頁(yè)巖氣水平井鉆井液技術(shù)的難點(diǎn)及選用原則分析

摘要：頁(yè)巖氣本身屬于一種比較特殊的天然氣資源，對(duì)比常規(guī)的天然氣資源，頁(yè)巖氣的勘探和開采難度較大，在頁(yè)巖氣水平井鉆井過程中，鉆井液技術(shù)的應(yīng)用存在一定的難點(diǎn)和問題，影響了鉆井施工的效率和效果。對(duì)此，本文結(jié)合重慶地區(qū)頁(yè)巖氣的開發(fā)情況，針對(duì)頁(yè)巖氣水平井鉆井液技術(shù)的難點(diǎn)進(jìn)行了分析，探討了技術(shù)選用的基本原則，以供參考。

關(guān)鍵詞：頁(yè)巖氣水平井;鉆井液技術(shù);難點(diǎn);選用原則

前言：我國(guó)對(duì)于頁(yè)巖氣開采的研究起步較晚，相關(guān)技術(shù)不夠成熟，在實(shí)際工作中存在不少問題，影響了頁(yè)巖氣開采效率的提高。對(duì)此，相關(guān)部門應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)于頁(yè)巖氣水平井鉆井液技術(shù)的研究和應(yīng)用，對(duì)操作環(huán)節(jié)存在的技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行解決，通過合理選用鉆井液技術(shù)的方式，提升頁(yè)巖氣水平井鉆井工作的質(zhì)量和安全，為頁(yè)巖氣的開發(fā)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1 重慶頁(yè)巖氣開發(fā)現(xiàn)狀

重慶地區(qū)有著十分豐富的頁(yè)巖氣資源，開發(fā)潛力巨大，而通過對(duì)頁(yè)巖氣的開發(fā)和利用，能夠很好地滿足我國(guó)日漸增長(zhǎng)的能源需求，也可以對(duì)現(xiàn)有的能源結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)于提高能源利用效率、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排等有著積極意義。重慶市在開發(fā)頁(yè)巖氣資源的過程中，將國(guó)家能源安全戰(zhàn)略作為了思想引領(lǐng)，以能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整為目標(biāo)，通過實(shí)施五大功能區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略的方式，依托自身頁(yè)巖氣資源優(yōu)勢(shì)，對(duì)市內(nèi)市外要素進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)了頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)的集群化發(fā)展，也使得重慶地區(qū)成為了全國(guó)范圍內(nèi)頁(yè)巖氣開發(fā)和利用的先進(jìn)地區(qū)，為其他地區(qū)頁(yè)巖氣的開發(fā)提供了示范和參考[1]。

2 頁(yè)巖氣水平井鉆井液技術(shù)的難點(diǎn)

2.1井壁穩(wěn)定性

頁(yè)巖氣水平井鉆井液技術(shù)應(yīng)用中存在的常見技術(shù)難點(diǎn)之一，就是井壁的穩(wěn)定性問題。結(jié)合實(shí)際操作情況分析，在鉆井作業(yè)環(huán)節(jié)，鉆井液通過的地層如果存在裂縫或者相對(duì)薄弱，則頁(yè)巖本身受到的壓力及強(qiáng)度會(huì)在鉆井液的影響下出現(xiàn)一定變化，導(dǎo)致井壁穩(wěn)定性下降。分析原因，一是應(yīng)該鉆井液和頁(yè)巖在井體縫隙壓力的影響下，會(huì)產(chǎn)生一定的作用力，使得地層中存在明顯的液體流入現(xiàn)象，激發(fā)頁(yè)巖氣中黏土礦物與水的反應(yīng)，發(fā)生膨脹的情況，這種情況帶來(lái)的直接結(jié)果是張力的增大，并導(dǎo)致井壁穩(wěn)定性的變化;二是頁(yè)巖本身具備較低的滲透性，當(dāng)濾液進(jìn)入到頁(yè)巖氣中時(shí)，滲透的速度較慢，而通常來(lái)講，想要真正實(shí)現(xiàn)井壁孔隙壓力與鉆井液壓力的平衡，需要經(jīng)過數(shù)天乃至更長(zhǎng)的時(shí)間，但是在這個(gè)過程中，鉆井液液柱壓力的支撐效果會(huì)不斷下降，井壁的穩(wěn)定性也難以有效提升。

