頁(yè)巖氣水平井鉆井液技術(shù)的難點(diǎn)及其選用原則研究

陳晨

摘要：隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，頁(yè)巖氣已成為目前非常重要的潛在能源。雖然它以多種形式存在，但其主要形式應(yīng)為甲烷形式的天然氣。頁(yè)巖氣在利用過(guò)程中，以其高效、清潔的優(yōu)點(diǎn)受到人們的青睞。同時(shí)，氣層與常規(guī)能源也存在一定的差異。這些差異的存在對(duì)氣流阻力和透氣性都有影響，因此頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)難度很大。

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

引言

頁(yè)巖氣是我國(guó)的稀有資源，屬于天然氣。在實(shí)際開(kāi)采過(guò)程中，由于后期對(duì)頁(yè)巖氣勘探的研究和開(kāi)發(fā)，在實(shí)際操作中受到一定的限制，導(dǎo)致實(shí)際開(kāi)發(fā)工作不能順利進(jìn)行，因此，對(duì)于頁(yè)巖氣開(kāi)采水平的改善應(yīng)從水平井鉆井技術(shù)特點(diǎn)和難點(diǎn)來(lái)進(jìn)行，結(jié)合鉆井液技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，提高相應(yīng)技術(shù)的有效開(kāi)發(fā)，促進(jìn)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的順利實(shí)施。

1鉆井液設(shè)計(jì)原則

在頁(yè)巖氣水平井鉆井過(guò)程中存在井壁失穩(wěn)、清孔難度大、鉆具摩阻大等問(wèn)題，因此用于頁(yè)巖氣鉆井的鉆井液體系必須具有良好的乳化穩(wěn)定性和較強(qiáng)的隨鉆封堵性能和良好的潤(rùn)滑性能，應(yīng)根據(jù)以下設(shè)計(jì)原則進(jìn)行設(shè)計(jì)：

1）所用鉆井液應(yīng)便于快速、安全鉆井，有利于環(huán)境保護(hù)，有利于發(fā)現(xiàn)和保護(hù)氣層，有利于地質(zhì)資料的采集。有利于除油、排油，有利于復(fù)雜情況的預(yù)防和管理。

2）鉆井液必須具有良好的防塌、防漏、保護(hù)氣層等能力。

3）根據(jù)地層壓力系數(shù)和井口控制能力設(shè)計(jì)鉆井液密度。關(guān)鍵是尋找和保護(hù)氣層，實(shí)現(xiàn)近平衡鉆井，同時(shí)做好壓井應(yīng)急準(zhǔn)備。

4）在鉆井過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)井的實(shí)際情況，本著壓力穩(wěn)定、無(wú)泄漏的原則，及時(shí)調(diào)整鉆井液的性能。注意防噴，加強(qiáng)重鉆井液儲(chǔ)備，預(yù)防高壓氣藏，保證鉆井安全高效。

2頁(yè)巖氣水平井鉆井液技術(shù)的難點(diǎn)

2.1關(guān)于井壁穩(wěn)定性的難點(diǎn)

至于井壁的穩(wěn)定性，通常與井眼對(duì)頁(yè)巖的穩(wěn)定性有關(guān)。當(dāng)存在裂縫或薄弱層及底層時(shí)，頁(yè)巖將與鉆井結(jié)合，逐漸改變頁(yè)巖的強(qiáng)度和孔隙間的壓力，最終降低其穩(wěn)定性。如果失穩(wěn)是由孔隙壓力引起的，相互作用也會(huì)影響膨脹力和水化應(yīng)力。濾液存在后，膨脹和張力隨水的狀態(tài)變化而增大，這對(duì)拉伸有影響。如果沒(méi)有膨脹，則相應(yīng)的張力會(huì)相對(duì)減小，這將影響局部收縮和穩(wěn)定。如果頁(yè)巖具有滲透特性，則直接滲透到濾液中，保證鉆井液壓力和孔隙壓力平衡，達(dá)到原有的支護(hù)效果。此外，水化應(yīng)力也有一定的排斥在形式表達(dá)上，并有一定的張力形式影響孔隙之間的壓力增加，因此，一旦它發(fā)展在某種程度上，它可以減少黏結(jié)顆粒的影響，有一個(gè)更大的不穩(wěn)定性。對(duì)于某些質(zhì)量較為低下的層膠或?qū)永戆l(fā)育程度較低的水敏頁(yè)巖，經(jīng)濾液浸沒(méi)后，膠結(jié)作用會(huì)受到破壞。如果裂縫中存在這種頁(yè)巖，也會(huì)破壞力學(xué)平衡，進(jìn)而導(dǎo)致巖石破碎等問(wèn)題。

2.2高摩阻和高扭矩問(wèn)題概述

在淺層大位移井的實(shí)際作業(yè)中，由于定向造斜段實(shí)際傾角較大，在該階段的鉆井作業(yè)中可能會(huì)出現(xiàn)一些小臺(tái)階問(wèn)題，導(dǎo)致實(shí)際數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確，影響到鍵槽。就水平段的實(shí)際施工而言，當(dāng)鉆具在定向和滑向井底鉆進(jìn)時(shí)，周?chē)木谂c鉆具之間會(huì)產(chǎn)生一定的摩擦現(xiàn)象，而由于兩者之間的摩擦是對(duì)鉆具的總成沖擊，導(dǎo)致在鉆進(jìn)過(guò)程中產(chǎn)生實(shí)際扭矩過(guò)大，在這種情況下，實(shí)際的鉆井液潤(rùn)滑效果要求較高，避免了鉆井過(guò)程中過(guò)度的摩擦阻力。此外，由于經(jīng)驗(yàn)表明，水平井的經(jīng)驗(yàn)曲率越大，套管本身的重力越小，水平段較長(zhǎng)，實(shí)際綜合因素如摩擦阻力的影響越大，導(dǎo)致在實(shí)際工藝設(shè)定下，粘連與卡頓的情況極易發(fā)生，所以在實(shí)際鉆井過(guò)程中，鉆井液實(shí)際操作效果要求很高。

