小口徑巖心鉆探技術(shù)在頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井中的應(yīng)用分析

劉 治

(山東省第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 煙臺(tái) 264004)

小口徑巖心鉆探技術(shù)在頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井中的應(yīng)用分析

劉 治

(山東省第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 煙臺(tái) 264004)

通過分析頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井的目的與要求，確定小口徑巖心鉆探技術(shù)在此領(lǐng)域的適用性。從頁巖的物理化學(xué)特征以及頁巖氣氣藏特點(diǎn)著手，開展對小口徑巖心鉆探技術(shù)應(yīng)用于此領(lǐng)域的技術(shù)研究。從設(shè)備的選擇、管理、技術(shù)三個(gè)方面分析此時(shí)小口徑巖心鉆探技術(shù)異于常規(guī)情況的要點(diǎn)控制，以保證頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井實(shí)施的經(jīng)濟(jì)性與安全性，促進(jìn)小口徑巖心鉆探技術(shù)體系的進(jìn)一步完善。

頁巖氣勘查；小口徑鉆探；巖心鉆探；井控

0 引言

頁巖氣是指賦存于富有機(jī)質(zhì)泥頁巖及其夾層中，以吸附和游離狀態(tài)為主要存在方式的非常規(guī)天然氣，成分以甲烷為主，是一種清潔、高效的能源資源[1]。

近幾年，頁巖氣作為新能源成為世界能源研究的熱點(diǎn)之一,其勘探開發(fā)在世界范圍內(nèi)轟轟烈烈的開展。除北美以外國家，我國的勘探與開發(fā)處于世界領(lǐng)先地位。但由于我國頁巖氣勘探開發(fā)起步較晚。目前存在頁巖氣勘探開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)未成熟、市場環(huán)境差，開發(fā)成本與收益懸殊以及政府對頁巖氣開發(fā)的補(bǔ)貼力度與市場準(zhǔn)入的開放程度不夠等諸多問題，造成我國頁巖氣勘探開發(fā)未形成大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化，依然處在起步階段[2]。

該階段，我國頁巖氣勘探開發(fā)依然需要蓄力，除研發(fā)先進(jìn)的鉆采技術(shù)與改善市場環(huán)境外，還應(yīng)進(jìn)一步深入對頁巖氣資源基礎(chǔ)理論的研究，對有利目標(biāo)區(qū)進(jìn)行優(yōu)選及資源量評(píng)價(jià)。而這項(xiàng)工作需要實(shí)施大量的頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井，通過獲取巖心——實(shí)物資料從而獲取有關(guān)的地質(zhì)參數(shù)。

目前，隨著礦業(yè)投資的減少，常規(guī)鉆探工作量的下滑，頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井成為了鉆探市場的主要任務(wù)之一。巖心鉆探施工隊(duì)伍根據(jù)市場需求，也隨之進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)上的調(diào)整。而如何在頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井中安全、經(jīng)濟(jì)、高效地鉆取巖心則是每個(gè)轉(zhuǎn)型隊(duì)伍需要面臨與研究的問題。

1 頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井的特點(diǎn)

1.1 一般要求

頁巖氣調(diào)查井是頁巖氣基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查的一種手段，是以了解富有機(jī)質(zhì)泥頁巖垂向分布、厚度，獲取有機(jī)地化、巖石礦物、含氣性等基本參數(shù)部署為目的的機(jī)械巖心鉆探。深度一般小于2000 m(但目前，一些頁巖氣有利區(qū)域已實(shí)施2000～3000 m鉆井)，完孔直徑>75 mm。幾乎要求全孔取心，目的層巖心采取率達(dá)到85%以上，附有煤炭測井和氣測錄井等。

1.2 小口徑巖心鉆探在頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井實(shí)施過程中的適用性

