頁(yè)巖氣“井工廠”鉆井技術(shù)現(xiàn)狀及展望

鄧元洲(四川川慶石油鉆采科技有限公司, 四川 德陽(yáng) 618300)

頁(yè)巖氣“井工廠”鉆井技術(shù)現(xiàn)狀及展望

鄧元洲(四川川慶石油鉆采科技有限公司, 四川 德陽(yáng) 618300)

近年來(lái)，隨著工業(yè)的發(fā)展，我國(guó)的頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)力度正不斷加大，而為了提高作業(yè)效率，人們先后研發(fā)出了許多新型鉆井技術(shù)，“井工廠”鉆井技術(shù)就是其中之一。利用“井工廠”鉆井技術(shù)來(lái)開(kāi)發(fā)頁(yè)巖氣，不但快速、高效，同時(shí)也更加節(jié)省成本和安全可靠。因此，我國(guó)目前正在不斷加強(qiáng)對(duì)頁(yè)巖氣“井工廠”鉆井技術(shù)的研究，以期該技術(shù)能夠在未來(lái)發(fā)揮出更大的作用。本文主要探討了頁(yè)巖氣“井工廠”鉆井技術(shù)的現(xiàn)狀及展望。

頁(yè)巖氣；井工廠；鉆井技術(shù)

頁(yè)巖氣的開(kāi)采比常規(guī)天然氣的壽命和生產(chǎn)周期更長(zhǎng)，因此成為了目前世界各國(guó)的主要勘探開(kāi)發(fā)對(duì)象。但是，頁(yè)巖氣也存在一些不利于開(kāi)發(fā)的特點(diǎn)，例如儲(chǔ)層低孔、特低滲等。為了提高頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)效率，新型“井工廠”鉆井技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。該技術(shù)采用了“群式布井、集中施工、流水作業(yè)”的作業(yè)模式，可以有效實(shí)現(xiàn)資源整合、遠(yuǎn)程控制及統(tǒng)一管理。不過(guò)，該技術(shù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)管理能力和技術(shù)水平要求較高，我國(guó)在這方面尚處于初步發(fā)展階段，還需加強(qiáng)研究和探索。以下筆者就結(jié)合實(shí)際來(lái)探討頁(yè)巖氣“井工廠”鉆井技術(shù)的現(xiàn)狀及展望。

1 頁(yè)巖氣“井工廠”鉆井技術(shù)現(xiàn)狀

頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)至今，歷經(jīng)了很多發(fā)展階段，從最開(kāi)始的直井到水平井、分支井、叢式井，再到現(xiàn)在的“井工廠”，這是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程。2002年以前人們開(kāi)發(fā)頁(yè)巖氣所采用的主要手段是直井和水力壓裂技術(shù)，2002年美國(guó)率先研發(fā)出了水平井和水力壓裂技術(shù)，使得氣井產(chǎn)量得到了大大提高，隨后為了進(jìn)一步提高作用效率及減少環(huán)境污染、降低成本，美國(guó)又將“井工廠”的理念引入進(jìn)了頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)當(dāng)中，首次提出建立“井工廠”頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)模式，利用“井工廠”鉆井技術(shù)來(lái)進(jìn)行作業(yè)。時(shí)至今日，“井工廠”鉆井技術(shù)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用到了美國(guó)致密砂巖氣和頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)、加拿大頁(yè)巖油氣開(kāi)發(fā)以及墨西哥灣、巴西等地的深水油田開(kāi)發(fā)當(dāng)中。我國(guó)的頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)也經(jīng)歷了十幾年的時(shí)間，早期的海洋石油鉆井工程由于受制于作業(yè)平臺(tái)面積，所以多使用叢式井鉆井技術(shù)，這就是“井工廠”鉆井技術(shù)的雛形。近年來(lái)，在我國(guó)的頁(yè)巖氣等非常規(guī)油氣資源的開(kāi)發(fā)中，“井工廠”鉆井技術(shù)的應(yīng)用頻率越來(lái)越高。中石化于2011年始在勝利油田、鄂爾多斯盆地大牛地氣田等的開(kāi)發(fā)中開(kāi)展了“井工廠”作業(yè)模式探索，已經(jīng)取得了一定的成果。2012年中國(guó)石油又先后在蘇里格南合作區(qū)、威遠(yuǎn)-乏寧頁(yè)巖氣示范區(qū)等的開(kāi)發(fā)中進(jìn)行了“井工廠”作業(yè)模式實(shí)踐，其中應(yīng)用最為廣泛的當(dāng)屬蘇里格南合作區(qū)。目前國(guó)內(nèi)外頁(yè)巖氣“井工廠”鉆井的關(guān)鍵技術(shù)主要有以下幾種。

