尔憋堵；小尺寸套管下入水平井段以后，每根小尺寸套管下放时间不少于45S，防止压力激动压漏地层；
(4)堵漏施工，按原有井筒体积的2倍准备固化水用量，下连续油管至首段射孔位置，连接地面压井、节流管汇，固定、试压合格；先从连续油管打入清水循环，观察有无漏失及漏失速率；泵入固化水暂堵连续油管，在固化水出连续油管后，关井继续正挤固化水，待压力1min上升5-30MPa后，停泵、开井，循环裂缝性固化水暂堵2个原有井筒体积，观察漏失情况；控回压节流循环，测试暂堵层承压能力及漏失情况；承压不成功则继续进行裂缝性固化水的暂堵作业，直至承压成功；承压成功后，则将循环的固化水体系更换成后续液体配方，进行下步作业；
(5)固井注水泥施工，先泵注清水，再泵注水泥浆顶替清水，碰压稳压，检查回流，管串脱手，循环洗井，看到水泥浆混浆返出，固井注水泥施工结束；
(6)脱节器丢手，上提固井管柱悬重比脱节器上部管柱悬重多2-3吨，正旋固井管柱15-20圈上提，观察指重表若10s悬重降低2-3吨则脱手成功，若悬重没有降低则没有脱手，继续重复前面步骤至脱手，直到脱手。
(7)检测固井质量，水泥浆候凝48h后测固井质量，连续油管通井，检测小尺寸套管所形成的现有井筒大小和内壁，对现有井筒试压，现有井筒试压合格后，固井施工结束。
本基础方案的有益效果在于：
1、步骤(1)中，将套管按照设计要求通至井底，通井钻具组合刚度要大于套管刚度，通井工具外径不小于112mm，可保证小尺寸套管顺利下到设计井深回注2％氯化钾溶液，使得地层漏失量降至12m3/h以下，从而使修井作业循环有出口，保障作业井控安全。同时提升井底压力至22MPa以上，使堵漏剂能在近井地带形成支撑，保障堵漏效果。
2、步骤(2)中设计的树脂带状扶正器的设计，可使小尺寸套管在下入原有套管中后，对小尺寸套管进行支撑，通过多片扶正器，从小尺寸套管的四周对小尺寸套管进行支撑，可使小尺寸套管保持居中，进而解决固井难点；交错安放对环空过流面积没有影响，降低摩阻。
3、步骤(3)下入预安装扶正器的小尺寸套管，确保小尺寸套管居中，小尺寸套管进入水平井段以后，严格控制套管下放速度，不得猛提猛放，每根下放时间不少于45S，防止压力激动压漏地层。
4、步骤(4)到(7)配合完成固井施工，可使固井施工顺利进行，确保固井过程各施工步骤紧凑有序，也进一步保证固井质量。
与现有技术相比，本方法可解决套中固套重复压裂技术中固井面临的小尺寸套管下入难、漏失风险大、小尺寸套管不易居中等问题。
进一步，步骤(1)中，进行堵漏及承压实验，进行堵漏井底稳定后，在井口加压确定承压能力，要求井口加压12MPa不漏失。
在保障堵漏效果的前提下，可快速进行承压实验。
进一步，步骤(1)中，若通井过程对起钻遇阻、卡井段做短程起下钻和划眼。
可确保井眼通畅，通井彻底。
进一步，步骤(2)中，每根套管安装4片扶正器，4片扶正器在小尺寸套管的圆周上呈90度分布，保障居中；树脂凝固后，将每片扶正器进行打磨至表面光滑。
扶正器如此设计，便于扶正器的快速安装，每片扶正器对称，扶正器表面光滑可使起摩阻低、射孔弹穿透性好等特点。
进一步，步骤(2)中，小尺寸套管上，距公扣段2m安装第一片，与第一片相距30cm安装第二片，第一片与第二片相对安放；距母扣段4m安装第三片，与第三片相距30cm安装第四片，第三片与第四片相对安放。
小尺寸套管的两端分别为螺纹连接的公扣段和母扣段，此设计可进一步确保小尺寸套管在下入井筒后保持居中。
进一步，步骤(3)中，固井管柱为3.5寸连续油管、φ114mm脱节器、小尺寸套管、3.5寸浮箍、3.5寸浮鞋。
固井管柱可以方便快捷的将小尺寸管套下入原有井筒。