(1)基于我國頁巖氣勘探開發(fā)的階段。我國頁巖氣勘探開發(fā)還處于起步階段，此階段要求我國對頁巖氣資源進(jìn)一步加強(qiáng)認(rèn)識(shí)，完善全國范圍內(nèi)的系統(tǒng)評(píng)價(jià)與調(diào)查，豐富頁巖氣儲(chǔ)層地質(zhì)理論、優(yōu)化與評(píng)價(jià)頁巖氣有利區(qū)域等。在經(jīng)歷野外地質(zhì)調(diào)查、重磁電頁巖氣物探調(diào)查、二維地震調(diào)查等地表調(diào)查手段后，必須采取以地下取樣的方式進(jìn)行驗(yàn)證。而地下巖心取樣相較于巖屑取樣更具有完整性與保真性，更能準(zhǔn)確地劃分地層與反應(yīng)地下地質(zhì)情況等。通過與井內(nèi)地球物理測井相互印證，得出的科學(xué)數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。

(2)實(shí)施成本較低，經(jīng)濟(jì)效益好。頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井要求配有地球物理測井。目前巖心鉆探對應(yīng)的H口徑，完井直徑可以為95或98 mm，完全滿足測井儀器的下放要求。并且該口徑的繩索取心技術(shù)十分成熟。相對于石油鉆井的提鉆取心，巖心鉆探所投入的設(shè)備、人員、物資相對較少，成本僅為石油鉆井的1/4～1/3。面對國家財(cái)政資金投入有限的困境，選擇巖心鉆探作為地質(zhì)調(diào)查井的實(shí)施手段，也是一種資源最優(yōu)化配置的選擇。

(3)易于實(shí)施施工。相對于石油鉆井工程，小口徑巖心鉆探施工所需要的設(shè)備、管材、工具的外形尺寸、質(zhì)量較小，對場地及道路運(yùn)輸條件的要求較為簡易，幾乎在所有頁巖氣的地質(zhì)調(diào)查范圍均可采用，受地形地貌的影響較小。

(4)獨(dú)特的取心優(yōu)勢。①取心效率高，采取繩索取心技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)取心，減少取心操作時(shí)間與輔助時(shí)間；②取心操作時(shí)間較短，可以滿足一些保真科學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)施要求。

2 小口徑巖心鉆探技術(shù)應(yīng)用于頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井的影響因素

頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井以泥頁巖地層為實(shí)施對象，以發(fā)現(xiàn)、分析頁巖氣資源為目的。因此，在實(shí)施的過程中，應(yīng)在考慮泥頁巖地層特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，分析頁巖氣氣藏特點(diǎn)，帶有預(yù)防性質(zhì)的提出具有針對性的技術(shù)措施與管理模式，以保證施工的安全性與成功率。

2.1 頁巖物理化學(xué)特征的影響

頁巖是一種沉積巖，成分復(fù)雜，除粘土礦物(如高嶺石、蒙脫石、水云母等)外，還含有許多碎屑礦物(如石英、長石、云母等)和自生礦物(如鐵、鋁、錳的氧化物與氫氧化物等)。是由粘土物質(zhì)經(jīng)壓實(shí)作用、脫水作用、重結(jié)晶作用后形成，具有薄頁狀或薄片層狀的節(jié)理。

(1)頁巖表現(xiàn)為脆性易裂碎，抗風(fēng)化能力弱。多數(shù)情況下頁巖的普氏硬度系數(shù)1.5～3，結(jié)構(gòu)比較致密者，其普氏硬度系數(shù)可以達(dá)到4～5，屬于軟巖或中硬巖石。

(2)根據(jù)形成巖石時(shí)沉積情況的不同，頁巖的塑性指數(shù)為5～23，屬于粉土、粉質(zhì)粘土和粘土范圍。

(3)不同的頁巖，其化學(xué)成分指標(biāo)也是不一樣的，自然界存在的頁巖，其化學(xué)成分含量變化也是比較大的。一般情況下，頁巖的SiO2含量在45%～80%，Al2O3含量在12%～25%，F(xiàn)e2O3含量在2%～10%，CaO含量在0.2%～12%，MgO含量在0.1%～5%。

