一、概况
泌阳凹陷位于河南省南部唐河县、桐柏县和泌阳县境内，是南襄盆地中的一个富含油气的中、新生代次级凹陷，该区地层自上而下为第四系平原组、新近系凤凰镇组和古近系廖庄组、核桃园组、大仓房组。
阳页油1HF井位于河南省桐柏县安棚乡，南襄盆地泌阳凹陷深凹区的一口勘探评价水平井，完钻井深5100m，最大井斜角86.55°，井底闭合位移2423.96m。一开钻头直径444.5mm，表层套管直径339.7mm，壁厚9.65mm，套管下深301.78mm；二开钻头直径311.1mm，技术套管直径244.5mm，壁厚10.03mm，套管下深2339.48m；三开钻头直径215.9mm，生产层套管采用直径139.7mm，壁厚12.34mm的气密扣套管，套管下深5085.79m；使用白油基钻井液完钻，钻井液密度1.40g/cm3；固井设计水泥返高800m。
二、固井技术难点
1. 油基钻井液对固井的影响
为提高钻井液的抑制作用，降低钻探过程中出现复杂的风险，阳页油1HF井采用油基钻井液钻进。油基钻井液具有耐高低温，抗污染能力强，抑制性和润滑性能好，对储层有较好的保护效果等优点，但在应用过程中易使井壁和套管壁由原来的亲水性转变为亲油性，并在井壁形成油基泥饼，导致清洁难度大大增加，影响水泥环与套管及井壁之间的胶结质量。
2.套管安全下入难度大
页岩油井一般采用水平井钻进，井眼方位平行于最小水平地应力方向，以保证在后期的压裂过程中可使更多天然裂缝与诱导性裂缝彼此连通，从而达到更好的开采效果。
阳页油1HF井造斜点位置2405m，最大井斜角86.55°，井眼轨迹不平滑，下套管摩阻大，导致套管安全下入风险增高。同时水平段长达2100m，加剧了套管与井壁之间的摩擦，且页岩层内部的稳定性不够，很可能导致井壁坍塌，阻碍套管的顺利下入。
3.套管居中度不易保证
在沿着井眼轨迹下套管过程中，套管易发生弯曲变形，套管串居中度会因套管外形变化而遭到破坏，但由于水平井的固井质量与套管的居中度密切相关，处于水平段中的套管居中度好坏直接影响到固井质量的优劣，为了保证固井质量，在合适的位置安放多个套管扶正器，可以获得较好的居中效果，但扶正器安放的越密集，也会大幅度增加下套管的摩擦阻力，不利于套管的安全下入。
4.漏失风险较高
由于页岩油藏埋藏较深，在强烈构造运动的作用下，页岩中混杂的脆性物质易造成页岩层微裂缝发育，导致地层承压能力低，固井安全密度窗口极窄，存在漏失风险。
阳页油1HF井在套管下至设计深度5085.79m后以4.7 L/s排量顶通，泵压由4.0MPa缓慢升高至11 .0MPa突然降至5.0MPa，钻井液返出井口，随即排量缓慢增加至26 L/s，泵压13.3MPa，循环约30min时泵压最高升至15.4MPa，井口发生失返，泵压降至5.5MPa。
随后进行了两次堵漏作业并尝试建立循环，循环排量达到18L/s时无漏失，循环立压5.0MPa，钻井液密度1.40g/cm3，在尝试继续提高排量时，发现有轻微漏失。根据邻井和两次堵漏情况综合分析，推测漏失点在3030m以上井段可能性较大。
5. 冲洗、顶替效率无法保证
页岩油长水平段水平井在钻进过程中常使用油基钻井液，为了避免井壁失稳、确保高效携岩，钻井液的密度、黏度通常较高，流动性较差，若钻井液性能不佳，加之钻进过程中岩屑返出井口周期长，岩屑易在水平段沉降堆积。裸眼封固段长，井径扩大率较高，如果套管居中度低，同时，常规水基前置液对油基钻井液的清洗和驱替效果差，在注替排量受限等因素的影响下都可能造成井壁虚泥饼冲洗不干净，低边环空顶替效率不理想，易导致死钻井液被滞留，严重影响固井质量。
