頁巖氣水平井鉆井技術與難點分析

田宇 楊軼 史建 藺濤 閆遼河

摘要：頁巖氣水平井鉆井技術應用受到了地質(zhì)特點的影響，存在著一定難點，為了順利進行鉆井施工，需要對鉆井技術進行合理應用。本文介紹了頁巖氣井的鉆探的含義，分析了頁巖氣水平井鉆井難點，闡述了水平鉆井技術在頁巖氣井中的應用，提出了加強鉆井技術效果的措施，使頁巖氣水平井鉆井的進行更加順利，為頁巖氣資源開采提供了便捷的條件。

關鍵詞：水平井鉆井;頁巖氣;難點

引言

頁巖氣作為一種天然氣，是重要的資源，在勘測中受到了多種因素的影響，開采可能會遇到問題。由于我國的頁巖氣勘探及開發(fā)還處于發(fā)展過程中，鉆井技術水平還沒有達到較高的程度，這使勘測的進行受到了影響。應結合頁巖氣的特點，分析水平井鉆井技術的應用難點，頁巖氣的開采效果，使頁巖氣開發(fā)能夠有效實現(xiàn)，為我國的能源供應帶來幫助。

一、頁巖氣井的鉆探概述

同時采用壓力控制和鉆井平衡測量鑿巖的技術，解決施工中遇到的重大技術難題。對于非傳統(tǒng)天然氣資源的頁巖氣來講，我國儲量非常豐厚，但是開發(fā)難度系數(shù)較大，需要進行科學、系統(tǒng)的分析和研究，并采取措施改善井內(nèi)鉆井技術，解決工作中遇到的各種問題，提高頁巖氣和天然氣的利用率和質(zhì)量，并延長頁巖氣的使用期限，滿足人們的需求。在開展頁巖氣水平鉆井工作的過程中，一般常用井眼軌跡控制技術進行作業(yè)，并且借助井的地質(zhì)鉆井技術導向使用，使鉆探過程中的井眼軌跡問題得到了解決，為鉆探工作帶來相應的支持。

二、頁巖氣水平井鉆井難點

通過對某地區(qū)的地質(zhì)構造情況進行分析，該地區(qū)的地質(zhì)構造屬于縱向上孔隙、裂縫發(fā)育，在結構中易產(chǎn)生鉆井口的出口失返或者漏水問題，對鉆井作業(yè)造成了影響，鉆進水平井的過程中可能會產(chǎn)生更多的問題，導致周期延長。由于地表的沉巖性比較差，易產(chǎn)生垮塌的問題或者掉塊問題。井壁切向應力等多種因素的作用下，水平井以及大斜度井中可能會出現(xiàn)井壁垮塌的問題。同時，該地區(qū)的地層構造中可鉆性比較差，地層中的夾層較多，對鉆頭有著較高的要求，一般使用單只鉆頭進行施工，避免對鉆井效果產(chǎn)生不良的影響。此外，頁巖氣藏中的資源回收時間比較長，產(chǎn)能較少，應對生產(chǎn)工藝進行有效改善，將頁巖氣水平段的鉆井裝備進行完善，使采收的效率提高，同時能夠降低鉆井作業(yè)的成本，使頁巖氣的開發(fā)效率提升，能夠達到鉆探的實際要求，為頁巖氣開發(fā)提供幫助。

三、水平鉆井技術在頁巖氣井中的應用

（一）選擇鉆井液

頁巖氣所處環(huán)境的地質(zhì)條件不相同，鉆井的時候應確保開采坑中井壁的穩(wěn)定性，選擇適合的鉆井液。選擇完鉆井液之后，應對施工的巖石成分開展分析，加入適量的添加液，使鉆井時候的井壁巖石更加穩(wěn)定。在添加的過程中應結合巖石成分進行分析，合理配比，還應考慮巖層中的地下水情況。

（二）選擇頁巖氣水平井口

頁巖氣井口的確定需要結合地質(zhì)情況來進行，應對地質(zhì)情況的相關資料進行研究，將地震敏感帶排除，并且采用電磁波勘測的方式對地質(zhì)層中的井眼位置進行明確。頁巖氣水平井中各個井眼間存在著相互應力，勘測前可使用計算機進行應力模擬。井眼之間的相互應力需要小于巖層的平均應力，頁巖氣水平井的井口大小可根據(jù)巖層的應力來確定，還應對水質(zhì)情況進行勘測。