由以上可以分析得知頁巖對小口徑巖心鉆探應(yīng)用的影響有：

(1)頁巖受構(gòu)造影響后，破碎為脆性破碎。

(2)為親水性巖石，屬于軟—中硬地層，吸水后可塑性較強(qiáng)。

(3)巖石表現(xiàn)為各向異性。

根據(jù)巖石可鉆性分級(jí)，頁巖可鉆性為4級(jí)。

2.2 頁巖氣藏的分布及特征的影響

根據(jù)董大忠[3]等的研究成果，我國頁巖氣主要儲(chǔ)存于海相、海陸交互相以及陸相3類有機(jī)質(zhì)泥頁巖。我國三大類型頁巖分布情況及特點(diǎn)參見表1。

通過對不限于以上頁巖氣氣藏資料的收集、整理與研究，分析頁巖氣氣藏對小口徑巖心鉆探施工的影響有如下幾個(gè)方面。

(1)頁巖氣藏是“自生自儲(chǔ)”式氣藏，且儲(chǔ)層為頁巖，巖性脆多天然裂隙發(fā)育。吸附態(tài)與游離態(tài)的頁巖氣往往會(huì)因?yàn)閴毫︶尫诺仍蛱N(yùn)藏于裂隙中。當(dāng)鉆遇此處，頁巖氣會(huì)在儲(chǔ)層破壞時(shí)得以釋放于外界。頁巖氣作為一種非常規(guī)的天然氣，其主要成分是烷烴，此外還有硫化氫、二氧化碳、氮等。其中硫化氫是一種急性劇毒氣體，低濃度時(shí)會(huì)對人體造成傷害，高濃度時(shí)短時(shí)間就可致人死亡。因此，頁巖氣勘探開發(fā)中不僅要防燃防爆炸，還要預(yù)防硫化氫中毒。

表1 我國三大類型頁巖分布情況及特點(diǎn)

(2)頁巖氣藏通常具有異常壓力。一般而言，熱成因的頁巖氣藏一般以高壓為主要特征，而生物成因的頁巖氣藏則一般以低壓為主。而無論高壓與低壓都會(huì)給鉆探施工增加難度，如地層高壓會(huì)引發(fā)井噴事故；異常低壓則會(huì)發(fā)生井漏。

(3)氣藏分布廣泛，地表?xiàng)l件復(fù)雜，地形地貌形態(tài)多樣。施工地點(diǎn)從丘陵到平原，從沙漠到高原，環(huán)境跨度較大。

(4)埋深偏大，以埋深>3500 m為主[4]。

3 小口徑巖心鉆探技術(shù)在頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井實(shí)施過程中可遇問題分析與技術(shù)研究(見表2)

表2 小口徑巖心鉆探技術(shù)在頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井實(shí)施過程中可遇問題分析與技術(shù)研究

4 小口徑巖心鉆探技術(shù)在頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井中的設(shè)備選擇

4.1 鉆機(jī)

在頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井的施工中，以傳統(tǒng)的立軸鉆機(jī)為主。立軸鉆機(jī)在小口徑巖心鉆探中使用多年，設(shè)備已相當(dāng)成熟。不僅具有尺寸小、質(zhì)量輕、可拆卸有利于搬運(yùn)等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，且造價(jià)低、維修方便，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)井深的設(shè)計(jì)，施工的立軸鉆機(jī)以XY-6型以上為主，至少滿足?95 mm口徑可鉆進(jìn)1200 m的生產(chǎn)能力。隨著市場競爭，為應(yīng)對地質(zhì)設(shè)計(jì)加深的可能與提供增值服務(wù)，XY-8型鉆機(jī)的使用比例逐漸增大，近幾年達(dá)到了80%以上。雖然立軸鉆機(jī)在頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井的施工中廣泛應(yīng)用，但是仍然存在一定的使用問題。如根據(jù)地質(zhì)要求與施工設(shè)計(jì)，不可避免的要進(jìn)行大口徑(≥122 mm)大鉆深大間隙的設(shè)計(jì)，以保證鉆孔成孔與固井的要求。立軸鉆機(jī)為地面?zhèn)鲃?dòng)加壓設(shè)置，動(dòng)力傳輸始終有限，且端部傳動(dòng)造成鉆桿自轉(zhuǎn)磨損與受力不勻，較孔底動(dòng)力方式，更加容易發(fā)生斷鉆事故。

