黃善國

（大慶油田頁巖油勘探開發(fā)指揮部，黑龍江大慶163000）

頁巖油是一種滲透率極低的暗色泥頁巖與泥質(zhì)粉砂巖夾層中的石油，隨著最近科技的不斷進步，鉆井完井技術(shù)的不斷創(chuàng)新，國際上頁巖油的產(chǎn)量不斷增加，對世界能源的格局有著很大的影響。頁巖油鉆井完井技術(shù)涉及的內(nèi)容比較多，是促進頁巖油開發(fā)效率和經(jīng)濟效益提升的重要措施，本文主要闡述了頁巖油的含義與基本特征，對頁巖油高效開發(fā)鉆井完井關(guān)鍵技術(shù)進行分析研究，明確了我國頁巖油鉆井完井技術(shù)的發(fā)展方向。

1 頁巖油的含義與基本特征

頁巖油主要儲存在裂縫、孔隙空間中，是一種從有機質(zhì)頁巖地層中開采出來的原油，頁巖油有著特低滲透、連續(xù)型油藏、特低孔、無運移等特點，頁巖油的生產(chǎn)周期比較長，油質(zhì)較輕、儲層致密、熱演化程度較高，我國的頁巖油與國外頁巖油存在一定的差異，陸相沉積比較明顯。

2 頁巖油高效開發(fā)鉆井完井關(guān)鍵技術(shù)

2.1 儲層甜點評價與識別技術(shù)

（1）儲層甜點評價指標。頁巖油經(jīng)濟開發(fā)中的兩個重要因素就是工程甜點及地質(zhì)甜點，地質(zhì)甜點主要指的就是對經(jīng)濟開發(fā)區(qū)域或者層段使用水力壓裂增產(chǎn)措施，對地質(zhì)甜點產(chǎn)生影響因素較多，主要為孔隙度、地層厚度、有機質(zhì)含量、礦物成分、含油飽和度等。工程甜點和水力壓裂的成功有著密切的關(guān)系，對工程甜點產(chǎn)生影響的因素也比較多，主要包括巖石強度、泊松比、地應(yīng)力方向大小、巖石楊氏模量、天然裂縫密度等。

Score三元相圖泥頁巖分類方法是由Schlumberg?er公司建立的，在圖上清晰地顯示出頁巖區(qū)塊的工程甜點和地質(zhì)甜點，經(jīng)過我們對影像頁巖地質(zhì)甜點和工程甜點的因素及礦物進行分析研究，對水平井眼軌跡做出適當?shù)恼{(diào)整，對儲層壓裂層段進行優(yōu)選。

（2）儲層甜點識別技術(shù)。最初我們對頁巖油進行開發(fā)勘探時，預(yù)測頁巖油甜點主要參考的是地震資料，同時結(jié)合元素測井、多極子陣列聲波測井、油基鉆井液側(cè)向測井及核磁共振測井技術(shù)等。Baker Hughes公司開發(fā)研究的油藏地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)，可以對井眼周圍半徑60m以外的地下巖層和流體界面利用深部定向電阻率測量儀隨鉆識別出儲層特性，保障了油井導(dǎo)向與著陸的更加準確，避免鉆井時出現(xiàn)安全隱患。Schlumberger公司研究開發(fā)的隨鉆成像技術(shù)，能夠?qū)Φ貙訉有蚣暗貙觾A斜特征高分辨率的獲取及分析，評價孔隙結(jié)構(gòu)，定量分析薄層，根據(jù)裂縫特征進行地質(zhì)建模，裂縫分辨率達到了1cm，對復(fù)雜裂縫網(wǎng)絡(luò)條件的井眼軌跡優(yōu)化更加方便，單井產(chǎn)量有所提升。Schlumberger公司研究和開發(fā)的核磁共振測井儀器在非常規(guī)儲層的開發(fā)中比較適用，低孔隙度地層中，弛豫時間T1和T2能夠精準地測量出來，分析出孔隙度分布與流體類型之間的聯(lián)系，計算出地層條件下的含油體積，對油質(zhì)儲層有效識別。

2.2 長水平段水平井高效鉆井技術(shù)

（1）叢式“井工廠”立體開發(fā)技術(shù)。叢式水平井是降低井場占地面積、提高油田開發(fā)經(jīng)濟效益的重要技術(shù)，一個井場多個儲層，有效地提升單個平臺的作業(yè)井數(shù)，井間距縮短，頁巖油實現(xiàn)了立體開發(fā)，相關(guān)鉆進設(shè)備、水處理系統(tǒng)、鉆井液罐的使用，節(jié)約了作業(yè)資金，作業(yè)工作效率在學習曲線的應(yīng)用下有所提升。根據(jù)實際的情況找到油藏橫向、縱向上的最優(yōu)井間距，井組內(nèi)井數(shù)量增加，井間距縮短。

