頁巖氣水平井鉆井技術(shù)與難點(diǎn)分析

田宇 楊軼 史建 藺濤 閆遼河

摘要：頁巖氣水平井鉆井技術(shù)應(yīng)用受到了地質(zhì)特點(diǎn)的影響，存在著一定難點(diǎn)，為了順利進(jìn)行鉆井施工，需要對(duì)鉆井技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用。本文介紹了頁巖氣井的鉆探的含義，分析了頁巖氣水平井鉆井難點(diǎn)，闡述了水平鉆井技術(shù)在頁巖氣井中的應(yīng)用，提出了加強(qiáng)鉆井技術(shù)效果的措施，使頁巖氣水平井鉆井的進(jìn)行更加順利，為頁巖氣資源開采提供了便捷的條件。

關(guān)鍵詞：水平井鉆井;頁巖氣;難點(diǎn)

引言

頁巖氣作為一種天然氣，是重要的資源，在勘測(cè)中受到了多種因素的影響，開采可能會(huì)遇到問題。由于我國的頁巖氣勘探及開發(fā)還處于發(fā)展過程中，鉆井技術(shù)水平還沒有達(dá)到較高的程度，這使勘測(cè)的進(jìn)行受到了影響。應(yīng)結(jié)合頁巖氣的特點(diǎn)，分析水平井鉆井技術(shù)的應(yīng)用難點(diǎn)，頁巖氣的開采效果，使頁巖氣開發(fā)能夠有效實(shí)現(xiàn)，為我國的能源供應(yīng)帶來幫助。

一、頁巖氣井的鉆探概述

同時(shí)采用壓力控制和鉆井平衡測(cè)量鑿巖的技術(shù)，解決施工中遇到的重大技術(shù)難題。對(duì)于非傳統(tǒng)天然氣資源的頁巖氣來講，我國儲(chǔ)量非常豐厚，但是開發(fā)難度系數(shù)較大，需要進(jìn)行科學(xué)、系統(tǒng)的分析和研究，并采取措施改善井內(nèi)鉆井技術(shù)，解決工作中遇到的各種問題，提高頁巖氣和天然氣的利用率和質(zhì)量，并延長(zhǎng)頁巖氣的使用期限，滿足人們的需求。在開展頁巖氣水平鉆井工作的過程中，一般常用井眼軌跡控制技術(shù)進(jìn)行作業(yè)，并且借助井的地質(zhì)鉆井技術(shù)導(dǎo)向使用，使鉆探過程中的井眼軌跡問題得到了解決，為鉆探工作帶來相應(yīng)的支持。

二、頁巖氣水平井鉆井難點(diǎn)

通過對(duì)某地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造情況進(jìn)行分析，該地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造屬于縱向上孔隙、裂縫發(fā)育，在結(jié)構(gòu)中易產(chǎn)生鉆井口的出口失返或者漏水問題，對(duì)鉆井作業(yè)造成了影響，鉆進(jìn)水平井的過程中可能會(huì)產(chǎn)生更多的問題，導(dǎo)致周期延長(zhǎng)。由于地表的沉巖性比較差，易產(chǎn)生垮塌的問題或者掉塊問題。井壁切向應(yīng)力等多種因素的作用下，水平井以及大斜度井中可能會(huì)出現(xiàn)井壁垮塌的問題。同時(shí)，該地區(qū)的地層構(gòu)造中可鉆性比較差，地層中的夾層較多，對(duì)鉆頭有著較高的要求，一般使用單只鉆頭進(jìn)行施工，避免對(duì)鉆井效果產(chǎn)生不良的影響。此外，頁巖氣藏中的資源回收時(shí)間比較長(zhǎng)，產(chǎn)能較少，應(yīng)對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行有效改善，將頁巖氣水平段的鉆井裝備進(jìn)行完善，使采收的效率提高，同時(shí)能夠降低鉆井作業(yè)的成本，使頁巖氣的開發(fā)效率提升，能夠達(dá)到鉆探的實(shí)際要求，為頁巖氣開發(fā)提供幫助。

三、水平鉆井技術(shù)在頁巖氣井中的應(yīng)用

（一）選擇鉆井液

頁巖氣所處環(huán)境的地質(zhì)條件不相同，鉆井的時(shí)候應(yīng)確保開采坑中井壁的穩(wěn)定性，選擇適合的鉆井液。選擇完鉆井液之后，應(yīng)對(duì)施工的巖石成分開展分析，加入適量的添加液，使鉆井時(shí)候的井壁巖石更加穩(wěn)定。在添加的過程中應(yīng)結(jié)合巖石成分進(jìn)行分析，合理配比，還應(yīng)考慮巖層中的地下水情況。

