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        頁巖氣鉆完井技術(shù)現(xiàn)狀與難點(diǎn)探究

        2020-10-21 23:29:13孫鵬
        名城繪 2020年2期
        關(guān)鍵詞:頁巖氣現(xiàn)狀

        孫鵬

        摘要:隨著社會(huì)的不斷發(fā)展,對(duì)于天然氣需求量是越來越多。在天然氣開采中,對(duì)于頁巖氣開發(fā)是越來越重視,但是在對(duì)頁巖氣開采中,會(huì)出現(xiàn)各種問題,影響了頁巖氣開采效率,不利于石油行業(yè)的發(fā)展。本文主要對(duì)前頁巖氣鉆完井面臨的難點(diǎn)和優(yōu)化頁巖氣鉆完井開采對(duì)策進(jìn)行了闡述,以供參考。

        關(guān)鍵詞:頁巖氣;鉆完井;現(xiàn)狀

        我國(guó)有相當(dāng)大的頁巖氣儲(chǔ)量,它們會(huì)以多種相態(tài)存在,并主要集聚在泥頁巖地層中。其儲(chǔ)量相當(dāng)豐富,據(jù)保守估計(jì),全球總儲(chǔ)量約在45 萬億m3。如果可以有效對(duì)其開采利用,能有效解決人類發(fā)展中的能源供給困境。由于它所在的儲(chǔ)層空隙度低且氣流阻力大,因此實(shí)際出氣效率低,往往需要使用特殊的開采工藝,一般要對(duì)其進(jìn)行壓裂改造。為了增加對(duì)其開采效率,我將對(duì)其鉆完井中的問題進(jìn)行探討,并提出一些有效的對(duì)策。

        1頁巖氣鉆井發(fā)展歷程

        美國(guó)在頁巖氣開發(fā)方面走在了世界的前列, 已進(jìn)入頁巖氣開發(fā)的快速發(fā)展階段, 其頁巖氣產(chǎn)量已占到美國(guó)天然氣總產(chǎn)量的相當(dāng)份額;加拿大商業(yè)開采還處于起步階段, 1998 年底開始頁巖氣商業(yè)開采, 2008 年的日產(chǎn)量超過2 .3 ×106 m3 ;而歐洲才剛剛起步。

        自從美國(guó)1821 年完鉆世界上第一口頁巖氣井以來[ 4] , 頁巖氣鉆井先后經(jīng)歷了直井、單支水平井、多分支水平井、叢式井、PAD 水平井鉆井(叢式水平井)的發(fā)展歷程。直井主要目的用于試驗(yàn), 了解頁巖氣藏特性, 獲得鉆井、壓裂和投產(chǎn)經(jīng)驗(yàn), 并優(yōu)化水平井鉆井方案, 2002 年以前, 直井是美國(guó)頁巖氣開發(fā)的主要鉆井方式;水平井主要用于生產(chǎn), 可以獲得更大的儲(chǔ)層泄流面積, 得到更高的天然氣產(chǎn)量, 隨著2002 年Devo n 能源公司7 口Barnet t 頁巖氣實(shí)驗(yàn)水平井取得巨大成功, 水平井已成為頁巖氣開發(fā)的主要鉆井方式;PAD 水平井鉆井是利用一個(gè)鉆井平臺(tái)作為鉆井點(diǎn)鉆多口水平井, 可以降低成本、節(jié)約時(shí)間, 是比較新的頁巖氣鉆井技術(shù)。

        2頁巖氣鉆完井技術(shù)

        雖然頁巖氣的儲(chǔ)量非常豐富,但其有較高的開采難度,目前頁巖氣水平井鉆技術(shù)有效提高了頁巖氣的開采效率,是目前頁巖氣的主要鉆井形式。為了增加了頁巖氣的開采效率,我們會(huì)在鉆井工作完成以后,對(duì)其進(jìn)行完井工作,也就是要對(duì)井進(jìn)行人工壓裂,最大程度增加井中地層的縫隙,這對(duì)增加氣井的出氣量,有非常大的好處。

        3當(dāng)前頁巖氣鉆完井面臨的難點(diǎn)

        由于在頁巖地層中存在大量的地層裂縫和斷層,因此存在一定的井漏問題,堵漏困難,復(fù)漏嚴(yán)重,且在實(shí)際鉆井過程中,由于地質(zhì)條件比較疏松,因此極易出現(xiàn)鉆井垮塌事件,并進(jìn)而引起掉鉆、卡鉆、井液漏失等情況,更嚴(yán)重的是“噴漏共存”、“漏垮共存”。頁巖井在鉆到5500m 深度后,下套管的難度將會(huì)猛增,固井操作的難度也會(huì)變大,鉆井過程中的摩擦阻力也會(huì)變大。由于在鉆井過程中要使用堵漏鉆井液,但堵漏鉆井液會(huì)對(duì)地層細(xì)縫具有堵塞現(xiàn)象,這會(huì)對(duì)其后期的產(chǎn)量產(chǎn)生影響。頁巖氣井在實(shí)際投入生產(chǎn)以后,其產(chǎn)量往往較低,但其開采成本往往很高,這會(huì)極大降低其經(jīng)濟(jì)效益,為了解決這一局面,我們必須努力縮短鉆井周期,并努力降低在鉆井過程中投入的成本。

