陳晨

摘要：隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，頁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。頁巖氣在利用過程中，以其高效、清潔的優(yōu)點受到人們的青睞。同時，氣層與常規(guī)能源也存在一定的差異。這些差異的存在對氣流阻力和透氣性都有影響，因此頁巖氣的開發(fā)難度很大。

關(guān)鍵詞：頁巖氣；水平井鉆井液技術(shù)；難點；原則

引言

頁巖氣是我國的稀有資源，屬于天然氣。在實際開采過程中，由于后期對頁巖氣勘探的研究和開發(fā)，在實際操作中受到一定的限制，導(dǎo)致實際開發(fā)工作不能順利進(jìn)行，因此，對于頁巖氣開采水平的改善應(yīng)從水平井鉆井技術(shù)特點和難點來進(jìn)行，結(jié)合鉆井液技術(shù)的實際應(yīng)用，提高相應(yīng)技術(shù)的有效開發(fā)，促進(jìn)頁巖氣開發(fā)的順利實施。

1鉆井液設(shè)計原則

在頁巖氣水平井鉆井過程中存在井壁失穩(wěn)、清孔難度大、鉆具摩阻大等問題，因此用于頁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滑性能，應(yīng)根據(jù)以下設(shè)計原則進(jìn)行設(shè)計：

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)計鉆井液密度。關(guān)鍵是尋找和保護(hù)氣層，實現(xiàn)近平衡鉆井，同時做好壓井應(yīng)急準(zhǔn)備。

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

2頁巖氣水平井鉆井液技術(shù)的難點

2.1關(guān)于井壁穩(wěn)定性的難點

至于井壁的穩(wěn)定性，通常與井眼對頁巖的穩(wěn)定性有關(guān)。當(dāng)存在裂縫或薄弱層及底層時，頁巖將與鉆井結(jié)合，逐漸改變頁巖的強(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，這對拉伸有影響。如果沒有膨脹，則相應(yīng)的張力會相對減小，這將影響局部收縮和穩(wěn)定。如果頁巖具有滲透特性，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，有一個更大的不穩(wěn)定性。對于某些質(zhì)量較為低下的層膠或?qū)永戆l(fā)育程度較低的水敏頁巖，經(jīng)濾液浸沒后，膠結(jié)作用會受到破壞。如果裂縫中存在這種頁巖，也會破壞力學(xué)平衡，進(jìn)而導(dǎo)致巖石破碎等問題。

2.2高摩阻和高扭矩問題概述

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

2.3清除巖屑方面的難點

在水平井偏斜段實施過程中，井眼偏斜往往出現(xiàn)很大的變化，對井眼處理有影響，而水平段，巖屑重力與頁巖塔直接受到影響，會出現(xiàn)一些問題，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題時盡可能降低井漏、卡鉆和坍塌情況的發(fā)生率，多從潤滑劑性能方面考慮。頁巖氣儲層巖性一般以非均質(zhì)的泥頁巖為主，且有粉砂巖夾層。

3頁巖氣水平井鉆井液技術(shù)的選用原則

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

首先，當(dāng)所選類型為水基鉆井液時，實現(xiàn)頁巖穩(wěn)定性必須降低鉆井液中具流水力，任何形式的頁巖中，確保保持較高粘度的封堵，并達(dá)到頁巖低滲透的目的，所需的鉆井液的實際密封能力，同時還需要對鉆井液進(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巖。低活度鉆井液可以減弱水相的滲透和回流，從而降低實際的水力流量，提高鉆井液的封堵效果。

第三，在一般水平頁巖氣井的開發(fā)和勘探中，一般選用的鉆井液需要有一定的潤滑作用，對水平井的儲層造成的損害較小，降低了井壁與鉆具之間的摩擦阻力。通過大量的實踐證明，選用抑制性強(qiáng)、無粘土均等、低固相的鉆井液，能充分發(fā)揮降阻、防卡突和增強(qiáng)潤滑作用同時具備較強(qiáng)的清潔能力與流變性能力，可以對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滑作用，提高井壁的穩(wěn)定性。在我國鉆井液的實際應(yīng)用中，能滿足上述要求的鉆井液類型主要有硅酸鹽、有機(jī)鹽和無機(jī)鹽、多元醇、鋁基鉆井液和油基鉆井液。因此，在頁巖氣水平井的實際開發(fā)和勘探工作中，相關(guān)技術(shù)操作人員可根據(jù)頁巖開發(fā)現(xiàn)場的實際情況選擇合適的鉆井液。

4結(jié)語

綜上所述，在目前我國資源儲量中，頁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)前對頁巖氣的開發(fā)與研究工作正在大力進(jìn)行，為確保在實際開發(fā)工作中有效避免經(jīng)常出現(xiàn)的問題，應(yīng)該與實際的鉆井技術(shù)的使用相結(jié)合，必須對人員進(jìn)行一些針對性的難點和關(guān)鍵分析，結(jié)合實際鉆井技術(shù)的使用，以實際開發(fā)為突破口，對需要改進(jìn)的頁巖氣水平井鉆井技術(shù)的使用水平進(jìn)行了分析調(diào)整，保證頁巖氣開采工作的順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]王中華.頁巖氣水平井鉆井液技術(shù)的難點及選用原則[J].中外能源，2012（4）.

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

[3]唐安雙.頁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）