页岩油高效开发钻井完井关键技术探析

黄善国

（大庆油田页岩油勘探开发指挥部，黑龙江大庆163000）

页岩油是一种渗透率极低的暗色泥页岩与泥质粉砂岩夹层中的石油，随着最近科技的不断进步，钻井完井技术的不断创新，国际上页岩油的产量不断增加，对世界能源的格局有着很大的影响。页岩油钻井完井技术涉及的内容比较多，是促进页岩油开发效率和经济效益提升的重要措施，本文主要阐述了页岩油的含义与基本特征，对页岩油高效开发钻井完井关键技术进行分析研究，明确了我国页岩油钻井完井技术的发展方向。

1 页岩油的含义与基本特征

页岩油主要储存在裂缝、孔隙空间中，是一种从有机质页岩地层中开采出来的原油，页岩油有着特低渗透、连续型油藏、特低孔、无运移等特点，页岩油的生产周期比较长，油质较轻、储层致密、热演化程度较高，我国的页岩油与国外页岩油存在一定的差异，陆相沉积比较明显。

2 页岩油高效开发钻井完井关键技术

2.1 储层甜点评价与识别技术

（1）储层甜点评价指标。页岩油经济开发中的两个重要因素就是工程甜点及地质甜点，地质甜点主要指的就是对经济开发区域或者层段使用水力压裂增产措施，对地质甜点产生影响因素较多，主要为孔隙度、地层厚度、有机质含量、矿物成分、含油饱和度等。工程甜点和水力压裂的成功有着密切的关系，对工程甜点产生影响的因素也比较多，主要包括岩石强度、泊松比、地应力方向大小、岩石杨氏模量、天然裂缝密度等。

Score三元相图泥页岩分类方法是由Schlumberg⁃er公司建立的，在图上清晰地显示出页岩区块的工程甜点和地质甜点，经过我们对影像页岩地质甜点和工程甜点的因素及矿物进行分析研究，对水平井眼轨迹做出适当的调整，对储层压裂层段进行优选。

（2）储层甜点识别技术。最初我们对页岩油进行开发勘探时，预测页岩油甜点主要参考的是地震资料，同时结合元素测井、多极子阵列声波测井、油基钻井液侧向测井及核磁共振测井技术等。Baker Hughes公司开发研究的油藏地质导向技术，可以对井眼周围半径60m以外的地下岩层和流体界面利用深部定向电阻率测量仪随钻识别出储层特性，保障了油井导向与着陆的更加准确，避免钻井时出现安全隐患。Schlumberger公司研究开发的随钻成像技术，能够对地层层序及地层倾斜特征高分辨率的获取及分析，评价孔隙结构，定量分析薄层，根据裂缝特征进行地质建模，裂缝分辨率达到了1cm，对复杂裂缝网络条件的井眼轨迹优化更加方便，单井产量有所提升。Schlumberger公司研究和开发的核磁共振测井仪器在非常规储层的开发中比较适用，低孔隙度地层中，弛豫时间T1和T2能够精准地测量出来，分析出孔隙度分布与流体类型之间的联系，计算出地层条件下的含油体积，对油质储层有效识别。

2.2 长水平段水平井高效钻井技术

（1）丛式“井工厂”立体开发技术。丛式水平井是降低井场占地面积、提高油田开发经济效益的重要技术，一个井场多个储层，有效地提升单个平台的作业井数，井间距缩短，页岩油实现了立体开发，相关钻进设备、水处理系统、钻井液罐的使用，节约了作业资金，作业工作效率在学习曲线的应用下有所提升。根据实际的情况找到油藏横向、纵向上的最优井间距，井组内井数量增加，井间距缩短。

（2）超大规格电驱动钻机。我们通过对井工厂长水平段水平钻井作业中钻机移动系统、高性能钻井泵、钻机排管系统、高功率顶驱系统等的完善和创新，实现了作业效率的提升、生产周期的缩短，长水平井段钻井过程中，超大规模电驱动钻机的使用，促进了套管及钻杆速度的提升，环空流速通过高压泵得到提高，长水平段井眼更加清洁，将额外的动力提供给旋转导向工具，井底压力、泵压、定向工具、机械钻速在自动化控制系统的控制下，准确度更高。

（3）长水平段水平井井眼轨迹控制技术。长水平段水平井钻井过程中，经常出现钻井工具失效，钻井工具一旦失效就会造成生产周期的延误，井眼轨迹的控制过程中将传统的定向工具使用旋转导向工具替代，机械钻速提升，井筒与油藏的接触面积增加。

目前美国页岩油的开采中，大部分使用的都是旋转导向系统，尤其是水平段长度超过3km的水平井，应用十分普遍。钻井施工过程中，近钻头高频测井动态数据实时地传回到地面，工程师根据定向钻井储层随钻侧录井资料，控制旋转导向工具，地质导向在双向闭环控制下，精度更高，造斜段中靶的几率更大，水平段在储层甜点深度窗口内完整穿行。钻柱的摩擦阻力在超长水平段水平井钻井施工中有所增加，想要解决摩擦力的问题，就要对传统的水基钻井液使用油基钻井液替代，油基钻井液与水基钻井液相比，润滑性更好，井壁更加稳定。油基钻井液的成本较高，但是井下故障率降低，综合效益提升。

2.3 物探—地质—工程一体化技术

页岩油单井产量一旦缺少一体化方法的指导，递减的速度就会增加，严重的话单井没有产量。物探—地质—工程一体化技术的主要目标就是采收率的最大化、储量探明、勘探开发油藏的生命周期等，在油藏评价与工程设计中物探、测井、钻井、生产数据都起到了十分重要的作用，主要的特点有以下几个方面：（1）有机结合工程设计与油藏研究，想要提高单井产量、降低建井成本、缩短施工周期、提升勘探开发速度，一体化工程设计与勘探开发是必不可少的；

（2）有机结合前设计和后评估，对单井生产数据综合评估，在新井的设计中不断完善创新，制定持续优化油气藏开发方案；

（3）有机结合区块综合研究和关键井剖析，点面结合，做到局部以及全局的优化工程设计及总体部署。

非常规优质储层的选区、井位部署、生产优化、压裂设计中都离不开工程一体化技术，实现了每个环节之间的无缝连接，主要的步骤分为储层地质模型的建立、压裂模拟、油藏网格模型模拟、微地震监测数据校正裂缝模型等，页岩油区块的整体经济效益得到了显著提升。

3 结束语

我国未来战略接替资源中，页岩油占据着重要的地位，我们需要不断的提高单井产量、降低单井成本，才能实现油田经济效益的不断增长。美国页岩油的开发取得了一定的成绩，对世界能源的格局有着重要的影响，我国页岩油的开发和勘探还处于起步阶段，与世界发达国家相比较还存在一定的差距，需要我们学习国外的先进经验、先进技术，引进先进的设备，不断地提升页岩油高效钻井完井理论知识，降低钻井完井成本投入，根据我国国情的实际情况，开发研究我国自主的页岩油高效钻井完井配套技术，促进我国页岩油勘探开发的可持续发展。