（三）設計水平井井壁

設計頁巖氣水平井的井壁應采用分段的方式，這樣可滿足對不同的地質(zhì)層采用不同設計的需求。在第一段設計過程中，需要判斷巖層的表面特點，由于表面的巖石受到了風化的影響，呈現(xiàn)出了強度小的特征，在設計時需要將其設計成橢圓形，保證井口的強度能夠達到要求。進行第二段設計的時候，需要分析中部巖層，這部分易產(chǎn)生漏水的情況，造成巖層脆性減弱，可將其設計為矩形，還應保證安裝部件的位置避開這部分，避免對鉆井施工造成影響。最后需要設計靠近頁巖氣的部分，這部分為多孔洞巖層結構，設計井壁的時候需要設計成圓形，這樣可使井壁的強度加大。

四、加強鉆井技術效果的措施

（一）合理選擇勘測設備

頁巖氣分布的范圍比較大，在不同地區(qū)中頁巖氣地質(zhì)層的性質(zhì)存在著不同，頁巖氣自身呈氣體狀態(tài)，一般所處的地質(zhì)層具有膨脹以及多孔等特點。結合頁巖層所處巖石層的情況，在施工中應根據(jù)實際情況來安排施工，使施工順利進行，同時能夠避免施工開采坑道產(chǎn)生坍塌問題。頁巖氣所處的地質(zhì)層深度不同，在制定施工方案前，需要開展全面的勘測工作，使用精度較高的探測設備開展勘測作業(yè)?？睖y設備相比頁巖氣地質(zhì)層低的時候，會產(chǎn)生多余頁巖氣，難以滿足收集的標準，導致浪費的情況。反之，會使開采坑道過深，在缺少頁巖氣存儲的地方進行施工會導致浪費的問題，還會使施工成本增加。需要合理選擇勘測的設備，保證勘測的準確性，使施工有相應的參考依據(jù)。

（二）做好完井操作

在完成了頁巖氣地質(zhì)層水平井施工后，應開展完井工序工作，首先應是使用具有高強度的碳鋼材質(zhì)的套筒進行插入，使其能夠與水泥層之間充分接觸，做好固定處理。通過完井操作可避免頁巖氣水平井在之后產(chǎn)生坑道崩塌的問題。其次，在進行施工前，需要對其所在地的地質(zhì)、水質(zhì)以及巖石成分進行詳細調(diào)查和了解，之后在水泥中加入凝固成分，使套筒能夠成功打入，并且與水泥、井壁巖石凝固固定。在操作的時候，易產(chǎn)生套筒打歪或者打斷等問題，在這個過程中需要對打樁機工作進行修正，還應借助計算機來控制柱落下的偏移量，對其進行修正，使操作能夠達到要求。

五、結語

頁巖氣水平井鉆井技術的應用具有重要的作用，可使頁巖氣資源開采得到保障，由于不同的地區(qū)地質(zhì)情況不同，受到地質(zhì)條件影響，進行施工的時候可能會遇到問題，難以保證鉆井技術的應用效果。應對鉆井技術應用進行分析，明確施工的各項要求，合理選擇勘測設備，做好完井操作，為水平井鉆井的進行提供相應的條件。通過有效開展鉆井施工，可使鉆井的過程更加順利，減少問題的產(chǎn)生，進而提升施工的效率和質(zhì)量。

參考文獻：

[1]王軍軍.頁巖氣水平井鉆井技術的研究及應用[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量，2019，39（07）：207-208.

[2]戴昆.水平井鉆井技術在頁巖氣井的應用[J].化工管理，2017（16）：223.

[3]郭昊，袁玲.頁巖氣鉆井關鍵技術及難點研究[J].石油化工應用，2013，32（06）：12-14+19.

[4]徐樹斌.頁巖氣水平井鉆井技術難點分析[C].重慶市科學技術協(xié)會、重慶市石油與天然氣學會、西南石油大學新能源研究中心、重慶科技學院.第二屆全國特殊氣藏開發(fā)技術研討會優(yōu)秀論文集.重慶市科學技術協(xié)會、重慶市石油與天然氣學會、西南石油大學新能源研究中心、重慶科技學院：重慶市科學技術協(xié)會，2013：137-141.