本申请涉及页岩气井固井,尤其涉及一种用于页岩气井的固井方法及固井结构。
背景技术:
1、页岩气开发是我国能源开发战略的重要一环,多级压裂是提升页岩气井开发成效的重要技术手段,在多级压裂过程中,作为密封结构的水泥环面临复杂的应力环境,其密封性能容易受到破坏,而水泥环的密封完整性是确保井筒安全、防止地层流体窜流和保护油气层的关键因素。
2、相关技术中,通过改善水泥环的性能试图提高压裂后的密封完整性,例如,向常规水泥浆中加入弹韧性材料形成“高强度、低刚度”水泥使水泥环的弹性模量降低,利用高强度抵抗地层的变形,利用低刚度吸收地层的变形,提升水泥环的抗变形能力,以期预防微环隙的产生。
3、但是,采用上述措施后,由于水泥环为脆性材料,在压裂后水泥环依旧存在失效的现象,会使地层水和井下高压气体通过水泥环的环隙、裂隙窜流至井口而出现安全隐患且导致页岩气开发效率低。
技术实现思路
1、本申请提供一种用于页岩气井的固井方法及固井结构,以解决相关技术中的不足。
2、一方面,本申请提供一种用于页岩气井的固井方法,包括:
3、确定页岩气井的固井井段中易产生水泥环失效的目标井段区域;
4、在目标井段区域包括固井井段的井口时,向固井井段依次注入第一液态树脂和水泥浆至目标井段区域背离井口的一侧,以及,在目标井段区域注入第二液态树脂;
5、在目标井段区域不包括井口时,向固井井段注入水泥浆和第一液态树脂中的至少一者至目标井段区域背离井口的一侧,以及,在目标井段区域注入第一液态树脂和在目标井段区域靠近井口的一侧依次注入水泥浆和第二液态树脂至井口;
6、其中,第一液态树脂固化的第一起始时刻为压裂完成的时刻,第二液态树脂固化的第二起始时刻大于第一起始时刻。
7、在一种可能的实现方式中,本申请提供的用于页岩气井的固井方法,在目标井段区域包括固井井段的井口时,向固井井段依次注入第一液态树脂和水泥浆至目标井段区域背离井口的一侧,以及,在目标井段区域注入第二液态树脂;包括:
8、根据水泥浆的凝固时间和第二液态树脂的流速,确定目标井段区域沿固井井段延伸方向的第一长度,其中,第一长度大于凝固时间和流速的乘积;
9、在固井井段上沿远离井口的方向依次间隔设置第一标记和第二标记,其中,第一标记和井口沿固井井段延伸方向的距离为第一长度,第一标记和第二标记沿固井井段延伸方向的距离为第二长度,第二标记和固井井段的井尾沿固井井段延伸方向的距离为第三长度,第二长度大于第三长度;
10、依次向固井井段注入第一液态树脂至第二标记、注入水泥浆至第一标记和注入第二液态树脂至井口。
11、在一种可能的实现方式中,本申请提供的用于页岩气井的固井方法,在目标井段区域注入第一液态树脂和在目标井段区域靠近井口的一侧依次注入水泥浆和第二液态树脂至井口;包括:
12、根据水泥浆的凝固时间和第二液态树脂的流速,确定沿固井井段的延伸方向注入第二液态树脂的第四长度,其中,第四长度大于凝固时间和流速的乘积;
13、在固井井段上沿远离井口的方向依次间隔设置第三标记和第四标记,其中,第三标记和井口沿固井井段延伸方向的距离为第四长度,目标井段区域位于第四标记和固井井段的井尾之间;
14、依次向固井井段注入第一液态树脂至第四标记、注入水泥浆至第三标记和注入第二液态树脂至井口。
15、在一种可能的实现方式中,本申请提供的用于页岩气井的固井方法,在目标井段区域注入第一液态树脂和在目标井段区域靠近井口的一侧依次注入水泥浆和第二液态树脂至井口;包括:
16、根据水泥浆的凝固时间和第二液态树脂的流速,确定沿固井井段的延伸方向注入第二液态树脂的第四长度,其中,第四长度大于凝固时间和流速的乘积,且第四长度等于目标井段区域沿固井井段延伸方向的长度;
17、在固井井段上沿远离井口的方向依次间隔设置第五标记、第六标记和第七标记,其中,第五标记和井口沿固井井段延伸方向的距离及第六标记和第七标记沿固井井段延伸方向的距离均为第四长度;
18、依次向固井井段注入水泥浆至第七标记、注入第一液态树脂至第六标记、注入水泥浆至第五标记和注入第二液态树脂至井口。
19、在一种可能的实现方式中,本申请提供的用于页岩气井的固井方法,还包括:
20、在水泥浆凝固形成水泥环完成压裂后,通过压力泵对目标井段区域注入的第二液态树脂施加朝向水泥环流动的压力;
