鄧元洲(四川川慶石油鉆采科技有限公司, 四川 德陽 618300)

頁巖氣“井工廠”鉆井技術(shù)現(xiàn)狀及展望

鄧元洲(四川川慶石油鉆采科技有限公司, 四川 德陽 618300)

近年來，隨著工業(yè)的發(fā)展，我國的頁巖氣勘探開發(fā)力度正不斷加大，而為了提高作業(yè)效率，人們先后研發(fā)出了許多新型鉆井技術(shù)，“井工廠”鉆井技術(shù)就是其中之一。利用“井工廠”鉆井技術(shù)來開發(fā)頁巖氣，不但快速、高效，同時也更加節(jié)省成本和安全可靠。因此，我國目前正在不斷加強對頁巖氣“井工廠”鉆井技術(shù)的研究，以期該技術(shù)能夠在未來發(fā)揮出更大的作用。本文主要探討了頁巖氣“井工廠”鉆井技術(shù)的現(xiàn)狀及展望。

頁巖氣；井工廠；鉆井技術(shù)

頁巖氣的開采比常規(guī)天然氣的壽命和生產(chǎn)周期更長，因此成為了目前世界各國的主要勘探開發(fā)對象。但是，頁巖氣也存在一些不利于開發(fā)的特點，例如儲層低孔、特低滲等。為了提高頁巖氣開發(fā)效率，新型“井工廠”鉆井技術(shù)應(yīng)運而生。該技術(shù)采用了“群式布井、集中施工、流水作業(yè)”的作業(yè)模式，可以有效實現(xiàn)資源整合、遠程控制及統(tǒng)一管理。不過，該技術(shù)對現(xiàn)場管理能力和技術(shù)水平要求較高，我國在這方面尚處于初步發(fā)展階段，還需加強研究和探索。以下筆者就結(jié)合實際來探討頁巖氣“井工廠”鉆井技術(shù)的現(xiàn)狀及展望。

1 頁巖氣“井工廠”鉆井技術(shù)現(xiàn)狀

頁巖氣開發(fā)至今，歷經(jīng)了很多發(fā)展階段，從最開始的直井到水平井、分支井、叢式井，再到現(xiàn)在的“井工廠”，這是一個循序漸進的過程。2002年以前人們開發(fā)頁巖氣所采用的主要手段是直井和水力壓裂技術(shù)，2002年美國率先研發(fā)出了水平井和水力壓裂技術(shù)，使得氣井產(chǎn)量得到了大大提高，隨后為了進一步提高作用效率及減少環(huán)境污染、降低成本，美國又將“井工廠”的理念引入進了頁巖氣開發(fā)當(dāng)中，首次提出建立“井工廠”頁巖氣開發(fā)模式，利用“井工廠”鉆井技術(shù)來進行作業(yè)。時至今日，“井工廠”鉆井技術(shù)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用到了美國致密砂巖氣和頁巖氣開發(fā)、加拿大頁巖油氣開發(fā)以及墨西哥灣、巴西等地的深水油田開發(fā)當(dāng)中。我國的頁巖氣開發(fā)也經(jīng)歷了十幾年的時間，早期的海洋石油鉆井工程由于受制于作業(yè)平臺面積，所以多使用叢式井鉆井技術(shù)，這就是“井工廠”鉆井技術(shù)的雛形。近年來，在我國的頁巖氣等非常規(guī)油氣資源的開發(fā)中，“井工廠”鉆井技術(shù)的應(yīng)用頻率越來越高。中石化于2011年始在勝利油田、鄂爾多斯盆地大牛地氣田等的開發(fā)中開展了“井工廠”作業(yè)模式探索，已經(jīng)取得了一定的成果。2012年中國石油又先后在蘇里格南合作區(qū)、威遠-乏寧頁巖氣示范區(qū)等的開發(fā)中進行了“井工廠”作業(yè)模式實踐，其中應(yīng)用最為廣泛的當(dāng)屬蘇里格南合作區(qū)。目前國內(nèi)外頁巖氣“井工廠”鉆井的關(guān)鍵技術(shù)主要有以下幾種。

