頁(yè)巖氣水平井鉆井技術(shù)分析

■謝鍇

（中石化中原石油工程有限公司鉆井二公司河南濮陽(yáng)457001）

頁(yè)巖氣水平井鉆井技術(shù)分析

■謝鍇

（中石化中原石油工程有限公司鉆井二公司河南濮陽(yáng)457001）

伴隨著低碳能源的浪潮，水平鉆井技術(shù)被運(yùn)用于各種新能源的開采工作之中，因此下文將從頁(yè)巖氣的開采出發(fā)，深入研究頁(yè)巖氣水平鉆井技術(shù)，以供相關(guān)從業(yè)人員借鑒學(xué)習(xí)。

新能源頁(yè)巖氣開采水平井鉆井技術(shù)研究

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，對(duì)資源的運(yùn)用也隨之增加，減少碳的排放成為我國(guó)環(huán)境的一大問(wèn)題。頁(yè)巖氣作為我國(guó)常見的天然氣資源，具有價(jià)格低廉、穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛的運(yùn)用于我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)當(dāng)中。但頁(yè)巖氣的開采方面卻存在著一些問(wèn)題，始終困擾著相關(guān)工作人員。

1　頁(yè)巖氣水平井鉆井技術(shù)研究現(xiàn)狀

相比發(fā)達(dá)國(guó)家頁(yè)巖氣開采，我國(guó)的頁(yè)巖氣資源開發(fā)歷史比較短，在很多方面都不夠成熟，特別在水平井鉆井技術(shù)方面，還存在著許多問(wèn)題，但相比其他頁(yè)巖氣開采技術(shù)，水平井鉆井技術(shù)的開采速度更快，開采頁(yè)巖氣的效率更高，能給相關(guān)企業(yè)帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)效益，這就是為什么在頁(yè)巖氣采集上，水平井鉆井技術(shù)受到各大能源企業(yè)青睞的原因之一，同時(shí)由于頁(yè)巖的裂縫比較大，用其他開采技術(shù)的危險(xiǎn)系數(shù)大，因此選擇水平井鉆井技術(shù)還有施工穩(wěn)定性方面的考慮。早在上世紀(jì)九十年代，我國(guó)就對(duì)頁(yè)巖氣開展了前期的開發(fā)研究，指導(dǎo)我國(guó)進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，頁(yè)巖氣才真正作為新能源開發(fā)目標(biāo)開始了前期的基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，2010年前后，我國(guó)徹底進(jìn)入了頁(yè)巖氣開采使用實(shí)踐，并且給與我國(guó)的頁(yè)巖氣水平井鉆井開發(fā)提供了理論的基礎(chǔ)。

2　頁(yè)巖汽水平井鉆井技術(shù)難點(diǎn)

2.1井壁穩(wěn)定性差

我國(guó)頁(yè)巖氣水平井鉆井技術(shù)相比外國(guó)的頁(yè)巖氣水平井鉆井技術(shù)來(lái)講，還有一些客觀的差距，主要原因在于我國(guó)國(guó)土幅員遼闊，地形更是呈現(xiàn)多樣化的趨勢(shì)，造成了開展頁(yè)巖氣水平井鉆井技術(shù)時(shí)，會(huì)遇到許多問(wèn)題，而這些問(wèn)題是沒有以前的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒的，這考驗(yàn)了我國(guó)頁(yè)巖氣開采施工人員的智慧。首先，由于頁(yè)巖氣的特性，頁(yè)巖地層具有膨脹性好、膠質(zhì)較差的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)導(dǎo)致頁(yè)巖氣開采時(shí)井壁的穩(wěn)定性差，具有一定的施工開采的安全問(wèn)題，甚至?xí)斐删薮蟮慕?jīng)濟(jì)損失。據(jù)研究表明，頁(yè)巖遇水的穩(wěn)定性較差，可能會(huì)出現(xiàn)膨脹，鉆井液泄漏的情況，甚至?xí)?dǎo)致頁(yè)巖井施工地點(diǎn)的坍塌，給施工人員的生命安全造成一定的威脅。

2.2井眼軌跡控制困難

由于頁(yè)巖氣特殊的物理性質(zhì)，導(dǎo)致頁(yè)巖氣的開采存在一定的難度，主要表現(xiàn)為頁(yè)巖地層井壁穩(wěn)定性差，這會(huì)嚴(yán)重的影響到井眼軌跡的施工控制，還有可能造成施工地點(diǎn)的坍塌現(xiàn)象，給施工的安全管理帶來(lái)一定的麻煩。［1］頁(yè)巖的開采面傾斜度大，會(huì)給井眼軌跡的設(shè)計(jì)上造成一定的難題，主要表現(xiàn)在定向工具安放比較難以調(diào)節(jié)，最終會(huì)影響頁(yè)巖氣的精確施工，給頁(yè)巖氣水平井鉆井技術(shù)的開采造成一定的影響。頁(yè)巖氣的鉆頭對(duì)定向施工的干擾比較大，容易造成巖壁的破裂情況，甚至?xí)绊懙綆r壁的施工。

