頁(yè)巖氣水平井鉆井液技術(shù)的難點(diǎn)及選用原則

蘆旭

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，我國(guó)針對(duì)頁(yè)巖氣的勘探開(kāi)發(fā)工作已經(jīng)全面展開(kāi)，就勘探開(kāi)發(fā)實(shí)踐操作而言，頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)主要以叢式水平井和淺層大位移井為主，以滿(mǎn)足頁(yè)巖氣相應(yīng)的成藏特征需求。頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)是一項(xiàng)復(fù)雜、系統(tǒng)的工作，受頁(yè)巖地層發(fā)育復(fù)雜性影響，其在長(zhǎng)水平段鉆井過(guò)程中，容易出現(xiàn)井漏、縮徑、垮塌等問(wèn)題。筆者從頁(yè)巖氣水平鉆井入手，結(jié)合工作實(shí)踐，就其井液技術(shù)難度及解決對(duì)策，發(fā)表幾點(diǎn)看法，以供相關(guān)單位參考。

關(guān)鍵詞：頁(yè)巖氣；水平井；非常規(guī)油氣；井液技術(shù)

頁(yè)巖氣具體是指以多種相態(tài)存在，于泥頁(yè)巖地層中富集的天然氣，其具有生產(chǎn)周期長(zhǎng)、儲(chǔ)量大等特點(diǎn)。我國(guó)對(duì)于頁(yè)巖氣的研究和開(kāi)發(fā)起步相對(duì)較晚，針對(duì)頁(yè)巖氣獨(dú)有的成藏特征，目前頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)以叢式水平井和淺層大位移井兩種布井方式為主，在實(shí)際操作過(guò)程中，受多方面因素影響，較容易發(fā)生井漏、縮徑和垮塌問(wèn)題。因此，從水平井鉆井特點(diǎn)和難點(diǎn)入手，結(jié)合鉆井液技術(shù)實(shí)際需求，探索相應(yīng)技術(shù)優(yōu)化措施，提高井壁穩(wěn)定度、減少摩擦，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 水平鉆井井液技術(shù)常見(jiàn)難點(diǎn)分析

1.1 井壁穩(wěn)定問(wèn)題概述

相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，頁(yè)巖穩(wěn)定性差是頁(yè)巖氣鉆井井眼問(wèn)題的主要成因，約占總問(wèn)題數(shù)量的70.0%左右。就鉆井操作而言，當(dāng)鉆井液穿過(guò)地層裂隙、裂縫以及較弱層面后，在頁(yè)巖及鉆井液相互作用下，頁(yè)巖對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度和孔隙壓力遭到改變，從而對(duì)頁(yè)巖整體的穩(wěn)定性造成相應(yīng)的影響，具體原因如下：一，孔隙壓力影響因素分析?？紫兑后w與頁(yè)巖間的相互作用，會(huì)導(dǎo)致黏土層間膨脹應(yīng)力和水花應(yīng)力的改變。一方面，層理間隙內(nèi)部流入濾液后，頁(yè)巖內(nèi)部黏土礦物與水接觸發(fā)生膨脹，產(chǎn)生膨脹壓力導(dǎo)致張力上升影響井壁穩(wěn)定。另一方面，如相應(yīng)減小水化應(yīng)力，還會(huì)導(dǎo)致張力降低，進(jìn)而導(dǎo)致泥頁(yè)巖收縮問(wèn)題影響穩(wěn)定；二，就具有低滲透性特征的頁(yè)巖地層而言，濾液滲入較為緩慢，通常需要幾天的時(shí)間完成近井壁對(duì)應(yīng)的孔隙壓力與鉆井液壓力的平衡，故而會(huì)喪失部分鉆井液柱壓力的支撐效果。

1.2 高摩阻和高扭矩問(wèn)題概述

就淺層大位移布井而言，鑒于其定向造斜段對(duì)應(yīng)的斜率相對(duì)較高，故而在斜井段滑動(dòng)鉆進(jìn)定向過(guò)程中，容易出現(xiàn)小臺(tái)階問(wèn)題，從而影響相關(guān)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，導(dǎo)致鍵槽問(wèn)題。針對(duì)水平井段而言，在定向滑動(dòng)鉆進(jìn)過(guò)程中，井壁與鉆具間的摩擦作用較大，從而導(dǎo)致鉆進(jìn)過(guò)程中鉆頭扭矩過(guò)大的問(wèn)題，相應(yīng)提高了對(duì)于鉆井液潤(rùn)滑效果的實(shí)際要求，以滿(mǎn)足水平鉆井過(guò)程中實(shí)際的降阻減摩要求。另一方面，受井眼曲率大、套管自身重力小、水平段長(zhǎng)以及摩擦阻力大等因素影響，下套管操作過(guò)程中，較容易出現(xiàn)粘、卡問(wèn)題，也對(duì)鉆井液的潤(rùn)滑效果提出了更高的效果。