进一步，步骤(3)中，小尺寸套管下入原有井筒前螺纹需擦干净，上钻台前均匀涂好密封脂；下套管过程中应减少中途停顿，下入小尺寸套管过程中如井口不返钻井液，应及时在环空灌钻井液；下套管过程中如井口不返钻井液，应及时在环空灌钻井液，小尺寸套管下到位后，循环不小于2个原有井筒体积的井液。
下套管过程中应减少中途停顿，缩短套管在井下静止时间。
进一步，步骤(4)中，固化水配方为96.0％清水、1.0％固化剂、0.5％固化引发剂、0.5％胶体保护剂、2％裂缝暂堵剂。
采用此固化水配方,在使用时固化效果更佳。
进一步，步骤(5)前先复核水泥浆性能，采用实验室水样、井场水样进行复核，开展不同温度条件下水泥浆稠化室内试验，确认水泥浆稠化时间大于4h。
通过实验确保水泥浆性能满足要求，水泥浆稠化时间大于4h起兼容性更佳。
进一步，步骤(6)中，小尺寸套管无需延伸至井口，需在造穴点以上完成小尺寸套管脱节；若没有脱手，继续重复前面步骤时可加大上提吨位和正旋圈数。
造穴点为竖直井段和造血井段的交汇点，在正转固井管柱过程中注意观察扭矩的变化，扭矩如果持续上涨则说明插入密封没有脱扣，如果扭矩不上涨或者减小则说明脱扣。如果无法脱手，可根据固井质量评价结果，在水泥环之上切割小尺寸套管。
附图说明
图1为本发明一种适用于页岩气井重复压裂固井方法实施例的流程图；
图2是实施例1中安装树脂带状扶正器的小尺寸套管；
图3采用本发明施工后对固井质量检测结果；
图4采用本发明施工后对井筒试压施工曲线。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：小尺寸套管1、树脂带状扶正器2。
实施例1
一种适用于页岩气井重复压裂固井方法，如图1所示，包括以下步骤：
(1)原有井筒处理施工，采用通井钻具对原有井筒进行通井处理，通井钻具组合刚度要大于套管刚度，通井工具外径不小于112mm；通井要彻底，对起钻遇阻、卡井段做短程起下钻和划眼，确保井眼畅通；然后向原有井筒内回注2％氯化钾溶液，使地层漏失量降至12m3/h以下，从而使修井作业循环有出口，保障作业井控安全；同时提升井底压力至22MPa以上，使堵漏剂能在近井地带形成支撑，保障堵漏效果；修井机模拟固井管柱通井，进行堵漏及承压实验，利用碳酸钙颗粒和固化水对原有炮眼进行堵漏，井底稳定后，在井口加压确定承压能力，要求井口加压12MPa不漏失。
(2)扶正器安装，采用树脂带状扶正器，该扶正器具有粘贴稳定性好、居中度高、摩阻低、射孔弹穿透性好等特点；每根小尺寸套管上安装不少于4片扶正器，如图2所示，本实施例中每根小尺寸套管上优选安装4片扶正器，4片扶正器在小尺寸套管的圆周上平均分布，小尺寸套管的两端分别为螺纹连接的公扣段和母扣段，小尺寸套管上距公扣段2m安装第一片，与第一片相距30cm安装第二片，第一片与第二片相对安放；小尺寸套管上距母扣段4m安装第三片，与第三片相距30cm安装第四片，第三片与第四片相对安放，如此交错安放对环空过流面积没有影响，也可降低摩阻；
该扶正器安装前，对小尺寸套管表面进行处理，使其表面粗糙，检测表面粗糙度达到要求即可；然后在小尺寸套管上安放扶正器磨具，注入树脂、侯凝，做好质量检测，仔细检查每片每片扶正器的硬度，对每片扶正器进行打磨至表面光滑以降低摩阻，并采取保护措施；
(3)下入小尺寸套管，通过固井管柱将小尺寸管套下入原有井筒，固井管柱为3.5寸连续油管、φ114mm脱节器、小尺寸套管、3.5寸浮箍、3.5寸浮鞋；小尺寸套管下入原有井筒前螺纹需擦干净，上钻台前均匀涂好密封脂；
小尺寸套管下入过程中应尽可能减少中途停顿，缩短套管在井下静止时间，小尺寸套管下入原有井筒裸眼段以前每30根套管灌满浆一次，进入水平井段以后每根一灌浆，同时在下入小尺寸套管进入水平井段以前，要求井队开泵循环顶通一次，防止泥浆中堵漏材料沉淀将回压凡尔憋堵；小尺寸套管下入水平井段以后，严格控制套管下放速度，不得猛提猛放，每根小尺寸套管下放时间不少于45S，防止压力激动压漏地层；下套管过程中如井口不返钻井液，应及时在环空(原有管套内和小尺寸管套外形成的空间)灌钻井液，小尺寸套管下到位后，循环不小于2个原有井筒体积的井液；