2.2巖屑清除

鉆井作業(yè)中，對(duì)于水平井造斜區(qū)域，傾斜程度的變化較為明顯，這也導(dǎo)致了井眼的清潔難度較大，而頁(yè)巖也會(huì)在重力的作用下，出現(xiàn)坍塌等問題，進(jìn)一步阻礙井眼清潔工作的順利實(shí)施。小井眼中的空間間隙較小，內(nèi)部泵體壓力巨大，在低排量的情況下，很容易出現(xiàn)各種各樣的問題，引發(fā)巖屑床的現(xiàn)象，增大鉆井環(huán)節(jié)的摩擦阻力。對(duì)此，鉆井液必須具備良好的攜巖能力，同時(shí)也需要具備可靠的流變性能和清潔性能，這樣才能保證鉆井作業(yè)質(zhì)量和效果的提高[2]。

2.3高摩阻高扭矩

在針對(duì)淺層大位移巖層進(jìn)行鉆井作業(yè)時(shí)，鉆井定向段產(chǎn)生的的傾斜度較高，在作業(yè)過程中可能出現(xiàn)“小臺(tái)階”的問題，影響測(cè)量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，同時(shí)也會(huì)對(duì)鍵槽產(chǎn)生負(fù)面影響。在實(shí)施鉆孔作業(yè)的過程中，使用的鉆井工具會(huì)在定向槽內(nèi)向下鉆進(jìn)，井壁四周和鉆具間會(huì)產(chǎn)生摩擦力，伴隨著摩擦力的增大，鉆頭的扭矩也會(huì)變大，受此影響，鉆井液必須具備良好的潤(rùn)滑效果，對(duì)高摩阻和高扭矩進(jìn)行抵銷，以保證鉆井作業(yè)的質(zhì)量及安全。鉆井作業(yè)過程中，外部摩擦阻力會(huì)導(dǎo)致鉆井連接卡頓的問題，需要提高鉆井液的使用效果[3]。

3 頁(yè)巖氣水平井鉆井液技術(shù)的選用原則

3.1適用性

在選擇頁(yè)巖氣水平井鉆井液技術(shù)的過程中，應(yīng)該結(jié)合地質(zhì)條件，保證技術(shù)選擇的適用性，將技術(shù)所具備的優(yōu)勢(shì)和價(jià)值充分發(fā)揮出來(lái)。對(duì)于低滲透性頁(yè)巖，若鉆井液活度低于空氣液體活度，則孔隙中的液體會(huì)在滲透回流作用下，達(dá)到相對(duì)平衡，水利的流動(dòng)減緩了水化速度，空氣壓力會(huì)有所升高，地層強(qiáng)度以及井壁附近的有效應(yīng)力也會(huì)得到提升。借助相應(yīng)的處理措施，井眼本身的強(qiáng)度和穩(wěn)定性可以得到顯著提升，再運(yùn)用高礦化度聚合物鉆井液或者氯化鈣鉆井液來(lái)進(jìn)一步降低鉆井液本身的活性，就可以很好的控制巖層和鉆井液之間存在的相互作用力。也可以選擇含有適量甲酸鉀氯化鈣及氯離子的鹽溶液，借助頁(yè)巖本身較低的脫水空氣壓力和井壁區(qū)域的化學(xué)變化，提升鉆井作業(yè)的質(zhì)量和安全。對(duì)于發(fā)育程度較大的頁(yè)巖，可以使用封堵劑進(jìn)行必要的封堵操作。原始地層條件下，一旦出現(xiàn)壓力問題，容易在影響區(qū)域范圍內(nèi)，形成破碎頁(yè)巖，即便選擇低活度的水鉆井液，也無(wú)法保證井眼穩(wěn)定。針對(duì)這樣的問題，可以提高鉆井液的粘稠度，也可以借助密封處理，確保滲透回流間的有效作用，降低頁(yè)巖滲透率，就水體傳導(dǎo)率進(jìn)行控制。例如，可以選擇甲基葡萄糖或氯化鈣，以及部分高濃度低相對(duì)分子量的聚合物，降低鉆孔內(nèi)的水體傳導(dǎo)率，也可以借助封堵劑對(duì)頁(yè)巖空隙進(jìn)行封堵，形成滲透率組合，保證頁(yè)巖的穩(wěn)定[4]。