阳页油1HF井井径不规则，出现多处“大肚子”井段，最大井径278mm，井径扩大率达到28.76%，在3715m-4165m大斜度段，平均井径扩大率高达18.0%。由于地层承压能力薄弱，套管下至设计位置后发生失返性漏失，虽通过堵漏并再次建立循环，但后期处理井漏，采用的油基钻井液固相含量高，在无法大排量循环洗井的情况下，井壁剥落掉块或沉砂无法有效排出。为避免固井施工过程中发生漏失，故降低固井施工排量，进而影响顶替效率和井壁清洗效果。
6.水泥浆和水泥石性能要求高
页岩油储层固井要求水泥浆体系具有良好的稳定性和防窜性，同时，后期压裂对水泥石的密封完整性要求更高。由于水平段较长，水泥浆要具有：密度均匀，沉降稳定性好，不能在水平段形成水槽；失水量小，良好的保护储层能力；流变性能控制合理，稠化时间控制得当，具有良好的防窜能力；要求水泥石具有“高强低模”的性能，即水泥石具有适宜的强度，抗冲击韧性好、弹性模量低，残余变形低等特性。
三、固井技术措施
1.井眼准备措施
针对大斜度井、水平井易形成岩屑床，钻井液携砂困难等问题，采用双扶正器或三扶正器的通井钻具组合，配合大排量冲洗，最大程度破坏岩屑床；对阻卡和狗腿度大的井段反复通划，分段循环和短程起下钻，旋转活动钻具，消除键槽，保证井眼轨迹光滑，确保套管安全顺利下入；需对钻井液的粘度、切力、失水、抑制性、润滑性等性能进行优化调整，提高携砂能力，保证良好的流变性，降低虚泥饼厚度；通井到底小排量顶通建立循环后，根据压力逐步提高排量，满足环空返速不低于1.20m/s，充分循环洗井2周以上，确保井眼干净，为提升水泥石二界面胶结质量提供保障。
2.套管抬头措施
套管安全高效下入是超长水平段水平井固井成功的先决条件。在套管管串设计中，为保证套管引鞋居中，避免引鞋直接朝向井壁，形成硬接触增大套管串下行阻力。在靠近引鞋处使用短套管，并通过在短套管上安放整体式扶正器，以保证引鞋“抬头”居中。
3.套管扶正居中措施
页岩油大位移水平段套管居中度差是影响顶替效率和水泥环封固质量的又一难题。根据阳页油1HF井井眼的弯曲程度、井径变化率等基础数据，应用固井设计软件对扶正器使用类型、安放位置和数量和进行模拟计算，全井套管使用整体式扶正器，其中，5085m-2600m井段每根套管加一个整体式扶正器，2600m-2340m井段每两根套管加一个整体式扶正器，2340m-2000m井段每五根套管加一个整体式扶正器（技术套管下深2339.48m），套管居中度达到70%以上。同时，在固井顶替过程中，采用顶替清水的方式，减轻套管内重量；根据井眼情况采用变排量复合顶替技术，进一步保障长水平井段顶替效率。
4.高效前置液体系
针对油基钻井液驱替及界面清洗困难，且油基钻井液与水泥浆的相容性较差，井壁和套管壁上附着的油膜不易清洗干净，固井冲洗工艺技术不仅要考虑高效清洁界面油膜，同时需优化工艺以满足油基滤饼的清除需求。在常规冲洗液体系的基础上创新提出“前置驱油冲洗液+驱油加重隔离液+后置驱油冲洗液”的多级冲洗工艺，冲洗效率达到92%以上。阳页油1HF井采用4.0m3驱油冲洗液+35.0m3密度1.40g/cm3驱油加重冲洗液+4.0m3驱油冲洗液。