(1)整體工廠部署 對(duì)“井工廠”進(jìn)行合理的整體部署是提高各工序作業(yè)效率的基礎(chǔ)?？偨Y(jié)國(guó)內(nèi)外的頁(yè)巖氣“井工廠”鉆井技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)：在充分考慮地理環(huán)境和人力物力供應(yīng)的前提下，結(jié)合地震和鉆探資料，利用數(shù)值模擬法、學(xué)習(xí)曲線法則等可以大大減小開(kāi)發(fā)井網(wǎng)的占地面積，從而實(shí)現(xiàn)開(kāi)采效益的最大化。

(2)水平井鉆井技術(shù) 某些頁(yè)巖氣采用直井進(jìn)行開(kāi)采收效甚微，此時(shí)改用水平井會(huì)得到更好的開(kāi)采效果，因?yàn)樗骄疁p少了地面設(shè)施，避免了一些地面不利條件的影響，更加有利于與頁(yè)巖儲(chǔ)層裂縫接觸，產(chǎn)量可達(dá)直井的3-5倍。①井眼軌跡。井眼軌跡的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)注意防止井間碰撞，設(shè)計(jì)前要先進(jìn)行合理的理論設(shè)計(jì)與數(shù)值模擬，然后再進(jìn)行實(shí)地操作，同時(shí)還要隨時(shí)觀察和調(diào)整設(shè)計(jì)方案，以保證井眼軌跡的合理性。②高造斜率旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)。采用高造斜率旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)可以有效實(shí)現(xiàn)多井段一趟鉆，從而簡(jiǎn)化了鉆井步驟、減少了井間碰撞、增加了井筒與油藏之間的接觸面積。一般在鉆造斜段時(shí)采用滑動(dòng)鉆井、在鉆水平段時(shí)采用旋轉(zhuǎn)鉆井。③裸眼關(guān)井方式。采用傳統(tǒng)的套管井容易造成裂隨機(jī)傳播，后來(lái)人們研發(fā)出了一種新型裸眼關(guān)井方式，該技術(shù)能夠更加有效地發(fā)揮出頁(yè)巖天然裂縫和節(jié)理的作用，從而提高單井產(chǎn)量及采收率。

(3)水力壓裂技術(shù) 由于頁(yè)巖氣具有儲(chǔ)層低孔、特低滲的特點(diǎn)，所以往往必須通過(guò)大規(guī)模壓裂才能夠達(dá)到工業(yè)油氣流標(biāo)準(zhǔn)，而常采用的壓裂技術(shù)為水力壓裂技術(shù)，該技術(shù)可以有效改善頁(yè)巖氣藏的滲透率，并減輕其對(duì)地層的損害。

2 頁(yè)巖氣“井工廠”鉆井技術(shù)的展望

首先，未來(lái)我國(guó)的頁(yè)巖氣“井工廠”鉆井技術(shù)將會(huì)建立健全全過(guò)程成本控制理論，對(duì)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)都進(jìn)行精打細(xì)算，并組建協(xié)同工作專家組進(jìn)行施工參數(shù)評(píng)價(jià)，以保證各環(huán)節(jié)運(yùn)作的安全性、高效性及經(jīng)濟(jì)性。其次，我國(guó)在應(yīng)用“井工廠”鉆井技術(shù)進(jìn)行頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)過(guò)程中將會(huì)進(jìn)一步借鑒海洋平臺(tái)鉆井技術(shù)及吸收蘇里格致密氣藏開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，并在此基礎(chǔ)上逐漸形成適合各地地質(zhì)性質(zhì)的“井工廠”作業(yè)模式。再次，我國(guó)將大力研發(fā)“井工廠”鉆井技術(shù)的個(gè)性化工具及相關(guān)配套技術(shù)，使之形成完整的技術(shù)鏈，以更加滿足頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)要求。最后，我國(guó)還將加快進(jìn)度制定適應(yīng)我國(guó)國(guó)情的頁(yè)巖氣“井工廠”鉆井技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)體系，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的施工方案，切實(shí)保障施工質(zhì)量。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，當(dāng)前頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)離不開(kāi)“井工廠”鉆井技術(shù)，為了進(jìn)一步提高作業(yè)效率，我國(guó)應(yīng)當(dāng)繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)“井工廠”鉆井技術(shù)的研究，結(jié)合以往經(jīng)驗(yàn)，完善相關(guān)理論，充分發(fā)揮出技術(shù)方面的優(yōu)勢(shì)。

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鄧元洲(1979- )，男 ，四川蒼溪人，工程師，碩士，主要從事鉆井工作。