此外，在頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井施工中也有采用石油鉆機(jī)的，以此為基礎(chǔ)再根據(jù)繩索取心技術(shù)進(jìn)行機(jī)具的調(diào)整與創(chuàng)新。這雖然解決了鉆探能力不足與規(guī)避了部分?jǐn)嚆@風(fēng)險(xiǎn)，但所需管材、設(shè)備增多，且存在一定的嘗試性，經(jīng)濟(jì)效益較低，施工周期增加了不定性。也較容易受場地與交通條件的限制。

除此之外，國內(nèi)現(xiàn)已研發(fā)出適用于小口徑巖心鉆探與大口徑巖屑鉆探的頂驅(qū)鉆機(jī)，該鉆機(jī)智能化、數(shù)字化和自動(dòng)化程度高，具有現(xiàn)代化的鉆進(jìn)參數(shù)檢測與監(jiān)控系統(tǒng)，已經(jīng)過多個(gè)深孔實(shí)施的驗(yàn)證，將是以后深度地質(zhì)鉆探的首選裝備。

4.2 鉆塔

鉆塔的選擇要綜合考慮以下幾個(gè)方面。

(1)安裝安全、方便。在場地受限的情況下，首先應(yīng)考慮起塔安裝方便的四角型鉆塔；其次根據(jù)施工設(shè)計(jì)情況，選擇四角型鉆塔的類型，如鋼管、角鐵。

(2)承受的荷載能力。在頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井實(shí)施設(shè)計(jì)中要著重考慮吸附卡鉆或埋鉆事故。處理此類事故都需要強(qiáng)力提拔，因此要考慮鉆塔承受荷載的能力。

(3)勞動(dòng)強(qiáng)度與提鉆效率問題。根據(jù)孔深考慮立根的長度，進(jìn)而選擇塔高，以降低勞動(dòng)強(qiáng)度與提高提鉆效率。

(4)基座與井控裝置的配合。目前頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井施工除了采用地?zé)峋@塔外，一般是施工單位根據(jù)鉆塔自行加工基座，形成二層臺(tái)，以滿足防噴器安裝的需要。圖1為華地一井的鉆塔基座現(xiàn)場照片。

圖1 華地一井的鉆塔基座現(xiàn)場照片

4.3 泥漿泵

泥漿泵的選擇要綜合考慮施工過程中的兩種情況。

(1)正常施工過程中，主要考慮沖洗液的流態(tài)，通過泵量與沖洗液性能的結(jié)合，提高清理大巖屑(鉆桿對孔壁擾動(dòng)時(shí)頁巖水化脫落以及擴(kuò)孔時(shí)產(chǎn)生)的能力，增強(qiáng)上返速度。

(2)當(dāng)遇到孔內(nèi)溢流，可能發(fā)生井噴時(shí)，能夠在設(shè)備泵壓允許最大值的范圍內(nèi)，快速泵送高密度、高粘度的重漿，實(shí)施壓井。

綜合考慮以上兩種情況，頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井應(yīng)采用大泵量、高泵壓的泥漿泵。

5 小口徑巖心鉆探在頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井實(shí)施中的要點(diǎn)控制

目前，頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井的施工單位以小口徑固體鉆探隊(duì)伍為主。這些隊(duì)伍在繩索取心方面有著成熟的技術(shù)與豐富的經(jīng)驗(yàn)。但是，頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井不同于普通的固體礦藏的勘探，它兼有著天然氣鉆井施工的風(fēng)險(xiǎn)，尤其是井控與硫化氫氣體預(yù)防方面，是固體鉆探隊(duì)伍所不擅長，甚至是從未接觸的盲點(diǎn)。

因此，在采用小口徑巖心鉆探作為頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井的施工手段時(shí)，施工隊(duì)伍在總結(jié)自身優(yōu)勢的同時(shí)，應(yīng)積極引入石油鉆井工程技術(shù)，通過研究、分析、對比兩種工藝技術(shù)的不同，立足于生產(chǎn)，制定一套適用于頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井實(shí)施的小口徑巖心鉆探生產(chǎn)的管理與技術(shù)措施，進(jìn)而保障工程的安全實(shí)施。

