焦 石坝地区是我国第一 个非常规页岩气产能 示范区，由于国内针 对页岩气井勘探开发 尚属初期，配套的固井技术工艺技术 尚不成熟。页岩气井采用油基泥浆钻 井，长水平井开发，为提高产能进行 分段压裂，这些技术对现有的固井技 术无疑是个挑战。针对存在的问题难 点进行了深入分析，通过深入优化水泥浆体系配方，设计合理固井工艺流 程与技术措施，现场固井作业取得突 破性进展，形成了一套页岩气非常规 固井技术。
 
页岩气井水平井固井难度大
 
       涪陵焦石坝龙马溪组非常规页 岩气井以是大位移水平井为主，存 在多方面问题。为防止页岩膨胀， 尽可能地提高水平井的裸眼裸露极 限、保障井眼稳定和清洁，页岩水 平段采用柴油基油基泥浆钻进；水 平段钻井时部分井存在严重气侵现 象，有活跃气层存在；为有效增加 单井产量，井身设定为水平井，水 平段较长，平均长度在 1,500 米左 右，目前钻井水平段最长达 2,200 米；完井后为提高气井产量，需要 实施压裂增产措施，采用多段压裂 技术。针对上述特点，页岩气固井 难度增加，需要优化相关技术。
 
      现场作业表明，固井技术难点 主要有几个方面。气层固井：高含 气地层易于产生水泥浆的气侵，降 低水泥浆密度，引起水泥浆失重， 产生环空气串，形成环空串槽，降 低固井质量，甚至导致固井失败； 水平井固井：水平井作业降低了管 柱的居中度，也降低了水泥浆置换 钻井液的能力，制约了冲洗液对壁 面的整体全面冲刷和整理，降低和 制约了冲洗液和隔离液对套管下部 钻井液的清除效果；水泥浆的稳定性因素可能导致套管上部形成流体 通道， 影响固井封隔， 降低封固质量； 套管下入和居中问题：水平段较长 套管下入摩阻大，受重力和扭力的 影响，套管居中度难以保证，需要 采取技术措施予以解决；油基钻井 液固井：油基钻井液及其泥饼严重 影响固井一二界面的胶结，甚至导 致水泥石无胶结及固井封固和封隔 失效；高钻井液密度顶替：钻井液 密度达到 1.60g/cm 3 ，且属于高含 气地层，需要清洗液、冲洗液及隔 离液具有适当的密度匹配，高密度 冲洗液和清洗液降低了对泥饼的清 除效果；压裂完井方式：采用射孔 并结合压裂完井方式，需要在提高 水泥石的一二界面胶结能力的同时， 改善水泥石的抗冲击效果。
 
优化技术工艺解决固井难题
 
       细化固井技术工艺。优化通井 方案，保证套管的顺利下入和提高 套管居中度，强化通井方案，确保 井 眼 畅 通。 电 测 完 后 使 用 双 扶 通 井，通井钻具组合：Φ215.9mmm 牙 轮 钻 头 +5-1/2 ″钻 杆 ×1 根 +Φ209mm 螺 扶 +5-1/2 ″钻 杆 ×2 根 +Φ208mm 螺 扶 +5 1/2 ″ 钻 杆 ×3 根 +5 ″ 钻 杆 ×43 柱 +5″HWDP×10 柱 +5″钻杆加强 钻井液流变性、润滑性能的处理， 降低下套管的摩阻；应用固井计算 机软件，利用井眼轨迹、井径、井 斜等数据，对套管下入及在井内居 中度进行模拟。
 
       优化扶正器安放设计，合理设 计扶正器安放位置。采用弹性双弓 扶正器和刚性树脂旋流扶正器设计；浮鞋或浮箍上方 3 到 5 米，安装定 位环以便固定扶正器；水平井段， 每根套管安放一个扶正器，弹性双 弓扶正器和刚性树脂旋流扶正器相 交替；上部套管鞋重叠部分 300 米， 每根套管安放一个弹性双弓扶正器， 井口以下 200 米，每根套管安放一 个弹性双弓扶正器；斜井段保证二 根套管加入一个刚性树脂旋流扶正 器； 井 口 以 下 200 米 到 套 管 鞋 上 300 米的套管部分，每 5 根套管安 放一个弹性扶正器。
 
       合理的管串结构。管串结构为 由下至上，浮鞋 + 套管 1 根 + 浮箍 + 套管 1 根 + 浮箍 + 套管串（＋漂 浮接箍）+ 套管串，双浮箍设计确 保固井井口顺利敞开。清水漂浮顶 替技术，水泥浆顶替作业期间，采 用清水作为顶替液来实现漂浮顶替； 由清水密度低于泥浆密度，充满清 水的水平段套管会受到浮力作用而 产生“漂浮”效果，避免套管偏心 而引起固井质量不合格。双混双注 双替技术工艺，采用 2 台水泥车泵 注清洗液和冲洗液，2 台水泥车同 时混浆共同泵注水泥浆。双车替浆 的施工工艺控制好排量，确保水泥 浆配置密度均匀和施工压力正常， 注浆连续，保证了水泥浆顶替效率 和固井质量。
 
现场固井施工效果明显
 
       以焦页某井为例，该井完钻井 深 4,465.5m，水平段长 1,579m。 固井采用双凝双密度水泥浆体系， 双凝界面设计在 2,400 米。固井水 泥浆分为领浆和尾浆设计。领浆采 用流变性较好的 1.80g/cm 3 韧性胶 乳水泥浆，主要用于平衡地层压力， 兼具有一定防气串、堵漏功能，封 固井口至 2,400 米；尾浆主要用于 封固造斜段和水平段，水泥浆设计 为 1.90g/cm 3 ，具有较强的韧性防 气串功能。现场工艺流程为：管汇 试压， 依次注柴油、 清洗液、 冲洗液、 领浆、尾浆，开档销压塞，注压胶 塞液，替清水至碰压，检查回流， 开井，凝 72h 后，电测检测固井质 量。通过细致分析焦石坝页岩气井 固井难点，制定了详细的固井技术 优化措施，通过现场实践取得了良 好的施工效果，说明该技术措施能 够一定程度上满足类似与页岩气井 固井作业。
 
       固井技术优化应用效果较好。 要保证油基泥浆长水平段井下套管 顺利，必须优化井身结构，做好模 拟通井工作，去除岩屑床、保证井 眼畅通；合理确定套管扶正器安放 位置及类型，可以保证套管安全顺 利下入，并保证套管居中度；套管 扶正器的安放不一定增加下套管的 下放摩阻，相反其合理的安放位置 和类型可以有效减少下套管的下放 摩阻，既能保证套管安全快速下入 井底，又能保证套管的居中度。 油基泥浆长水平段固井技术的 关键在于前置液的设计，应用有针 对性的高效清洗液和冲洗液，优化 其性能，能有效清洗和冲刷掉油基 泥饼和油膜，实现润湿反转，提高 固井水泥浆的顶替效率及胶结质 量；现场应用和固井质量结果显示 韧性胶乳水泥浆具有良好的防气串 和水平段封固效果；清水漂浮顶替 技术以及双混双注双替技术有助于 提高套管居中度，改善水泥浆顶替 效率，对于提高水平井固井质量效 果明显。