2.3摩阻和扭矩大

摩阻和扭矩的施工主要體現(xiàn)在頁(yè)巖水平井鉆井的應(yīng)用上，由于地下的壓力較大，容易造成巖壁的破壞，因此增加水平井鉆井技術(shù)的摩擦力對(duì)頁(yè)巖氣開采有著十分重要的作用，并且摩阻與施工難度是呈線性上升的趨勢(shì)的，因此為了增加頁(yè)巖氣水平井鉆井技術(shù)的穩(wěn)定性，提高鉆頭扭矩的承重性是提高我國(guó)頁(yè)巖氣開采施工難度的有效措施。［2］在具體頁(yè)巖氣具體的開采工作中，鉆柱的軸向壓力是呈現(xiàn)撥弦的形狀，因此摩阻與扭矩增大，可能是井下的鉆具受壓導(dǎo)致的，可以適當(dāng)?shù)母纳沏@具的荷載值來(lái)增加巖壁的穩(wěn)定性。

2.4淺層氣活躍

淺層氣活躍也會(huì)給頁(yè)巖氣的開采工作帶來(lái)嚴(yán)重的影響，主要表現(xiàn)在當(dāng)頁(yè)巖層的空隙壓力過(guò)大時(shí)，會(huì)造成井侵的現(xiàn)象，給頁(yè)巖水平井鉆井技術(shù)造成不利的影響，淺層氣最常見的影響是讓頁(yè)巖氣產(chǎn)生溢流現(xiàn)象，造成地下的井噴現(xiàn)象，給頁(yè)巖氣開采的施工造成不可估量的損失，因此相關(guān)工作人員需要對(duì)淺層氣的活躍重視起來(lái)，深入的研究淺層氣井涌或者井噴現(xiàn)象的原因，提高頁(yè)巖氣水平井鉆井技術(shù)的施工工藝以及抗風(fēng)險(xiǎn)能力。

3　頁(yè)巖氣水平井鉆井技術(shù)的研究

3.1旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)

由于上述的一些難點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)被廣泛的應(yīng)用與頁(yè)巖氣開采工作當(dāng)中，因?yàn)樾D(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)具有經(jīng)濟(jì)性與穩(wěn)定性，因此是如今頁(yè)巖氣水平井鉆井技術(shù)常運(yùn)用到的一個(gè)技術(shù)。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)針對(duì)水平井鉆井技術(shù)的井眼軌跡難于控制的特點(diǎn)，利用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向作用來(lái)減少摩擦阻力，提高水平井鉆井的鉆速，從而提高頁(yè)巖氣開采的效率，是我國(guó)新能源企業(yè)常用到的一個(gè)開采手段。相比其他頁(yè)巖氣水平井鉆井技術(shù)，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)還具有自動(dòng)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)，頁(yè)巖氣的施工作業(yè)更具科學(xué)性與準(zhǔn)確性，保證井深軌跡平滑而且容易控制。［3］

3.2控壓或欠平衡鉆井技術(shù)

在肉眼所見的井段，因?yàn)轫?yè)巖氣的開采難度較小，井段壓力較小，因此在水平井鉆井過(guò)程當(dāng)中，不需要考慮太多的技術(shù)因素。但隨著鉆頭的深入，會(huì)出現(xiàn)井段雨水膨脹的現(xiàn)象，此時(shí)如果繼續(xù)鉆井開采，會(huì)導(dǎo)致施工地點(diǎn)坍塌的現(xiàn)象，因此控壓鉆井技術(shù)就顯得十分必要，相比傳統(tǒng)的開采鉆井技術(shù)，欠平衡鉆井技術(shù)的區(qū)別在于欠平衡鉆井的“持壓作用”。在相同的情況，欠平衡鉆井可以承受更多的施工滲透性的壓力，減少頁(yè)巖氣開采的鉆速，延長(zhǎng)鉆頭的壽命，給新能源企業(yè)帶來(lái)實(shí)際的經(jīng)濟(jì)效益。

3.3油基鉆井液技術(shù)

油基鉆井液技術(shù)主要針對(duì)頁(yè)巖開采的特性，對(duì)頁(yè)巖具有穩(wěn)固的作用。油基鉆井液技術(shù)的應(yīng)用可以有效提高巖壁的防滲性、抗高溫性。油基鉆井液技術(shù)具有一定的施工原則，因?yàn)橛突@井液技術(shù)的施工難度較大，但因?yàn)橛突@井液的功能較為強(qiáng)大，可以用來(lái)穩(wěn)固工程，清潔巖石碎屑等特征因此被廣泛的適用于頁(yè)巖氣的開采施工過(guò)程之中，不過(guò)也要考慮油基鉆井液的活性特征，進(jìn)行正確使用。

4　結(jié)語(yǔ)

綜上所述，研究頁(yè)巖氣水平井鉆井技術(shù)對(duì)我國(guó)新能源的開采問(wèn)題具有重大意義，比如頁(yè)巖的防滲性比較差，容易造成頁(yè)巖的膨脹化，給水平井鉆井的施工造成一定的問(wèn)題，因此在研究頁(yè)巖氣水平井鉆井技術(shù)的時(shí)候，不能忽略頁(yè)巖氣開采的一些難題，結(jié)合頁(yè)巖氣開采的特點(diǎn)，對(duì)水平井鉆井技術(shù)深入的研究探討，借此給相關(guān)從業(yè)人員一些寶貴的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。

［1］王中華.頁(yè)巖氣水平井鉆井液技術(shù)的難點(diǎn)及選用原則 ［J］.中外能源，2012，04：43-47.

［2］劉偉，伍賢柱，韓烈祥，謝意，陳煒卿，譚清明，陳東，張宇.水平井鉆井技術(shù)在四川長(zhǎng)寧-威遠(yuǎn)頁(yè)巖氣井的應(yīng)用 ［J］.鉆采工藝，2013，01：114-115.

P5［文獻(xiàn)碼］ B

1000-405X（2016）-8-183-1