5.1 異于常規(guī)巖心鉆探的管理控制要點(diǎn)

5.1.1 完善HSE管理體系

(1)建立健全各級(jí)HSE管理組織機(jī)構(gòu)、全面識(shí)別HSE危險(xiǎn)源、完善HSE風(fēng)險(xiǎn)防范保障體系和運(yùn)行機(jī)制、制定各項(xiàng)應(yīng)急救援預(yù)案與處理方案。這幾點(diǎn)要著重建設(shè)現(xiàn)場安全管理小組，針對地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)提示及鄰井復(fù)雜與事故分析，制定有關(guān)井涌、井噴、CO2、H2S、火災(zāi)及爆炸、環(huán)境污染、放射性物質(zhì)落井及其他有毒物質(zhì)泄漏等應(yīng)急預(yù)案。

(2)以預(yù)防井噴失控、防頁巖氣火災(zāi)爆炸、防硫化氫中毒為重點(diǎn)，開展安全防范教育、現(xiàn)場安全演練、專項(xiàng)安全檢查，使現(xiàn)場施工人員詳細(xì)了解危害，并熟練掌握自救他救的能力。切實(shí)從人員素質(zhì)上增強(qiáng)鉆井作業(yè)突發(fā)事件的應(yīng)急處置能力。

(3)嚴(yán)格落實(shí)HSE資金的投入與使用，按施工要求配備消防器材、H2S檢測儀、空氣呼吸器、井架逃生裝置等安全防護(hù)用品。嚴(yán)格按照產(chǎn)品的使用說明進(jìn)行維護(hù)、保養(yǎng)、更新，切實(shí)保證安全防護(hù)用品的可靠性。

(4)根據(jù)項(xiàng)目地點(diǎn)的氣候、地形、風(fēng)向等諸多因素，參考《鉆前工程及井場布置技術(shù)》(SY/T 5466—2013)，合理布設(shè)施工現(xiàn)場。確保生活區(qū)處在上風(fēng)向、防噴器與放噴管線的布設(shè)符合安全要求。

5.1.2 質(zhì)量管理

頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井多為科研項(xiàng)目，其實(shí)施質(zhì)量的好壞直接影響科學(xué)成果的準(zhǔn)確性，是驗(yàn)證科學(xué)理論與推斷的關(guān)鍵。

(1)建立人人參與的質(zhì)量管理體系、完善質(zhì)量管理制度、嚴(yán)格落實(shí)崗位質(zhì)量責(zé)任與質(zhì)檢制度、健全經(jīng)濟(jì)獎(jiǎng)懲措施。重點(diǎn)是提高基層施工人員的質(zhì)量意識(shí)，提高其業(yè)務(wù)水平，保證最基礎(chǔ)工作的真實(shí)可靠。

(2)主抓質(zhì)量關(guān)鍵點(diǎn)，制定保證巖心采取率、控制鉆孔軌跡、班報(bào)表填寫、鉆井液配制、固井、油氣層保護(hù)等方面的技術(shù)方案，并確定相關(guān)責(zé)任人與質(zhì)檢人。

5.2 異于常規(guī)巖心鉆探的技術(shù)控制要點(diǎn)

5.2.1 固井技術(shù)

小口徑巖心鉆探在常規(guī)中是不存在固井的。在頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井中應(yīng)用固井技術(shù)，主要目的是配合井控要求，進(jìn)行套管的封固，防止氣體從套管與地層之間的環(huán)空上竄，確保施工的安全性。因此，在固井方面，小口徑巖心鉆探主要參考石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《固井作業(yè)規(guī)程》(SY/T 5374.1—2006)與《固井設(shè)計(jì)規(guī)范》(SY/T 5480—2007)，小口徑巖心鉆探在頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井中固井作業(yè)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

