頁巖氣鉆完井技術(shù)現(xiàn)狀與難點探究

孫鵬

摘要：隨著社會的不斷發(fā)展，對于天然氣需求量是越來越多。在天然氣開采中，對于頁巖氣開發(fā)是越來越重視，但是在對頁巖氣開采中，會出現(xiàn)各種問題，影響了頁巖氣開采效率，不利于石油行業(yè)的發(fā)展。本文主要對前頁巖氣鉆完井面臨的難點和優(yōu)化頁巖氣鉆完井開采對策進(jìn)行了闡述，以供參考。

關(guān)鍵詞：頁巖氣;鉆完井;現(xiàn)狀

我國有相當(dāng)大的頁巖氣儲量，它們會以多種相態(tài)存在，并主要集聚在泥頁巖地層中。其儲量相當(dāng)豐富，據(jù)保守估計，全球總儲量約在45 萬億m3。如果可以有效對其開采利用，能有效解決人類發(fā)展中的能源供給困境。由于它所在的儲層空隙度低且氣流阻力大，因此實際出氣效率低，往往需要使用特殊的開采工藝，一般要對其進(jìn)行壓裂改造。為了增加對其開采效率，我將對其鉆完井中的問題進(jìn)行探討，并提出一些有效的對策。

1頁巖氣鉆井發(fā)展歷程

美國在頁巖氣開發(fā)方面走在了世界的前列， 已進(jìn)入頁巖氣開發(fā)的快速發(fā)展階段， 其頁巖氣產(chǎn)量已占到美國天然氣總產(chǎn)量的相當(dāng)份額;加拿大商業(yè)開采還處于起步階段， 1998 年底開始頁巖氣商業(yè)開采， 2008 年的日產(chǎn)量超過2 .3 ×106 m3 ;而歐洲才剛剛起步。

自從美國1821 年完鉆世界上第一口頁巖氣井以來[ 4] ， 頁巖氣鉆井先后經(jīng)歷了直井、單支水平井、多分支水平井、叢式井、PAD 水平井鉆井（叢式水平井）的發(fā)展歷程。直井主要目的用于試驗， 了解頁巖氣藏特性， 獲得鉆井、壓裂和投產(chǎn)經(jīng)驗， 并優(yōu)化水平井鉆井方案， 2002 年以前， 直井是美國頁巖氣開發(fā)的主要鉆井方式;水平井主要用于生產(chǎn)， 可以獲得更大的儲層泄流面積， 得到更高的天然氣產(chǎn)量， 隨著2002 年Devo n 能源公司7 口Barnet t 頁巖氣實驗水平井取得巨大成功， 水平井已成為頁巖氣開發(fā)的主要鉆井方式;PAD 水平井鉆井是利用一個鉆井平臺作為鉆井點鉆多口水平井， 可以降低成本、節(jié)約時間， 是比較新的頁巖氣鉆井技術(shù)。

2頁巖氣鉆完井技術(shù)

雖然頁巖氣的儲量非常豐富，但其有較高的開采難度，目前頁巖氣水平井鉆技術(shù)有效提高了頁巖氣的開采效率，是目前頁巖氣的主要鉆井形式。為了增加了頁巖氣的開采效率，我們會在鉆井工作完成以后，對其進(jìn)行完井工作，也就是要對井進(jìn)行人工壓裂，最大程度增加井中地層的縫隙，這對增加氣井的出氣量，有非常大的好處。

3當(dāng)前頁巖氣鉆完井面臨的難點

由于在頁巖地層中存在大量的地層裂縫和斷層，因此存在一定的井漏問題，堵漏困難，復(fù)漏嚴(yán)重，且在實際鉆井過程中，由于地質(zhì)條件比較疏松，因此極易出現(xiàn)鉆井垮塌事件，并進(jìn)而引起掉鉆、卡鉆、井液漏失等情況，更嚴(yán)重的是“噴漏共存”、“漏垮共存”。頁巖井在鉆到5500m 深度后，下套管的難度將會猛增，固井操作的難度也會變大，鉆井過程中的摩擦阻力也會變大。由于在鉆井過程中要使用堵漏鉆井液，但堵漏鉆井液會對地層細(xì)縫具有堵塞現(xiàn)象，這會對其后期的產(chǎn)量產(chǎn)生影響。頁巖氣井在實際投入生產(chǎn)以后，其產(chǎn)量往往較低，但其開采成本往往很高，這會極大降低其經(jīng)濟(jì)效益，為了解決這一局面，我們必須努力縮短鉆井周期，并努力降低在鉆井過程中投入的成本。

