周厚權(quán)

摘要：在能源需求日益緊張的背景下，石油能源的開采成為現(xiàn)行國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展中需考慮的重要問題。以石油開采中的頁巖氣項目為例，實際操作中多采取多層次作業(yè)方式，要求引入的設備與技術(shù)需滿足作業(yè)開展需求。而如何做好鉆探技術(shù)、鉆探設備的創(chuàng)新又成為現(xiàn)行頁巖氣鉆探開展中面臨的難題。因此，本文對鉆探設備技術(shù)在頁巖氣鉆探中的應用與創(chuàng)新研究，具有十分重要的意義。

關鍵詞：頁巖氣;鉆探技術(shù);鉆探設備;創(chuàng)新

1、頁巖氣的概況

1.1、頁巖氣的概念

頁巖氣是指以熱成熟作用或連續(xù)的生物作用為主以及兩者相互作用生成的、聚集在烴源巖中的天然氣，在主體上包括了游離態(tài)（存在于天然裂縫與粒間孔隙中）、吸附態(tài)（存在黏土礦物顆粒、干酪根顆粒表面）和溶解態(tài)（存在于干酪根和瀝青質(zhì)中），基本上包括了天然氣存在的所有可能相態(tài)。

1.2、頁巖氣成藏機理

天然氣主要以游離相、吸附相和溶解相存在。在生物化學生氣階段，天然氣首先吸附在有機質(zhì)和巖石顆粒表面，飽和后富余的天然氣以游離相或溶解相進行運移，當達到熱裂解生氣階段，由于壓力升高，若頁巖內(nèi)部產(chǎn)生裂縫，則天然氣以游離相為主向其中運移聚集，受周圍致密頁巖烴源巖層遮擋、圈閉，易形成工業(yè)性頁巖氣藏。由于擴散作用對氣態(tài)烴的運移起到相當大的作用，天然氣繼續(xù)大量生成，將因生烴膨脹作用使富余的天然氣向外擴散運移，此時無論是頁巖地層本身還是薄互層分布的砂巖儲層，均表現(xiàn)為普遍的飽含氣性。

頁巖氣藏的形成是天然氣在烴源巖中大規(guī)模滯留的結(jié)果，主體上表現(xiàn)為吸附態(tài)與游離態(tài)天然氣之間的遞變過渡，體現(xiàn)為成藏過程中的無運移或極短距離的有限運移。為典型的自生自儲、大面積連續(xù)聚集型的天然氣藏，富有機質(zhì)暗色頁巖，既是氣源巖，又是儲層和蓋層，是典型的原地成藏模式。

1.3、頁巖氣儲層特征

頁巖氣藏儲層具有低孔隙度、低滲透率的特點，頁巖儲集層孔隙度一般小于10%，而含氣的有效孔隙度一般只有1%-5%，滲透率則隨裂縫發(fā)育程度的不同而有較大變化，一般為0.0001-0.001md。由于滲透率極低，按照常規(guī)氣藏理論，該類氣藏很難具有經(jīng)濟開發(fā)價值。但是，頁巖氣儲層儲氣模式以游離氣和吸附氣為主，游離氣主要決定氣井初期產(chǎn)量，吸附氣主要決定氣井穩(wěn)產(chǎn)期。

因此，通過大規(guī)模壓裂，增大改造體積，頁巖氣就能具有較長的穩(wěn)產(chǎn)期和較好的開發(fā)價值。儲層巖性及礦物組分復雜，儲層中的碳酸鹽巖礦物含量是判斷裂縫是否發(fā)育的一項重要指標。儲層常含有天然裂縫，原生和次生的天然裂縫，碳體系通常為頁巖氣藏生產(chǎn)的關鍵。

2、頁巖氣鉆探設備技術(shù)的應用要求

現(xiàn)階段的頁巖氣發(fā)展對設備與技術(shù)提出了較高的要求，在不斷的發(fā)展過程中，需要不斷完善和更新設備技術(shù)，使其推動頁巖氣開采的效率，為社會生產(chǎn)活動提供足量的能源支持。就鉆探設備技術(shù)來說，可以從提升鉆探速度，提高開采技術(shù)和加大對高新技術(shù)的應用力度入手，從根本上提升頁巖氣開采工作的效率和產(chǎn)量。同時，對頁巖氣開采的成本控制工作加強重視。就我國的部分頁巖氣開采項目來說，可以通過提高鉆探技術(shù)水平和提升管理水平來優(yōu)化頁巖氣的生產(chǎn)模式，使其能夠充分發(fā)揮自身的社會職能，加大對社會生產(chǎn)工作的扶持力度。