(1)為避免水泥橋的產(chǎn)生，保證水泥環(huán)的強(qiáng)度與界面膠結(jié)性良好，必須保證套管與井眼的環(huán)狀間隙值≥19 mm。經(jīng)過國內(nèi)外實(shí)踐過且符合頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井井身結(jié)構(gòu)的套管與井眼配合比有：?140 mm套管，間隙值在12.7～38.1 mm；?127 mm套管，間隙值在11.1～19.1 mm；?114 mm套管，間隙值在17.5～20.6 mm。

(2)重視固井設(shè)計(jì)。固井設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)應(yīng)從多種信息渠道獲得驗(yàn)證。固井設(shè)計(jì)方案應(yīng)從井身質(zhì)量、井眼穩(wěn)定、井底清潔、鉆井液和水泥漿性能、固井施工等方面全面考慮，確保施工安全和固井質(zhì)量。在小口徑巖心鉆探應(yīng)用于頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井的實(shí)施過程中應(yīng)重點(diǎn)管控固井套管的壁厚、水泥漿的上返高度、固井設(shè)備的選擇、作業(yè)過程的監(jiān)控等。

(3)固井后，應(yīng)進(jìn)行固井質(zhì)量評(píng)價(jià)與套管試壓。

總之，對于小口徑巖心鉆探方法來說，固井技術(shù)是較為陌生的。最好的解決方法應(yīng)該是雇傭?qū)I(yè)的固井隊(duì)伍，并按照石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行實(shí)施。

5.2.2 井控技術(shù)

石油鉆井工程井控技術(shù)經(jīng)過多年的研發(fā)與實(shí)踐已十分成熟，井控設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括井身結(jié)構(gòu)、井控裝備、鉆井液、井控措施等方面。這幾個(gè)因素協(xié)調(diào)統(tǒng)一、關(guān)聯(lián)密切。而小口徑巖心鉆探因以往應(yīng)用領(lǐng)域的原因幾乎沒有井控要求而無井控設(shè)備的研發(fā)。在此，只能選擇可適用于生產(chǎn)的石油鉆井井控裝備，并以此為基礎(chǔ)，根據(jù)地層情況與施工環(huán)境，進(jìn)行井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與井場布置，設(shè)計(jì)井控措施。

(1)根據(jù)地層壓力選擇合理的井控裝置。頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井一般選用壓力級(jí)別為35 MPa的公稱通徑為7in(180 mm)的防噴器，其適用套管直徑為114.3～177.8 mm。此規(guī)格完全適用于小口徑巖心鉆探的施工方法。

(2)參照《鉆井井控裝置組合配套、安裝調(diào)試與維護(hù)》(SY/T 5964—2006)，進(jìn)行安裝、調(diào)試。安裝完畢后一定要進(jìn)行全套設(shè)備的現(xiàn)場試壓。

(3)加強(qiáng)井控設(shè)備的日常檢查，嚴(yán)格按照防噴器等井控裝置的使用說明書進(jìn)行維護(hù)與保養(yǎng)

(4)制定一套適用于小口徑巖心鉆探方法的關(guān)井程序與壓井的技術(shù)措施。

(5)按照井控設(shè)計(jì)，嚴(yán)格儲(chǔ)備用于井控的材料物資，如石灰石、重晶石粉、堵漏材料等。

5.2.3 防硫化氫技術(shù)

(1)在工程設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)提前交底，提醒施工人員注意。另外加強(qiáng)對錄井工作結(jié)果的分析，及時(shí)進(jìn)行地層對比，提出可靠的地層預(yù)警。

(2)井場布置要求鉆井設(shè)備的安放與盛行風(fēng)風(fēng)向一致，場地盡可能空曠，有風(fēng)吹過。必要時(shí)使用風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行一定方向的吹風(fēng)。

(3)施工管材的選用應(yīng)考慮硫化物腐蝕的影響，應(yīng)采用厚壁鉆桿，且要求硬度最大為HRC22。

(4)合理設(shè)定監(jiān)測設(shè)備的警報(bào)值，聲音報(bào)警與燈光報(bào)警應(yīng)滿足整個(gè)井場的警示要求。

(5)加強(qiáng)可能存在硫化氫場所的日常檢查，檢查內(nèi)容為：風(fēng)向標(biāo)、報(bào)警器、檢測儀、空氣呼吸器等。

(6)加強(qiáng)對鉆井液的觀察，提前做好清除硫化氫的處理方案。

5.2.4 鉆井液技術(shù)與油氣層保護(hù)

