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        頁巖氣水平井鉆井技術(shù)與難點分析

        2020-09-07 07:12:22田宇楊軼史建藺濤閆遼河
        石油研究 2020年7期
        關(guān)鍵詞:頁巖氣難點

        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)特點的影響,存在著一定難點,為了順利進(jìn)行鉆井施工,需要對鉆井技術(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,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

        引言

        頁巖氣作為一種天然氣,是重要的資源,在勘測中受到了多種因素的影響,開采可能會遇到問題。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,這使勘測的進(jìn)行受到了影響。應(yīng)結(jié)合頁巖氣的特點,分析水平井鉆井技術(shù)的應(yīng)用難點,頁巖氣的開采效果,使頁巖氣開發(fā)能夠有效實現(xiàn),為我國的能源供應(yīng)帶來幫助。

        一、頁巖氣井的鉆探概述

        同時采用壓力控制和鉆井平衡測量鑿巖的技術(shù),解決施工中遇到的重大技術(shù)難題。對于非傳統(tǒng)天然氣資源的頁巖氣來講,我國儲量非常豐厚,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

        通過對某地區(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,對鉆井作業(yè)造成了影響,鉆進(jìn)水平井的過程中可能會產(chǎn)生更多的問題,導(dǎo)致周期延長。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出現(xiàn)井壁垮塌的問題。同時,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間比較長,產(chǎn)能較少,應(yīng)對生產(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)對施工的巖石成分開展分析,加入適量的添加液,使鉆井時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的方式對地質(zhì)層中的井眼位置進(jìn)行明確。頁巖氣水平井中各個井眼間存在著相互應(yīng)力,勘測前可使用計算機(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)對水質(zhì)情況進(jìn)行勘測。

        (三)設(shè)計水平井井壁

        設(shè)計頁巖氣水平井的井壁應(yīng)采用分段的方式,這樣可滿足對不同的地質(zhì)層采用不同設(shè)計的需求。在第一段設(shè)計過程中,需要判斷巖層的表面特點,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)計時需要將其設(shè)計成橢圓形,保證井口的強(qiáng)度能夠達(dá)到要求。進(jìn)行第二段設(shè)計的時候,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)計為矩形,還應(yīng)保證安裝部件的位置避開這部分,避免對鉆井施工造成影響。最后需要設(shè)計靠近頁巖氣的部分,這部分為多孔洞巖層結(jié)構(gòu),設(shè)計井壁的時候需要設(shè)計成圓形,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。結(jié)合頁巖層所處巖石層的情況,在施工中應(yīng)根據(jù)實際情況來安排施工,使施工順利進(jìn)行,同時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工作,使用精度較高的探測設(shè)備開展勘測作業(yè)。勘測設(shè)備相比頁巖氣地質(zhì)層低的時候,會產(chǎn)生多余頁巖氣,難以滿足收集的標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)致浪費的情況。反之,會使開采坑道過深,在缺少頁巖氣存儲的地方進(jìn)行施工會導(dǎo)致浪費的問題,還會使施工成本增加。需要合理選擇勘測的設(shè)備,保證勘測的準(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。在操作的時候,易產(chǎn)生套筒打歪或者打斷等問題,在這個過程中需要對打樁機(jī)工作進(jìn)行修正,還應(yīng)借助計算機(jī)來控制柱落下的偏移量,對其進(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)行施工的時候可能會遇到問題,難以保證鉆井技術(shù)的應(yīng)用效果。應(yīng)對鉆井技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行分析,明確施工的各項要求,合理選擇勘測設(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。

        參考文獻(xiàn):

        [1]王軍軍.頁巖氣水平井鉆井技術(shù)的研究及應(yīng)用[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2019,39(07):207-208.

        [2]戴昆.水平井鉆井技術(shù)在頁巖氣井的應(yīng)用[J].化工管理,2017(16):223.

        [3]郭昊,袁玲.頁巖氣鉆井關(guān)鍵技術(shù)及難點研究[J].石油化工應(yīng)用,2013,32(06):12-14+19.

        [4]徐樹斌.頁巖氣水平井鉆井技術(shù)難點分析[C].重慶市科學(xué)技術(shù)協(xié)會、重慶市石油與天然氣學(xué)會、西南石油大學(xué)新能源研究中心、重慶科技學(xué)院.第二屆全國特殊氣藏開發(fā)技術(shù)研討會優(yōu)秀論文集.重慶市科學(xué)技術(shù)協(xié)會、重慶市石油與天然氣學(xué)會、西南石油大學(xué)新能源研究中心、重慶科技學(xué)院:重慶市科學(xué)技術(shù)協(xié)會,2013:137-141.

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