就頁巖氣開采中所使用的工廠化鉆井方式來說，在實際作業(yè)的過程中，不僅提升了開采效率，還有效達到了生產(chǎn)作業(yè)中對批量鉆井的要求，對開采作業(yè)的效率具有積極作用。采用工廠化鉆井的方式，不僅能夠提升壓裂與測試井作業(yè)工序的開展效率，還能強化氣量值。需要特別注意的是，在實際頁巖氣開采工作中，無論選擇哪種作業(yè)方式，都需要做好前期的鉆探工作，對實際開采作業(yè)之前的準備工作做好詳細安排，準備好各個施工工序需要的設備儀器，對設備儀器進行運行質(zhì)量測試，確保其處于最佳的運行狀態(tài)，為實際開采工作提供有效的機械支持和技術(shù)支持，保證頁巖氣開采工作的有效開展。

3、頁巖氣鉆探設備技術(shù)創(chuàng)新的具體路徑

3.1、自主研發(fā)與創(chuàng)新鉆探設備技術(shù)

對于當前國內(nèi)頁巖氣開采中的技術(shù)，常見的主要以鉆井旋轉(zhuǎn)導向技術(shù)為主，該技術(shù)應用下可使鉆進整體速度得以提升，同時應用中也具備其他優(yōu)勢，如通過其中設置的通訊系統(tǒng)，能夠?qū)崟r接收來自井下的數(shù)據(jù)，做好井眼軌跡的改變，即使警鐘溫度超出150℃，技術(shù)應用效果仍不為受到影響，井眼軌跡較為準確且鉆井速度較快。而技術(shù)實際應用中主要需借助國外貝克休斯公司提供的成果，技術(shù)應用適應性難以保證，且成本問題也較為突出。此時便需考慮在吸收國外技術(shù)成果的前提下，進行自主創(chuàng)新研發(fā)，并獲取相應自主知識產(chǎn)權(quán)，盡可能保證鉆探技術(shù)設備運用下能夠滿足國內(nèi)頁巖氣鉆探要求。

3.2、創(chuàng)新技術(shù)成果的應用

為了保證鉆探設備技術(shù)研發(fā)工作的有效開展，需要對當前的先進技術(shù)予以有效利用，在已有的先進技術(shù)基礎上對鉆探設備技術(shù)進行完善與創(chuàng)新，使其能夠更加適于現(xiàn)階段頁巖氣開采工作的生產(chǎn)要求。就工廠化鉆井生產(chǎn)技術(shù)來說，雖然它滿足了頁巖氣開采工作對批量生產(chǎn)的需求，但是由于投入成本較大，對我國的頁巖氣開采工作經(jīng)濟性造成嚴重影響。針對此類問題，我們可以將缺點轉(zhuǎn)換為優(yōu)勢，在設備安裝的過程中，保證設備安裝效率，充分發(fā)揮雙鉆機聯(lián)合作業(yè)的作業(yè)優(yōu)勢，提升開采效率，進而保證頁巖氣開采的經(jīng)濟性能。

除上述內(nèi)容之外，還需要加大對綠色開采工作的重視，盡量引用清潔生產(chǎn)設備，降低頁巖氣開采工作對周邊環(huán)境的影響作用。尤其是設備中可以添加凈化水的功能，實現(xiàn)對水源的循環(huán)利用，降低生產(chǎn)作業(yè)對水量的需求，進而保證頁巖氣開發(fā)的環(huán)保性能。另外，針對油田開采過程中對周邊環(huán)境所帶來的影響問題也需要加強一定的重視，在進行設備創(chuàng)新和研發(fā)的過程中，充分考慮環(huán)境因素，在設備中設置清潔系統(tǒng)，能夠保證對各類開采垃圾的有效處理，從根本上提升頁巖氣開發(fā)工作的環(huán)保性能，適應我國對生產(chǎn)活動的環(huán)保要求，保證頁巖氣開采工作的健康穩(wěn)定發(fā)展。

總之，實際應用鉆探設備技術(shù)中，應正確認識當前鉆探設備技術(shù)的應用現(xiàn)狀與技術(shù)應用要求，在此基礎上做好技術(shù)與設備創(chuàng)新工作，可通過鉆探設備技術(shù)的自主研發(fā)、技術(shù)成果的運用以及人員綜合素質(zhì)的提高，使鉆井設備技術(shù)能夠與國內(nèi)頁巖氣開發(fā)要求相適應，進而達到頁巖氣鉆探下，能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟效益、社會效益與環(huán)境效益共同提高的目標。

參考文獻：

[1]邵鵬.頁巖氣鉆探設備技術(shù)的創(chuàng)新和應用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2016（04）：168-169.