21、或,通过压力泵对目标井段区域靠近井口的一侧注入的第二液态树脂施加朝向水泥环流动的压力。
22、在一种可能的实现方式中,本申请提供的用于页岩气井的固井方法,第一液态树脂的固化时间和第二液态树脂的固化时间均与温度成反比;和/或,第一液态树脂的固化时间和第二液态树脂的固化时间均与固化剂的添加量成反比。
23、在一种可能的实现方式中,本申请提供的用于页岩气井的固井方法,第一液态树脂为环氧树脂;压力为10mpa-50mpa。
24、第二方面,本申请提供一种固井结构,通过上述任一用于页岩气井的固井方法所形成,固井结构包括页岩气井本体和套管,套管置于页岩气井本体内,套管和页岩气井本体之间形成环空;环空中内具有用于固井的水泥浆以及将水泥浆隔离开的第一液态树脂和第二液态树脂。
25、在一种可能的实现方式中,本申请提供的固井结构,环空包括依次设置的易产生水泥环失效段、固体段和流体段;易产生水泥环失效段的一端与固体段连接,另一端延伸至页岩气井本体的井口,第二液态树脂位于易产生水泥环失效段上,水泥浆位于固体段上,第一液态树脂位于流体段上。
26、在一种可能的实现方式中,本申请提供的固井结构,环空包括依次设置的第一子流体段、固体段、易产生水泥环失效段和第二子流体段;第一子流体段的一端与固体段连接,另一端延伸至页岩气井本体的井口,第一液态树脂位于易产生水泥环失效段和第二子流体段上,水泥浆位于固体段上,第二液态树脂位于第一流体段上。
27、本申请提供的用于页岩气井的固井方法及固井结构,通过在易产生水泥环失效的目标井段区域注入第一液态树脂或第二液态树脂,使得该区域在水泥浆固化形成水泥环后执行压裂操作时,不会发生密封环失效的问题,同时,该段的流体可以承受均匀外载荷从而起到保护固井井段的作用;在固井井段中,第一液态树脂和第二液态树脂之间为水泥浆,其中,水泥浆的上侧为第二液态树脂,下侧为第一液态树脂。由此,在压裂完成时,第一液态树脂随之进行固化以避免水泥环密封完整性失效后的油气水窜,第二液态树脂可在重力作用下流动至水泥环在压裂后形成的环隙、裂隙中,而后进行固化以修复环隙、裂隙,从而提高压裂后的水泥环的完整性。本申请提供的用于页岩气井的固井方法,页岩气开发中的安全隐患小且开发效率高。
1.一种用于页岩气井的固井方法,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的用于页岩气井的固井方法,其特征在于,所述在所述目标井段区域包括所述固井井段的井口时,向所述固井井段依次注入第一液态树脂和水泥浆至所述目标井段区域背离所述井口的一侧,以及,在所述目标井段区域注入第二液态树脂;包括:
3.根据权利要求2所述的用于页岩气井的固井方法,其特征在于,所述在所述目标井段区域注入所述第一液态树脂和在所述目标井段区域靠近所述井口的一侧依次注入水泥浆和所述第二液态树脂至所述井口;包括:
4.根据权利要求1所述的用于页岩气井的固井方法,其特征在于,所述在所述目标井段区域注入所述第一液态树脂和在所述目标井段区域靠近所述井口的一侧依次注入水泥浆和所述第二液态树脂至所述井口;包括:
5.根据权利要求1至4任一项所述的用于页岩气井的固井方法,其特征在于,还包括:
6.根据权利要求1至4任一项所述的用于页岩气井的固井方法,其特征在于,所述第一液态树脂的固化时间和所述第二液态树脂的固化时间均与温度成反比;和/或,所述第一液态树脂的固化时间和所述第二液态树脂的固化时间均与固化剂的添加量成反比。
7.根据权利要求5所述的用于页岩气井的固井方法,其特征在于,所述第一液态树脂为环氧树脂;所述压力为10mpa-50mpa。
8.一种固井结构,通过权利要求1至7任一项所述的用于页岩气井的固井方法所形成,其特征在于,所述固井结构包括页岩气井本体和套管,所述套管置于所述页岩气井本体内,所述套管和所述页岩气井本体之间形成环空;
9.根据权利要求8所述的固井结构,其特征在于,所述环空包括依次设置的易产生水泥环失效段、固体段和流体段;
10.根据权利要求8所述的固井结构,其特征在于,所述环空包括依次设置的第一子流体段、固体段、易产生水泥环失效段和第二子流体段;
