[發(fā)明專利]用于頁巖氣井的固井工藝及完井結構

有效

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• 申請日: 2016-12-14
• 公開（公告）號: CN106522876B
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發(fā)明（設計）人: 李軍;席巖
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: E21B33/13
• 分類號: E21B33/13
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司11127
• 代理人: 趙燕力,王春光

技術領域

本發(fā)明涉及一種頁巖氣井固井技術領域，尤其涉及一種改進的用于頁巖氣井的固井工藝及完井結構。

背景技術

頁巖氣開發(fā)是我國能源開發(fā)戰(zhàn)略的重要一環(huán)，對于緩解日益提升的能源需求具有積極意義。在中石化涪陵、中石油威遠-長寧等頁巖氣區(qū)已經(jīng)取得了突破性進展，顯示出良好的發(fā)展前景。多級分段壓裂是提升頁巖氣井開發(fā)成效的重要技術手段，但是在改造過程中，卻出現(xiàn)了較為嚴重的井筒完整性失效的問題。部分區(qū)塊的套管變形比例甚至達到了40％，導致分段壓裂改造失效，已經(jīng)嚴重制約了我國頁巖氣開發(fā)進程。

頁巖氣井套管變形的主要機理在于其在改造過程中承受了巨大的非均勻外擠載荷所致。要實現(xiàn)對于非均勻外擠載荷的控制，從目前的技術水平看，一是降低作業(yè)排量和壓力，但限于頁巖儲層開發(fā)SRV最大化需要以及儲層埋深和巖石強度的約束，可操作空間是比較小的。二是改善水泥環(huán)的性能，采用“高強度，低剛度”水泥，利用高強度抵抗地層的變形，利用低剛度吸收地層的變形，但由于水泥石為脆性材料，要想達到低剛度實現(xiàn)空間非常有限。

國內外專家學者對頁巖氣井壓裂過程中發(fā)生的套管損壞問題進行了研究，但是均未提出科學、合理的工程解決辦法，導致當前威遠-長寧頁巖氣開發(fā)區(qū)塊當前依然存在顯著地套管變形問題。同時該問題也曝露了常規(guī)水泥漿進行環(huán)空全填充式的固井工藝對于解決該問題的局限性，因此研發(fā)一種新型的固井工藝和完井結構勢在必行。

由此，本發(fā)明人憑借多年從事相關行業(yè)的經(jīng)驗與實踐，提出一種用于頁巖氣井的固井工藝及完井結構，以克服現(xiàn)有技術的缺陷。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于頁巖氣井的固井工藝及完井結構，以預防和避免頁巖氣井開發(fā)過程中套管變形損壞的問題。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，一種用于頁巖氣井的固井工藝，所述固井工藝至少包括如下步驟：

S1，確定易產生套管變形損壞井段的位置；并規(guī)定沿井深方向，靠近井口的位置為前部，遠離井口的位置為后部；

S2，在易產生套管變形損壞井段的后部井段注入水泥漿，注入的水泥漿形成后部水泥漿；

S3，在易產生套管變形損壞井段的套管與井眼之間的環(huán)空注入流體；

S4，在易產生套管變形損壞井段的前部井段注入水泥漿，注入的水泥漿形成前部水泥漿。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，注入的所述流體為水或壓裂液。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，步驟S2及步驟S3之間，還包括注入用于將所述流體與所述后部水泥漿隔離的后置液的步驟；步驟S3及步驟S4之間，還包括注入用于將所述流體與所述前部水泥漿隔離的前置液的步驟。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述前置液與所述后置液為同種聚合物溶液，所述聚合物溶液的密度＞1.25g/cm³、漏斗粘度＞200s、動切力＞25pa。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，步驟S1還包括計算需要注入的所述前部水泥漿、所述前置液、所述流體、所述后置液和所述后部水泥漿的體積的步驟。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，計算公式為：

其中，Q_cem、Q_pre、Q_fl、Q_ov及Q'_cem分別代表前部水泥漿、前置液、流體、后置液及后部水泥漿的體積；D_cem為前部水泥返高位置深度，D_pre為前置液上部井深，D_fl為流體上部井深，D_ov為后置液上部井深，D'_cem為尾部水泥前端深度，D_well為井深，d_well-in為井眼內徑，d_casing-out為套管外徑。

本發(fā)明的目的還可以這樣實現(xiàn)，一種用于頁巖氣井的完井結構，所述完井結構通過上述的固井工藝所形成；所述完井結構中包括井眼和套管，所述套管和所述井眼之間形成環(huán)空；所述環(huán)空中沿著井深方向具有用于固井的水泥環(huán)以及將所述水泥環(huán)隔離開的流體段。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述環(huán)空中位于井深方向的最上部及最底部均為所述水泥環(huán)，其中最上部的所述水泥環(huán)延伸至井口處；所述流體段通過注入流體形成，并位于易產生套管變形損壞井段的所述環(huán)空中。