优化的高效前置液体系具有化学冲洗和物理冲刷双重作用，可迅速有效地清洁附着在井壁和套管壁上的油浆、油膜成分，使井壁由“油湿”状态转变成“水湿”状态，为水泥石界面胶结提供有利条件；此外，隔离液中优选的合适粒径的固体惰性颗粒对井壁油膜清除起到了物理冲刷的辅助作用，实现了长水平段固井环空清洁，保障了固井界面胶结质量。
5.平衡压力固井
阳页油1HF井在套管下至设计井深后开泵循环过程中发生失返性漏失，虽经过两次堵漏，但地层承压能力仍然较低，为确保固井施工安全，重点关注易漏薄弱点的压力和当量循环密度变化，通过优化固井参数，实现精细化固井，最终确定注浆排量不能大于18L/s的循环排量，以防止过高循环泵压压漏地层。
采用双凝三密度水泥浆结构，施工排量控制在1.0 m3/min以内。在顶替阶段通过控制节流阀，控制井口压力，防止泡沫水泥浆中气体逃逸，现场施工顺利，未发生漏失。
6.优化水泥浆体系及浆柱结构
优选的低密度泡沫水泥浆体系浆体稳定、失水量比较小，强度较高，可有效预防漏失。优选的弹韧自愈合水泥浆体系具有水泥石抗冲击韧性好、弹性模量低、强度高、残余变形低等优点。其中外掺料中的弹性粒子可形成一种“内柔外刚”的核壳结构，有效防止大变形导致水泥石强度的过度衰减；自愈合材料与地层中的碳氢化合物流体相接触时将被激活，使水泥环膨胀密封泄漏通道，可保证水泥石的长期封隔有效性。
领浆采用密度1.35g/cm3的泡沫水泥浆体系，封固800m-2800m井段；中间浆采用密度1.70g/cm3的泡沫水泥浆体系，封固2800m-3100m井段；尾浆采用密度1.85g/cm3的弹韧自愈合水泥浆体系，封固3100m至井底。
7.持续加回压侯凝
施工结束后环空缓慢逐步加压至3.0MPa，每隔30min加压一次，每次注入量不超过200L，每次附加压力不超过1.0MPa，以注入量和附加压力谁先到设计值为准，尾浆稠化后环空加压10.0Mpa侯凝。
三、结论与认识
阳页油1HF井现场固井施工连续、顺利，碰压正常，经VDL测井解释，3000m以上井段固井质量较好，3700m-4100m井段固井质量一般，整体固井质量合格。
影响该井固井质量的主要因素是：地层承压能力低，因漏失风险，固井前无法大排量循环洗井；较低的固井施工排量，无法实现紊流冲洗，影响了油基泥浆、井壁虚泥饼的冲洗效率；存在“大肚子”井眼、套管居中度不高，虽然通过室内实验优化了前置液的冲洗效率，但因施工排量受限，无法达到预期效果；固井前进行了两次堵漏作业，多种堵漏材料残留至井筒内，降低水泥胶结质量；后续电测遇阻，进行了通井作业，易造成水泥环微间隙，影响固井质量的评价。
通过对阳页油1HF井固井技术难点分析、现场采取技术措施和固井质量评价的探讨，建议从页岩油水平井复杂井况下如何提高冲洗顶替效率、水泥环长期密封完整性评价技术、页岩油井固井水泥浆体系、固井配套技术措施等方面进行深入研究，不断提高固井质量，以保障页岩油井的勘探开发。
参考文献：
[1]张明昌. 固井工艺技术 [M].中国石化出版社,2007.
刘崇建,黄柏宗,徐同台. 油气井注水泥理论与应用 [M].石油工业出版社,2001.
[3]夏元博，曾建国，张雯斐.页岩气井固井技术难点分析[J].《天然气勘探与开发》；2016-01-25
作者简介：吴博（1981-），男，助理工程师；现就职于华北石油工程有限公司河南钻井分公司从事固井工艺技术研究工作。