(4)堵漏施工，本步骤中用到的固化水配方为96.0％清水、1.0％固化剂、0.5％固化引发剂、0.5％胶体保护剂、2％裂缝暂堵剂，按原有井筒体积的2倍准备固化水用量；下连续油管至首段射孔位置，连接地面压井、节流管汇，固定、试压合格；先从连续油管打入清水循环，观察有无漏失及漏失速率；泵入固化水暂堵连续油管，在固化水出连续油管后，关井继续正挤固化水，待压力待压力急剧上升后，即1min上升5-30MPa后，停泵、开井，循环裂缝性固化水暂堵2个原有井筒体积，观察漏失情况；控回压节流循环，测试暂堵层承压能力及漏失情况；承压不成功则继续进行裂缝性固化水的暂堵作业，直至承压成功；承压成功后，则将循环的固化水体系更换成后续液体配方，进行下步作业；
(5)固井注水泥施工，先泵注清水，再泵注水泥浆顶替清水，碰压稳压，检查回流，管串脱手，循环洗井，看到水泥浆混浆返出，固井注水泥施工结束；
(6)脱节器丢手，为了降低施工中压裂液摩阻，小套管无需延伸至井口，需在一定下深完成小套管脱节；水泥浆稠化时间考虑脱手过程，有足够安全时间。上提固井管柱悬重比脱节器上部管柱悬重多2-3吨，正旋固井管柱15-20圈上提，观察指重表若10s悬重降低2-3吨则脱手成功，若悬重没有降低则没有脱手，继续重复前面步骤至脱手，可适当加大上提吨位和正旋圈数，直到脱手；在正转管柱过程中注意观察扭矩的变化，扭矩如果持续上涨则说明插入密封没有脱扣，如果扭矩不上涨或者减小则说明脱扣；如果无法脱手，可根据固井质量评价结果，在水泥环之上切割套管。
(7)检测固井质量，水泥浆候凝48h后测固井质量，连续油管通井，检测小尺寸套管所形成的现有井筒大小和内壁，对现有井筒试压，现有井筒试压合格后，固井施工结束。
本发明一种用于页岩气井重复压裂固井方法，可以满足套中固套重复压裂技术固井施工要求，为后期重复压裂施工创造了良好的井筒环境。在保密措施下，采用本方法对重庆市某区某页岩气井进行套中固套施工，施工完成后测现有井筒的固井质量，如图3所示，脱节器以下6m固井质量差，其余固井质量整体以好为主，优良率99％，合格率99.7％；再对现有井筒进行试压，如图4所示，井筒试压85MPa，30min压降0.3MPa，井筒试压合格。
对比例1
本对比例与实施例的不同之处在于，采用普通扶正器替换实施例1中的带状扶正器。
经试验证明在下入小尺寸套管后，居中较难，且环空过流面积被严重影响。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (10)
1.一种适用于页岩气井重复压裂固井方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)原有井筒处理施工，采用通井钻具对原有井筒进行通井处理，通井钻具组合刚度要大于套管刚度，通井工具外径不小于112mm；然后向原有井筒内回注2％氯化钾溶液，使地层漏失量降至12m3/h以下，同时提升井底压力至22MPa以上，利用碳酸钙颗粒和固化水对原有炮眼进行堵漏，使堵漏剂能在近井地带形成支撑，然后采用修井机模拟固井管柱通井，进行堵漏及承压实验；
(2)扶正器安装，采用树脂带状扶正器，每根小尺寸套管上安装不少于4片扶正器，多片扶正器在小尺寸套管的圆周上平均分布；对小尺寸套管表面进行处理，使其表面粗糙，在小尺寸套管上安放扶正器磨具，注入树脂、侯凝，然后对扶正器进行质量检测；