鉆井液除了滿足護(hù)壁堵漏、冷卻鉆頭、清理孔底等基本性能外，在頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井中還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

(1)據(jù)隨鉆壓力監(jiān)測資料確定合適的鉆井液相對密度，以保證油氣顯示的敏感性、真實(shí)性和活躍性。

(2)落實(shí)油氣層保護(hù)措施，合理選擇泥漿類型及參數(shù)。除特殊原因，不能加入對測、錄井有影響的含有機(jī)物處理劑，嚴(yán)禁加入影響熒光顯示的鉆井液材料；禁止混入原油、成品油及有礙油氣錄井的泥漿材料。如使用，必須處理到符合錄井要求。

(3)盡可能縮短泥漿浸泡時(shí)間及完井作業(yè)時(shí)間，減少鉆井液對油氣層的浸泡及污染。

(4)目的層井段發(fā)生井漏時(shí)，既要提前做好預(yù)防，積極采取防漏措施，又要防止“堵死”產(chǎn)層通道，嚴(yán)禁使用永久性堵漏材料。

(5)鉆井液的選擇，應(yīng)滿足井控要求與硫化氫防護(hù)要求。

(6)在采取一定措施下，可以實(shí)現(xiàn)鉆井液的循環(huán)再利用。

6 結(jié)語

綜上所述，小口徑巖心鉆探方法完全可以滿足頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井的實(shí)施目的與要求。由于頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井具有一定的獨(dú)特性，小口徑巖心鉆探施工方法需要不斷地完善與改進(jìn)，以確保更好的適用性。

下一步的頁巖氣開發(fā)工作將更加具有針對性的勘查，尤其是對有利區(qū)域的進(jìn)一步優(yōu)選以及產(chǎn)能范圍的圈定，此時(shí)的調(diào)查井施工鉆遇頁巖氣的可能性將急劇增大，因此應(yīng)盡快完善與總結(jié)小口徑巖心鉆探在頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井中的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，形成一套科學(xué)、有效、安全的規(guī)程或規(guī)范，指導(dǎo)該領(lǐng)域的發(fā)展，避免較大安全事故的發(fā)生。

面對下行的地質(zhì)經(jīng)濟(jì)，相關(guān)單位應(yīng)站在自身現(xiàn)有的條件下，研究分析如何以最小的成本通過改良技術(shù)或創(chuàng)新思路在頁巖氣地質(zhì)調(diào)查領(lǐng)域中獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益，加強(qiáng)研發(fā)配套的設(shè)備與技術(shù)，由嘗試性施工向科學(xué)化轉(zhuǎn)變。

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ApplicationAnalysisonSmallDiameterCoreDrillingTechnologyinShaleGasGeologicalExplorationWell

LIUZhi

(The Third Geological Team of Shandong Bureau of Geology and Mineral, Yantai Shandong 264004, China)

By analyzing the purpose and requirements of the shale gas geological exploration well, the applicability of small diameter core drilling technology in this field is determined. Proceeding from the physical and chemical characteristics of shale and shale gas reservoir, the technical research on small diameter core drilling technology applied in this field is carried out. The analysis on the main points control is made for small diameter core drilling technology differing from conventional situation processing from equipments selection, management and technology to ensure the economy and safety of shale gas geology exploration well and further improve the small diameter core drilling technology system.

shale gas exploration; small diameter drilling; core drilling; well control

2017-01-20；

2017-07-18

劉治，男，漢族，1987年生，勘查技術(shù)與工程專業(yè)，從事巖心鉆探技術(shù)應(yīng)用與生產(chǎn)管理，山東省煙臺(tái)市芝罘區(qū)機(jī)場路271號(hào)，373273034@qq.com。

P634

B

1672-7428(2017)09-0032-06