（二）選擇頁巖氣水平井口

頁巖氣井口的確定需要結(jié)合地質(zhì)情況來進(jìn)行，應(yīng)對(duì)地質(zhì)情況的相關(guān)資料進(jìn)行研究，將地震敏感帶排除，并且采用電磁波勘測(cè)的方式對(duì)地質(zhì)層中的井眼位置進(jìn)行明確。頁巖氣水平井中各個(gè)井眼間存在著相互應(yīng)力，勘測(cè)前可使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行應(yīng)力模擬。井眼之間的相互應(yīng)力需要小于巖層的平均應(yīng)力，頁巖氣水平井的井口大小可根據(jù)巖層的應(yīng)力來確定，還應(yīng)對(duì)水質(zhì)情況進(jìn)行勘測(cè)。

（三）設(shè)計(jì)水平井井壁

設(shè)計(jì)頁巖氣水平井的井壁應(yīng)采用分段的方式，這樣可滿足對(duì)不同的地質(zhì)層采用不同設(shè)計(jì)的需求。在第一段設(shè)計(jì)過程中，需要判斷巖層的表面特點(diǎn)，由于表面的巖石受到了風(fēng)化的影響，呈現(xiàn)出了強(qiáng)度小的特征，在設(shè)計(jì)時(shí)需要將其設(shè)計(jì)成橢圓形，保證井口的強(qiáng)度能夠達(dá)到要求。進(jìn)行第二段設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要分析中部巖層，這部分易產(chǎn)生漏水的情況，造成巖層脆性減弱，可將其設(shè)計(jì)為矩形，還應(yīng)保證安裝部件的位置避開這部分，避免對(duì)鉆井施工造成影響。最后需要設(shè)計(jì)靠近頁巖氣的部分，這部分為多孔洞巖層結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)井壁的時(shí)候需要設(shè)計(jì)成圓形，這樣可使井壁的強(qiáng)度加大。

四、加強(qiáng)鉆井技術(shù)效果的措施

（一）合理選擇勘測(cè)設(shè)備

頁巖氣分布的范圍比較大，在不同地區(qū)中頁巖氣地質(zhì)層的性質(zhì)存在著不同，頁巖氣自身呈氣體狀態(tài)，一般所處的地質(zhì)層具有膨脹以及多孔等特點(diǎn)。結(jié)合頁巖層所處巖石層的情況，在施工中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來安排施工，使施工順利進(jìn)行，同時(shí)能夠避免施工開采坑道產(chǎn)生坍塌問題。頁巖氣所處的地質(zhì)層深度不同，在制定施工方案前，需要開展全面的勘測(cè)工作，使用精度較高的探測(cè)設(shè)備開展勘測(cè)作業(yè)。勘測(cè)設(shè)備相比頁巖氣地質(zhì)層低的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生多余頁巖氣，難以滿足收集的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致浪費(fèi)的情況。反之，會(huì)使開采坑道過深，在缺少頁巖氣存儲(chǔ)的地方進(jìn)行施工會(huì)導(dǎo)致浪費(fèi)的問題，還會(huì)使施工成本增加。需要合理選擇勘測(cè)的設(shè)備，保證勘測(cè)的準(zhǔn)確性，使施工有相應(yīng)的參考依據(jù)。

（二）做好完井操作

在完成了頁巖氣地質(zhì)層水平井施工后，應(yīng)開展完井工序工作，首先應(yīng)是使用具有高強(qiáng)度的碳鋼材質(zhì)的套筒進(jìn)行插入，使其能夠與水泥層之間充分接觸，做好固定處理。通過完井操作可避免頁巖氣水平井在之后產(chǎn)生坑道崩塌的問題。其次，在進(jìn)行施工前，需要對(duì)其所在地的地質(zhì)、水質(zhì)以及巖石成分進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查和了解，之后在水泥中加入凝固成分，使套筒能夠成功打入，并且與水泥、井壁巖石凝固固定。在操作的時(shí)候，易產(chǎn)生套筒打歪或者打斷等問題，在這個(gè)過程中需要對(duì)打樁機(jī)工作進(jìn)行修正，還應(yīng)借助計(jì)算機(jī)來控制柱落下的偏移量，對(duì)其進(jìn)行修正，使操作能夠達(dá)到要求。

五、結(jié)語

頁巖氣水平井鉆井技術(shù)的應(yīng)用具有重要的作用，可使頁巖氣資源開采得到保障，由于不同的地區(qū)地質(zhì)情況不同，受到地質(zhì)條件影響，進(jìn)行施工的時(shí)候可能會(huì)遇到問題，難以保證鉆井技術(shù)的應(yīng)用效果。應(yīng)對(duì)鉆井技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行分析，明確施工的各項(xiàng)要求，合理選擇勘測(cè)設(shè)備，做好完井操作，為水平井鉆井的進(jìn)行提供相應(yīng)的條件。通過有效開展鉆井施工，可使鉆井的過程更加順利，減少問題的產(chǎn)生，進(jìn)而提升施工的效率和質(zhì)量。

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