        4優(yōu)化頁巖氣鉆完井開采對(duì)策分析

        4.1進(jìn)一步提高開采技術(shù),提高開采效率

        在頁巖鉆井開采過程之中,根據(jù)頁巖氣底層以及漿埋的特點(diǎn),有針對(duì)性的進(jìn)行地質(zhì)條件和井深條件的勘探,研究能夠優(yōu)化井下開采的配套方案,一般來說.井下的配套儀器工作溫度都會(huì)低于一百五十度,工作的壓力都會(huì)小于140MPa,工作時(shí)間大約為一百二十小時(shí),這種設(shè)計(jì)比較符合頁巖自身的物理特點(diǎn),可以滿足適合頁巖特點(diǎn)的水平鉆井的需要,充分體現(xiàn)了針對(duì)性設(shè)計(jì)和合理安排工具的方法。在深度開采過程之中,要控制好頁巖地層,深入開展適合頁巖地層特點(diǎn)的空壓或者是平衡鉆井工藝技術(shù)研究,開發(fā)一系列符合頁巖開采特殊地層的開采技術(shù),優(yōu)化鉆井液的性能,提高其質(zhì)量和效率,更好的為鉆井效率服務(wù),降低對(duì)鉆井的有效摩阻,防止出現(xiàn)井漏相關(guān)的安全事故,并且,在技術(shù)上盡量滿足高效、安全、優(yōu)質(zhì)和低成本的要求,盡量做到開采過程之中的合理和安全。

        4.2采取特殊工藝,保證開采頁巖氣的質(zhì)量

        在開采頁巖的過程之中,可以進(jìn)行頁巖氣水平固井和水泥漿配方研究,例如:采用泡沫水泥漿配方進(jìn)行試驗(yàn),在開采的過程之中運(yùn)用一些泡沫水泥漿,進(jìn)行充分的調(diào)和與使用,觀察其效果,根據(jù)其最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來判斷是否應(yīng)當(dāng)采用此種方式對(duì)水平鉆井進(jìn)行適用。除此之外,還應(yīng)當(dāng)采用適當(dāng)?shù)奈廴痉乐未胧?,在開采頁巖氣的過程之中保證頁巖氣開采的完整和安全,防止泄露,確保滿足水平段優(yōu)質(zhì)固井質(zhì)量的要求。具體要求我們提高開采技術(shù),提高開采效率,從而防止泄露,進(jìn)一步達(dá)到防止開采過程中對(duì)于儲(chǔ)氣層的環(huán)境污染。

        5總結(jié)

        頁巖氣儲(chǔ)藏地層一般具有孔隙度和滲透率低等特點(diǎn),與一般的天然氣相比,頁巖氣具有氣流阻力較大、采收率較低的特點(diǎn),一般要將儲(chǔ)層壓裂進(jìn)行改造才能進(jìn)行開采,同時(shí)增加了頁巖氣的開發(fā)成本。所以,為提高頁巖氣開采的經(jīng)濟(jì)效益,就必須要提高鉆井的速度和單井開采效率,并延長(zhǎng)開采的時(shí)間限制。我國(guó)頁巖氣開發(fā)處于發(fā)展階段,借鑒美國(guó)的技術(shù)是必然的,但是不同的頁巖氣藏都有其獨(dú)特的特征,因此要實(shí)現(xiàn)頁巖氣商業(yè)化開發(fā),我國(guó)頁巖氣水平井鉆完井技術(shù)仍需進(jìn)一步研究。

        參考文獻(xiàn):

        [1]王金磊,伍賢柱. 頁巖氣鉆完井工程技術(shù)現(xiàn)狀[J]. 鉆采工藝,2012,05 :7-10.

        [1]王大銳.中國(guó)頁巖氣勘探開發(fā)的前景與難度共存——訪中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院董大忠博士[J].石油知識(shí).2015(06)

        [2]武杰,馮棋,張涵奇,賈智彬.張濤,鄧生青.中國(guó)頁巖氣發(fā)展現(xiàn)狀、開發(fā)潛力及政策建議[J].經(jīng)營(yíng)管理者.2015(32)

        [3]余雷,高清春,吳興國(guó),等.四川盆地頁巖氣開發(fā)鉆井技術(shù)難點(diǎn)與對(duì)策分析[J].鉆采工藝,2013,37(2):1-5.

        [4]王金磊, 伍賢柱. 頁巖氣鉆完井工程技術(shù)現(xiàn)狀[ J ] . 鉆采工藝,2012,35(5):7-12.

        (作者單位:中石化中原石油工程公司鉆井二公司)

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