1.3 巖屑清除問(wèn)題概述

水平井造斜段普遍具有井斜變化大地特點(diǎn)，井眼清潔較為困難，并且?guī)r屑自身的重力作用以及頁(yè)巖坍塌也會(huì)對(duì)井眼清潔產(chǎn)生一定的影響。另外，小井眼具有的環(huán)空間隙較為狹小，且泵壓力較高，易對(duì)排量造成限制導(dǎo)致巖屑床地產(chǎn)生，最終導(dǎo)致摩擦阻力的進(jìn)一步增加，客觀提高了對(duì)于鉆井液攜巖清砂能力以及流變性的實(shí)際要求。

2 頁(yè)巖氣水平井井液技術(shù)優(yōu)化措施分析

2.1 井壁穩(wěn)定性?xún)?yōu)化措施分析

針對(duì)井壁的穩(wěn)定性問(wèn)題，相關(guān)工作人員可使用化學(xué)方法（封堵和抑制）、環(huán)控壓力控制法以及鉆井液密度控制法進(jìn)行調(diào)整和控制，尤其是使用化學(xué)方法，針對(duì)頁(yè)巖中的水化應(yīng)力進(jìn)行控制，優(yōu)化頁(yè)巖強(qiáng)度和孔隙壓力，在實(shí)際操作中十分必要。首先，針對(duì)具有低滲透性特性的頁(yè)巖而言，操作人員可使用CaCl2鉆井液或高礦化度聚合物鉆井液進(jìn)行操作，以達(dá)到降低鉆井液活性，減少總壓力產(chǎn)生的目的。也可以使用Al3+鹽或KCOOH井液，協(xié)調(diào)井壁范圍內(nèi)的化學(xué)關(guān)系，達(dá)到穩(wěn)定井眼的目的；其次，對(duì)于層理發(fā)育和裂隙性發(fā)育的，具有高滲透性特征的頁(yè)巖，工作人員可使用相應(yīng)的封堵劑進(jìn)行封堵以提高井壁的穩(wěn)定性。

2.2 鉆井液體系選擇概述

就頁(yè)巖氣水平鉆井而言，其可以選擇的井液種類(lèi)眾多，如油基鉆井液、合成基鉆井液、水基鉆井液等等，其挑選原則主要從井壁穩(wěn)定性、防卡、潤(rùn)滑、以及井眼清洗等方面入手。

對(duì)于水基鉆井液來(lái)說(shuō)，控制其井壁穩(wěn)定性的關(guān)鍵措施，在于封堵能力和抑制性控制。從實(shí)際操作的角度分析，操作人員可以通過(guò)減少鉆井液流入的方式，提高頁(yè)巖的整體穩(wěn)定性，同時(shí)也可使用相應(yīng)的化學(xué)試劑控制降低頁(yè)巖地滲透率，以達(dá)到維持井壁穩(wěn)定的目的。

此外，確保井液良好的潤(rùn)滑性、控制降低其內(nèi)部摩擦阻力，也是井液選擇時(shí)關(guān)鍵性的性能要求。無(wú)黏土相或低固相強(qiáng)抑制性鉆井液在潤(rùn)滑性能方面具有突出優(yōu)勢(shì)，可有效防止粘卡問(wèn)題的發(fā)生。鋁基鉆井液、甲基葡萄糖甙鉆井液以及硅酸鹽鉆井液等在潤(rùn)滑性、封堵性以及抑制性綜合性能方面，具有良好的表現(xiàn)。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，頁(yè)巖氣是一種儲(chǔ)量豐富的非常規(guī)能源，目前我國(guó)對(duì)其的研究和開(kāi)發(fā)工作已經(jīng)全面展開(kāi)。從工作實(shí)踐的角度分析，受頁(yè)巖氣獨(dú)特的儲(chǔ)藏特性影響，在實(shí)際開(kāi)發(fā)過(guò)程中，容易出現(xiàn)井漏、縮徑、垮塌等問(wèn)題，影響開(kāi)發(fā)效率和安全。因此，相關(guān)單位需從開(kāi)發(fā)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求入手，綜合考慮潤(rùn)滑性、抑制性、封堵性等鉆井液使用需求，科學(xué)選擇鉆井液及使用技術(shù)，以確保頁(yè)巖氣的順利開(kāi)采。

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