页岩气水平井钻井技术分析

■谢锴

（中石化中原石油工程有限公司钻井二公司河南濮阳457001）

页岩气水平井钻井技术分析

■谢锴

（中石化中原石油工程有限公司钻井二公司河南濮阳457001）

伴随着低碳能源的浪潮，水平钻井技术被运用于各种新能源的开采工作之中，因此下文将从页岩气的开采出发，深入研究页岩气水平钻井技术，以供相关从业人员借鉴学习。

新能源页岩气开采水平井钻井技术研究

随着我国经济的蓬勃发展，对资源的运用也随之增加，减少碳的排放成为我国环境的一大问题。页岩气作为我国常见的天然气资源，具有价格低廉、稳定性好的优点，因此被广泛的运用于我国的经济建设当中。但页岩气的开采方面却存在着一些问题，始终困扰着相关工作人员。

1　页岩气水平井钻井技术研究现状

相比发达国家页岩气开采，我国的页岩气资源开发历史比较短，在很多方面都不够成熟，特别在水平井钻井技术方面，还存在着许多问题，但相比其他页岩气开采技术，水平井钻井技术的开采速度更快，开采页岩气的效率更高，能给相关企业带来更多的经济效益，这就是为什么在页岩气采集上，水平井钻井技术受到各大能源企业青睐的原因之一，同时由于页岩的裂缝比较大，用其他开采技术的危险系数大，因此选择水平井钻井技术还有施工稳定性方面的考虑。早在上世纪九十年代，我国就对页岩气开展了前期的开发研究，指导我国进入二十一世纪以来，页岩气才真正作为新能源开发目标开始了前期的基础设施的建设，2010年前后，我国彻底进入了页岩气开采使用实践，并且给与我国的页岩气水平井钻井开发提供了理论的基础。

2　页岩汽水平井钻井技术难点

2.1井壁稳定性差

我国页岩气水平井钻井技术相比外国的页岩气水平井钻井技术来讲，还有一些客观的差距，主要原因在于我国国土幅员辽阔，地形更是呈现多样化的趋势，造成了开展页岩气水平井钻井技术时，会遇到许多问题，而这些问题是没有以前的经验可以借鉴的，这考验了我国页岩气开采施工人员的智慧。首先，由于页岩气的特性，页岩地层具有膨胀性好、胶质较差的特点，这些特点导致页岩气开采时井壁的稳定性差，具有一定的施工开采的安全问题，甚至会造成巨大的经济损失。据研究表明，页岩遇水的稳定性较差，可能会出现膨胀，钻井液泄漏的情况，甚至会导致页岩井施工地点的坍塌，给施工人员的生命安全造成一定的威胁。

2.2井眼轨迹控制困难

由于页岩气特殊的物理性质，导致页岩气的开采存在一定的难度，主要表现为页岩地层井壁稳定性差，这会严重的影响到井眼轨迹的施工控制，还有可能造成施工地点的坍塌现象，给施工的安全管理带来一定的麻烦。［1］页岩的开采面倾斜度大，会给井眼轨迹的设计上造成一定的难题，主要表现在定向工具安放比较难以调节，最终会影响页岩气的精确施工，给页岩气水平井钻井技术的开采造成一定的影响。页岩气的钻头对定向施工的干扰比较大，容易造成岩壁的破裂情况，甚至会影响到岩壁的施工。

2.3摩阻和扭矩大

摩阻和扭矩的施工主要体现在页岩水平井钻井的应用上，由于地下的压力较大，容易造成岩壁的破坏，因此增加水平井钻井技术的摩擦力对页岩气开采有着十分重要的作用，并且摩阻与施工难度是呈线性上升的趋势的，因此为了增加页岩气水平井钻井技术的稳定性，提高钻头扭矩的承重性是提高我国页岩气开采施工难度的有效措施。［2］在具体页岩气具体的开采工作中，钻柱的轴向压力是呈现拨弦的形状，因此摩阻与扭矩增大，可能是井下的钻具受压导致的，可以适当的改善钻具的荷载值来增加岩壁的稳定性。

2.4浅层气活跃

浅层气活跃也会给页岩气的开采工作带来严重的影响，主要表现在当页岩层的空隙压力过大时，会造成井侵的现象，给页岩水平井钻井技术造成不利的影响，浅层气最常见的影响是让页岩气产生溢流现象，造成地下的井喷现象，给页岩气开采的施工造成不可估量的损失，因此相关工作人员需要对浅层气的活跃重视起来，深入的研究浅层气井涌或者井喷现象的原因，提高页岩气水平井钻井技术的施工工艺以及抗风险能力。

3　页岩气水平井钻井技术的研究

3.1旋转导向技术

由于上述的一些难点，旋转导向技术被广泛的应用与页岩气开采工作当中，因为旋转导向技术具有经济性与稳定性，因此是如今页岩气水平井钻井技术常运用到的一个技术。旋转导向技术针对水平井钻井技术的井眼轨迹难于控制的特点，利用旋转导向作用来减少摩擦阻力，提高水平井钻井的钻速，从而提高页岩气开采的效率，是我国新能源企业常用到的一个开采手段。相比其他页岩气水平井钻井技术，旋转导向技术还具有自动导向钻井系统，页岩气的施工作业更具科学性与准确性，保证井深轨迹平滑而且容易控制。［3］

3.2控压或欠平衡钻井技术

在肉眼所见的井段，因为页岩气的开采难度较小，井段压力较小，因此在水平井钻井过程当中，不需要考虑太多的技术因素。但随着钻头的深入，会出现井段雨水膨胀的现象，此时如果继续钻井开采，会导致施工地点坍塌的现象，因此控压钻井技术就显得十分必要，相比传统的开采钻井技术，欠平衡钻井技术的区别在于欠平衡钻井的“持压作用”。在相同的情况，欠平衡钻井可以承受更多的施工渗透性的压力，减少页岩气开采的钻速，延长钻头的寿命，给新能源企业带来实际的经济效益。

3.3油基钻井液技术

油基钻井液技术主要针对页岩开采的特性，对页岩具有稳固的作用。油基钻井液技术的应用可以有效提高岩壁的防渗性、抗高温性。油基钻井液技术具有一定的施工原则，因为油基钻井液技术的施工难度较大，但因为油基钻井液的功能较为强大，可以用来稳固工程，清洁岩石碎屑等特征因此被广泛的适用于页岩气的开采施工过程之中，不过也要考虑油基钻井液的活性特征，进行正确使用。

4　结语

综上所述，研究页岩气水平井钻井技术对我国新能源的开采问题具有重大意义，比如页岩的防渗性比较差，容易造成页岩的膨胀化，给水平井钻井的施工造成一定的问题，因此在研究页岩气水平井钻井技术的时候，不能忽略页岩气开采的一些难题，结合页岩气开采的特点，对水平井钻井技术深入的研究探讨，借此给相关从业人员一些宝贵的经验教训。

［1］王中华.页岩气水平井钻井液技术的难点及选用原则 ［J］.中外能源，2012，04：43-47.

［2］刘伟，伍贤柱，韩烈祥，谢意，陈炜卿，谭清明，陈东，张宇.水平井钻井技术在四川长宁-威远页岩气井的应用 ［J］.钻采工艺，2013，01：114-115.

P5［文献码］ B

1000-405X（2016）-8-183-1