4優(yōu)化頁巖氣鉆完井開采對策分析

4.1進(jìn)一步提高開采技術(shù)，提高開采效率

在頁巖鉆井開采過程之中，根據(jù)頁巖氣底層以及漿埋的特點，有針對性的進(jìn)行地質(zhì)條件和井深條件的勘探，研究能夠優(yōu)化井下開采的配套方案，一般來說.井下的配套儀器工作溫度都會低于一百五十度，工作的壓力都會小于140MPa，工作時間大約為一百二十小時，這種設(shè)計比較符合頁巖自身的物理特點，可以滿足適合頁巖特點的水平鉆井的需要，充分體現(xiàn)了針對性設(shè)計和合理安排工具的方法。在深度開采過程之中，要控制好頁巖地層，深入開展適合頁巖地層特點的空壓或者是平衡鉆井工藝技術(shù)研究，開發(fā)一系列符合頁巖開采特殊地層的開采技術(shù)，優(yōu)化鉆井液的性能，提高其質(zhì)量和效率，更好的為鉆井效率服務(wù)，降低對鉆井的有效摩阻，防止出現(xiàn)井漏相關(guān)的安全事故，并且，在技術(shù)上盡量滿足高效、安全、優(yōu)質(zhì)和低成本的要求，盡量做到開采過程之中的合理和安全。

4.2采取特殊工藝，保證開采頁巖氣的質(zhì)量

在開采頁巖的過程之中，可以進(jìn)行頁巖氣水平固井和水泥漿配方研究，例如：采用泡沫水泥漿配方進(jìn)行試驗，在開采的過程之中運用一些泡沫水泥漿，進(jìn)行充分的調(diào)和與使用，觀察其效果，根據(jù)其最終的實驗結(jié)果來判斷是否應(yīng)當(dāng)采用此種方式對水平鉆井進(jìn)行適用。除此之外，還應(yīng)當(dāng)采用適當(dāng)?shù)奈廴痉乐未胧陂_采頁巖氣的過程之中保證頁巖氣開采的完整和安全，防止泄露，確保滿足水平段優(yōu)質(zhì)固井質(zhì)量的要求。具體要求我們提高開采技術(shù)，提高開采效率，從而防止泄露，進(jìn)一步達(dá)到防止開采過程中對于儲氣層的環(huán)境污染。

5總結(jié)

頁巖氣儲藏地層一般具有孔隙度和滲透率低等特點，與一般的天然氣相比，頁巖氣具有氣流阻力較大、采收率較低的特點，一般要將儲層壓裂進(jìn)行改造才能進(jìn)行開采，同時增加了頁巖氣的開發(fā)成本。所以，為提高頁巖氣開采的經(jīng)濟(jì)效益，就必須要提高鉆井的速度和單井開采效率，并延長開采的時間限制。我國頁巖氣開發(fā)處于發(fā)展階段，借鑒美國的技術(shù)是必然的，但是不同的頁巖氣藏都有其獨特的特征，因此要實現(xiàn)頁巖氣商業(yè)化開發(fā)，我國頁巖氣水平井鉆完井技術(shù)仍需進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]王金磊，伍賢柱. 頁巖氣鉆完井工程技術(shù)現(xiàn)狀[J]. 鉆采工藝，2012，05 ：7-10.

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[2]武杰，馮棋，張涵奇，賈智彬.張濤，鄧生青.中國頁巖氣發(fā)展現(xiàn)狀、開發(fā)潛力及政策建議[J].經(jīng)營管理者.2015（32）

[3]余雷，高清春，吳興國，等.四川盆地頁巖氣開發(fā)鉆井技術(shù)難點與對策分析[J].鉆采工藝，2013，37（2）：1-5.

[4]王金磊， 伍賢柱. 頁巖氣鉆完井工程技術(shù)現(xiàn)狀[ J ] . 鉆采工藝，2012，35（5）：7-12.

（作者單位：中石化中原石油工程公司鉆井二公司）