(1)整體工廠部署 對“井工廠”進行合理的整體部署是提高各工序作業(yè)效率的基礎(chǔ)?？偨Y(jié)國內(nèi)外的頁巖氣“井工廠”鉆井技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗，可以發(fā)現(xiàn)：在充分考慮地理環(huán)境和人力物力供應(yīng)的前提下，結(jié)合地震和鉆探資料，利用數(shù)值模擬法、學(xué)習(xí)曲線法則等可以大大減小開發(fā)井網(wǎng)的占地面積，從而實現(xiàn)開采效益的最大化。

(2)水平井鉆井技術(shù) 某些頁巖氣采用直井進行開采收效甚微，此時改用水平井會得到更好的開采效果，因為水平井減少了地面設(shè)施，避免了一些地面不利條件的影響，更加有利于與頁巖儲層裂縫接觸，產(chǎn)量可達直井的3-5倍。①井眼軌跡。井眼軌跡的設(shè)計應(yīng)當(dāng)注意防止井間碰撞，設(shè)計前要先進行合理的理論設(shè)計與數(shù)值模擬，然后再進行實地操作，同時還要隨時觀察和調(diào)整設(shè)計方案，以保證井眼軌跡的合理性。②高造斜率旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)。采用高造斜率旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)可以有效實現(xiàn)多井段一趟鉆，從而簡化了鉆井步驟、減少了井間碰撞、增加了井筒與油藏之間的接觸面積。一般在鉆造斜段時采用滑動鉆井、在鉆水平段時采用旋轉(zhuǎn)鉆井。③裸眼關(guān)井方式。采用傳統(tǒng)的套管井容易造成裂隨機傳播，后來人們研發(fā)出了一種新型裸眼關(guān)井方式，該技術(shù)能夠更加有效地發(fā)揮出頁巖天然裂縫和節(jié)理的作用，從而提高單井產(chǎn)量及采收率。

(3)水力壓裂技術(shù) 由于頁巖氣具有儲層低孔、特低滲的特點，所以往往必須通過大規(guī)模壓裂才能夠達到工業(yè)油氣流標(biāo)準(zhǔn)，而常采用的壓裂技術(shù)為水力壓裂技術(shù)，該技術(shù)可以有效改善頁巖氣藏的滲透率，并減輕其對地層的損害。

2 頁巖氣“井工廠”鉆井技術(shù)的展望

首先，未來我國的頁巖氣“井工廠”鉆井技術(shù)將會建立健全全過程成本控制理論，對頁巖氣開發(fā)過程中的各個環(huán)節(jié)都進行精打細算，并組建協(xié)同工作專家組進行施工參數(shù)評價，以保證各環(huán)節(jié)運作的安全性、高效性及經(jīng)濟性。其次，我國在應(yīng)用“井工廠”鉆井技術(shù)進行頁巖氣開發(fā)過程中將會進一步借鑒海洋平臺鉆井技術(shù)及吸收蘇里格致密氣藏開發(fā)經(jīng)驗，并在此基礎(chǔ)上逐漸形成適合各地地質(zhì)性質(zhì)的“井工廠”作業(yè)模式。再次，我國將大力研發(fā)“井工廠”鉆井技術(shù)的個性化工具及相關(guān)配套技術(shù)，使之形成完整的技術(shù)鏈，以更加滿足頁巖氣開發(fā)要求。最后，我國還將加快進度制定適應(yīng)我國國情的頁巖氣“井工廠”鉆井技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和評價體系，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的施工方案，切實保障施工質(zhì)量。

3 結(jié)語

綜上所述，當(dāng)前頁巖氣的開發(fā)離不開“井工廠”鉆井技術(shù)，為了進一步提高作業(yè)效率，我國應(yīng)當(dāng)繼續(xù)加強對“井工廠”鉆井技術(shù)的研究，結(jié)合以往經(jīng)驗，完善相關(guān)理論，充分發(fā)揮出技術(shù)方面的優(yōu)勢。

[1]陳平，劉陽，馬天壽.頁巖氣“井工廠”鉆井技術(shù)現(xiàn)狀及展望[J]. 石油鉆探技術(shù)，2014，03:1-7.

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鄧元洲(1979- )，男 ，四川蒼溪人，工程師，碩士，主要從事鉆井工作。