(3)下入小尺寸套管，小尺寸套管下入原有井筒裸眼段以前每30根套管灌满浆一次，进入水平井段以后每根一灌浆，同时在下入小尺寸套管进入水平井段以前，开泵循环顶通一次；防止泥浆中堵漏材料沉淀将回压凡尔憋堵；小尺寸套管下入水平井段以后，每根小尺寸套管下放时间不少于45S，防止压力激动压漏地层；
(4)堵漏施工，按原有井筒体积的2倍准备固化水用量，下连续油管至首段射孔位置，连接地面压井、节流管汇，固定、试压合格；先从连续油管打入清水循环，观察有无漏失及漏失速率；泵入固化水暂堵连续油管，在固化水出连续油管后，关井继续正挤固化水，待压力1min上升5-30MPa后，停泵、开井，循环裂缝性固化水暂堵2个原有井筒体积，观察漏失情况；控回压节流循环，测试暂堵层承压能力及漏失情况；承压不成功则继续进行裂缝性固化水的暂堵作业，直至承压成功；承压成功后，则将循环的固化水体系更换成后续液体配方，进行下步作业；
(5)固井注水泥施工，先泵注清水，再泵注水泥浆顶替清水，碰压稳压，检查回流，管串脱手，循环洗井，看到水泥浆混浆返出，固井注水泥施工结束；
(6)脱节器丢手，上提固井管柱悬重比脱节器上部管柱悬重多2-3吨，正旋固井管柱15-20圈上提，观察指重表若10s悬重降低2-3吨则脱手成功，若悬重没有降低则没有脱手，继续重复前面步骤至脱手，直到脱手；
(7)检测固井质量，水泥浆候凝48h后测固井质量，连续油管通井，检测小尺寸套管所形成的现有井筒大小和内壁，对现有井筒试压，现有井筒试压合格后，固井施工结束。
2.根据权利要求1所述的一种适用于页岩气井重复压裂固井方法，其特征在于，步骤(1)中，进行堵漏及承压实验，进行堵漏井底稳定后，在井口加压确定承压能力，要求井口加压12MPa不漏失。
3.根据权利要求2所述的一种适用于页岩气井重复压裂固井方法，其特征在于，步骤(1)中，若通井过程对起钻遇阻、卡井段做短程起下钻和划眼。
4.根据权利要求3所述的一种适用于页岩气井重复压裂固井方法，其特征在于，步骤(2)中，每根套管安装4片扶正器，4片扶正器在小尺寸套管的圆周上呈90度分布，保障居中；树脂凝固后，将每片扶正器进行打磨至表面光滑。
5.根据权利要求4所述的一种适用于页岩气井重复压裂固井方法，其特征在于，步骤(2)中，小尺寸套管上，距公扣段2m安装第一片，与第一片相距30cm安装第二片，第一片与第二片相对安放；距母扣段4m安装第三片，与第三片相距30cm安装第四片，第三片与第四片相对安放。
6.根据权利要求5所述的一种适用于页岩气井重复压裂固井方法，其特征在于，步骤(3)中，固井管柱为3.5寸连续油管、φ114mm脱节器、小尺寸套管、3.5寸浮箍、3.5寸浮鞋。
7.根据权利要求6所述的一种适用于页岩气井重复压裂固井方法，其特征在于，步骤(3)中，小尺寸套管下入原有井筒前螺纹需擦干净，上钻台前均匀涂好密封脂；下套管过程中应减少中途停顿；下套管过程中如井口不返钻井液，应及时在环空灌钻井液，小尺寸套管下到位后，循环不小于2个原有井筒体积的井液。
8.根据权利要求7所述的一种适用于页岩气井重复压裂固井方法，其特征在于，步骤(4)中，固化水配方为96.0％清水、1.0％固化剂、0.5％固化引发剂、0.5％胶体保护剂、2％裂缝暂堵剂。
9.根据权利要求8所述的一种适用于页岩气井重复压裂固井方法，其特征在于，步骤(5)前先复核水泥浆性能，采用实验室水样、井场水样进行复核，开展不同温度条件下水泥浆稠化室内试验，确认水泥浆稠化时间大于4h。
10.根据权利要求9所述的一种适用于页岩气井重复压裂固井方法，其特征在于，步骤(6)中，小尺寸套管无需延伸至井口，需在造穴点以上完成小尺寸套管脱节；若没有脱手，继续重复前面步骤时可加大上提吨位和正旋圈数。
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