3.2合理性

在對(duì)鉆井液技術(shù)進(jìn)行選用的過程中，應(yīng)該堅(jiān)持合理性的基本原則，對(duì)油基和水基鉆井液進(jìn)行合理選用。油基鉆井液能夠提升水濕性頁(yè)巖的毛細(xì)管壓力，預(yù)防鉆井液對(duì)頁(yè)巖的不良侵蝕，借助油基或者合成基鉆井液，能夠?qū)︺@井過程中出現(xiàn)的井壁不穩(wěn)的問題進(jìn)行解決。在對(duì)頁(yè)巖氣水平井穩(wěn)定性進(jìn)行處理時(shí)，油基鉆井液體系是比較有效的處理方法之一，其本身在潤(rùn)滑、防卡和鉆進(jìn)中有著良好的使用效果。通過深入的研究，乳化鉆井液作為油基鉆井液的一種，被廣泛的應(yīng)用在頁(yè)巖氣水平井鉆進(jìn)作業(yè)過程中，能夠防范鉆井事故，保證鉆井作業(yè)的順利實(shí)施，提升鉆井作業(yè)的安全性，也可以使得鉆井液體系達(dá)到合成鉆井液的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，具備經(jīng)濟(jì)適用的特點(diǎn)。將乳化鉆井液應(yīng)用到頁(yè)巖氣水平井鉆探作業(yè)環(huán)節(jié)，能夠達(dá)到預(yù)期的施工效果。

3.3穩(wěn)定性

水基鉆井液的應(yīng)用能夠提高井壁穩(wěn)定性和警惕的抑制性，通過降低鉆井液濾液濃度的方式，可以保證頁(yè)巖穩(wěn)定，而不管是哪一種頁(yè)巖條件，都可以通過鉆孔封堵的方式來(lái)降低鉆井液在鉆孔中的滲透率。對(duì)于低活度水基鉆井液的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)裂縫頁(yè)巖的有效處理，不過在后續(xù)作業(yè)環(huán)節(jié)需要進(jìn)行相應(yīng)的強(qiáng)化和封堵。頁(yè)巖氣水平井鉆井液技術(shù)選用中，需要提高鉆井液的潤(rùn)滑度，降低鉆井過程中的摩阻，強(qiáng)化鉆井液的保護(hù)能力[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，對(duì)頁(yè)巖氣水平井鉆井液技術(shù)難點(diǎn)和選用原則進(jìn)行研究，可以促進(jìn)頁(yè)巖氣水平井鉆井液技術(shù)使用效果的提高，滿足頁(yè)巖氣勘探看法的現(xiàn)實(shí)需求。對(duì)于相關(guān)工作人員而言，需要對(duì)工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，依照實(shí)際情況來(lái)對(duì)頁(yè)巖氣水平井鉆井液技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，滿足整體施工要求，促進(jìn)鉆井液使用效率的提高。

參考文獻(xiàn)：

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[2]吳雄軍，趙琳，林永學(xué)，等.頁(yè)巖水平井環(huán)保型多硅基水基鉆井液技術(shù)[J].石油與天然氣化工，2021，50（02）：72-76.

[3]李祜先.頁(yè)巖氣水平井鉆井液技術(shù)的難點(diǎn)及選用原則分析[J].當(dāng)代化工研究，2020，（19）：20-21.

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[5]蓋靖安，王震宇，杜平，等.哈薩克斯坦肯基亞克油田鹽下水平井鉆井液技術(shù)[J].石化技術(shù)，2020，27（06）：88-89.

作者簡(jiǎn)介：武虎彪，1986-08，男，漢，陜西咸陽(yáng)人，本科，中級(jí)工程師，研究方向：石油工程與鉆井液。