2.3清除巖屑方面的難點(diǎn)

在水平井偏斜段實(shí)施過(guò)程中，井眼偏斜往往出現(xiàn)很大的變化，對(duì)井眼處理有影響，而水平段，巖屑重力與頁(yè)巖塔直接受到影響，會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，使井眼不干凈，特別是小井眼泵壓較高，較小的空間等，導(dǎo)致位移有限。然后在施工過(guò)程中出現(xiàn)巖屑床，大大增加了摩擦力和扭矩。在這種情況下，工作人員將提高清砂能力，提高鉆井液的流變性。鑒于地層情況，在保證井壁和鉆井液穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，在遇到破碎或膨脹問(wèn)題時(shí)盡可能降低井漏、卡鉆和坍塌情況的發(fā)生率，多從潤(rùn)滑劑性能方面考慮。頁(yè)巖氣儲(chǔ)層巖性一般以非均質(zhì)的泥頁(yè)巖為主，且有粉砂巖夾層。

3頁(yè)巖氣水平井鉆井液技術(shù)的選用原則

為保證頁(yè)巖氣水平井施工過(guò)程中鉆井液的最大有效性，根據(jù)實(shí)際需要選擇鉆井液應(yīng)遵循以下原則：

首先，當(dāng)所選類(lèi)型為水基鉆井液時(shí)，實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖穩(wěn)定性必須降低鉆井液中具流水力，任何形式的頁(yè)巖中，確保保持較高粘度的封堵，并達(dá)到頁(yè)巖低滲透的目的，所需的鉆井液的實(shí)際密封能力，同時(shí)還需要對(duì)鉆井液進(jìn)行密封，有一定的抑制作用，從而能提高井壁的穩(wěn)定性，保證作業(yè)的順利進(jìn)行。

其次，低活性鉆井液適用于低滲透頁(yè)巖。低活度鉆井液可以減弱水相的滲透和回流，從而降低實(shí)際的水力流量，提高鉆井液的封堵效果。

第三，在一般水平頁(yè)巖氣井的開(kāi)發(fā)和勘探中，一般選用的鉆井液需要有一定的潤(rùn)滑作用，對(duì)水平井的儲(chǔ)層造成的損害較小，降低了井壁與鉆具之間的摩擦阻力。通過(guò)大量的實(shí)踐證明，選用抑制性強(qiáng)、無(wú)粘土均等、低固相的鉆井液，能充分發(fā)揮降阻、防卡突和增強(qiáng)潤(rùn)滑作用同時(shí)具備較強(qiáng)的清潔能力與流變性能力，可以對(duì)井眼以及井壁多處達(dá)到巖屑清潔的效果。此外，為了更好地防止鉆井液的侵入，也可以使用油基鉆井液，在一定程度上，毛細(xì)壓力大，因此它具有防卡和潤(rùn)滑作用，提高井壁的穩(wěn)定性。在我國(guó)鉆井液的實(shí)際應(yīng)用中，能滿(mǎn)足上述要求的鉆井液類(lèi)型主要有硅酸鹽、有機(jī)鹽和無(wú)機(jī)鹽、多元醇、鋁基鉆井液和油基鉆井液。因此，在頁(yè)巖氣水平井的實(shí)際開(kāi)發(fā)和勘探工作中，相關(guān)技術(shù)操作人員可根據(jù)頁(yè)巖開(kāi)發(fā)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況選擇合適的鉆井液。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在目前我國(guó)資源儲(chǔ)量中，頁(yè)巖氣是非常寶貴的非常規(guī)能源，巖氣屬于十分珍貴的非常規(guī)能源，當(dāng)前對(duì)頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)與研究工作正在大力進(jìn)行，為確保在實(shí)際開(kāi)發(fā)工作中有效避免經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題，應(yīng)該與實(shí)際的鉆井技術(shù)的使用相結(jié)合，必須對(duì)人員進(jìn)行一些針對(duì)性的難點(diǎn)和關(guān)鍵分析，結(jié)合實(shí)際鉆井技術(shù)的使用，以實(shí)際開(kāi)發(fā)為突破口，對(duì)需要改進(jìn)的頁(yè)巖氣水平井鉆井技術(shù)的使用水平進(jìn)行了分析調(diào)整，保證頁(yè)巖氣開(kāi)采工作的順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)

[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（4）.

[2]何斌.頁(yè)巖氣水平井鉆井液技術(shù)的難點(diǎn)及選用原則[J].化工管理，2016（2）.

[3]唐安雙.頁(yè)巖氣水平井鉆井技術(shù)研究與應(yīng)用[D].西安：西安石油大學(xué)，2013.

[4]艾軍，張金成，藏艷彬，等.涪陵頁(yè)巖氣田鉆井關(guān)鍵技術(shù)葉石油鉆探技術(shù)，2014（5）：9-15.

（作者單位：中海油服油田化學(xué)事業(yè)部塘沽作業(yè)公司）