（2）超大規(guī)格電驅(qū)動鉆機。我們通過對井工廠長水平段水平鉆井作業(yè)中鉆機移動系統(tǒng)、高性能鉆井泵、鉆機排管系統(tǒng)、高功率頂驅(qū)系統(tǒng)等的完善和創(chuàng)新，實現(xiàn)了作業(yè)效率的提升、生產(chǎn)周期的縮短，長水平井段鉆井過程中，超大規(guī)模電驅(qū)動鉆機的使用，促進了套管及鉆桿速度的提升，環(huán)空流速通過高壓泵得到提高，長水平段井眼更加清潔，將額外的動力提供給旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具，井底壓力、泵壓、定向工具、機械鉆速在自動化控制系統(tǒng)的控制下，準確度更高。

（3）長水平段水平井井眼軌跡控制技術(shù)。長水平段水平井鉆井過程中，經(jīng)常出現(xiàn)鉆井工具失效，鉆井工具一旦失效就會造成生產(chǎn)周期的延誤，井眼軌跡的控制過程中將傳統(tǒng)的定向工具使用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具替代，機械鉆速提升，井筒與油藏的接觸面積增加。

目前美國頁巖油的開采中，大部分使用的都是旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)，尤其是水平段長度超過3km的水平井，應(yīng)用十分普遍。鉆井施工過程中，近鉆頭高頻測井動態(tài)數(shù)據(jù)實時地傳回到地面，工程師根據(jù)定向鉆井儲層隨鉆側(cè)錄井資料，控制旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具，地質(zhì)導(dǎo)向在雙向閉環(huán)控制下，精度更高，造斜段中靶的幾率更大，水平段在儲層甜點深度窗口內(nèi)完整穿行。鉆柱的摩擦阻力在超長水平段水平井鉆井施工中有所增加，想要解決摩擦力的問題，就要對傳統(tǒng)的水基鉆井液使用油基鉆井液替代，油基鉆井液與水基鉆井液相比，潤滑性更好，井壁更加穩(wěn)定。油基鉆井液的成本較高，但是井下故障率降低，綜合效益提升。

2.3 物探—地質(zhì)—工程一體化技術(shù)

頁巖油單井產(chǎn)量一旦缺少一體化方法的指導(dǎo)，遞減的速度就會增加，嚴重的話單井沒有產(chǎn)量。物探—地質(zhì)—工程一體化技術(shù)的主要目標就是采收率的最大化、儲量探明、勘探開發(fā)油藏的生命周期等，在油藏評價與工程設(shè)計中物探、測井、鉆井、生產(chǎn)數(shù)據(jù)都起到了十分重要的作用，主要的特點有以下幾個方面：（1）有機結(jié)合工程設(shè)計與油藏研究，想要提高單井產(chǎn)量、降低建井成本、縮短施工周期、提升勘探開發(fā)速度，一體化工程設(shè)計與勘探開發(fā)是必不可少的；

（2）有機結(jié)合前設(shè)計和后評估，對單井生產(chǎn)數(shù)據(jù)綜合評估，在新井的設(shè)計中不斷完善創(chuàng)新，制定持續(xù)優(yōu)化油氣藏開發(fā)方案；

（3）有機結(jié)合區(qū)塊綜合研究和關(guān)鍵井剖析，點面結(jié)合，做到局部以及全局的優(yōu)化工程設(shè)計及總體部署。

非常規(guī)優(yōu)質(zhì)儲層的選區(qū)、井位部署、生產(chǎn)優(yōu)化、壓裂設(shè)計中都離不開工程一體化技術(shù)，實現(xiàn)了每個環(huán)節(jié)之間的無縫連接，主要的步驟分為儲層地質(zhì)模型的建立、壓裂模擬、油藏網(wǎng)格模型模擬、微地震監(jiān)測數(shù)據(jù)校正裂縫模型等，頁巖油區(qū)塊的整體經(jīng)濟效益得到了顯著提升。

3 結(jié)束語

我國未來戰(zhàn)略接替資源中，頁巖油占據(jù)著重要的地位，我們需要不斷的提高單井產(chǎn)量、降低單井成本，才能實現(xiàn)油田經(jīng)濟效益的不斷增長。美國頁巖油的開發(fā)取得了一定的成績，對世界能源的格局有著重要的影響，我國頁巖油的開發(fā)和勘探還處于起步階段，與世界發(fā)達國家相比較還存在一定的差距，需要我們學習國外的先進經(jīng)驗、先進技術(shù)，引進先進的設(shè)備，不斷地提升頁巖油高效鉆井完井理論知識，降低鉆井完井成本投入，根據(jù)我國國情的實際情況，開發(fā)研究我國自主的頁巖油高效鉆井完井配套技術(shù)，促進我國頁巖油勘探開發(fā)的可持續(xù)發(fā)展。