頁巖氣鉆完井技術現狀與難點探究

孫鵬

摘要：隨著社會的不斷發展，對于天然氣需求量是越來越多。在天然氣開采中，對于頁巖氣開發是越來越重視，但是在對頁巖氣開采中，會出現各種問題，影響了頁巖氣開采效率，不利于石油行業的發展。本文主要對前頁巖氣鉆完井面臨的難點和優化頁巖氣鉆完井開采對策進行了闡述，以供參考。

關鍵詞：頁巖氣;鉆完井;現狀

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

1頁巖氣鉆井發展歷程

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

自從美國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）的發展歷程。直井主要目的用于試驗， 了解頁巖氣藏特性， 獲得鉆井、壓裂和投產經驗， 并優化水平井鉆井方案， 2002 年以前， 直井是美國頁巖氣開發的主要鉆井方式;水平井主要用于生產， 可以獲得更大的儲層泄流面積， 得到更高的天然氣產量， 隨著2002 年Devo n 能源公司7 口Barnet t 頁巖氣實驗水平井取得巨大成功， 水平井已成為頁巖氣開發的主要鉆井方式;PAD 水平井鉆井是利用一個鉆井平臺作為鉆井點鉆多口水平井， 可以降低成本、節約時間， 是比較新的頁巖氣鉆井技術。

2頁巖氣鉆完井技術

雖然頁巖氣的儲量非常豐富，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，我們會在鉆井工作完成以后，對其進行完井工作，也就是要對井進行人工壓裂，最大程度增加井中地層的縫隙，這對增加氣井的出氣量，有非常大的好處。

3當前頁巖氣鉆完井面臨的難點

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，復漏嚴重，且在實際鉆井過程中，由于地質條件比較疏松，因此極易出現鉆井垮塌事件，并進而引起掉鉆、卡鉆、井液漏失等情況，更嚴重的是“噴漏共存”、“漏垮共存”。頁巖井在鉆到5500m 深度后，下套管的難度將會猛增，固井操作的難度也會變大，鉆井過程中的摩擦阻力也會變大。由于在鉆井過程中要使用堵漏鉆井液，但堵漏鉆井液會對地層細縫具有堵塞現象，這會對其后期的產量產生影響。頁巖氣井在實際投入生產以后，其產量往往較低，但其開采成本往往很高，這會極大降低其經濟效益，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優化頁巖氣鉆完井開采對策分析

4.1進一步提高開采技術，提高開采效率

在頁巖鉆井開采過程之中，根據頁巖氣底層以及漿埋的特點，有針對性的進行地質條件和井深條件的勘探，研究能夠優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低于一百五十度，工作的壓力都會小于140MPa，工作時間大約為一百二十小時，這種設計比較符合頁巖自身的物理特點，可以滿足適合頁巖特點的水平鉆井的需要，充分體現了針對性設計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的空壓或者是平衡鉆井工藝技術研究，開發一系列符合頁巖開采特殊地層的開采技術，優化鉆井液的性能，提高其質量和效率，更好的為鉆井效率服務，降低對鉆井的有效摩阻，防止出現井漏相關的安全事故，并且，在技術上盡量滿足高效、安全、優質和低成本的要求，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量

在開采頁巖的過程之中，可以進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行試驗，在開采的過程之中運用一些泡沫水泥漿，進行充分的調和與使用，觀察其效果，根據其最終的實驗結果來判斷是否應當采用此種方式對水平鉆井進行適用。除此之外，還應當采用適當的污染防治措施，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，確保滿足水平段優質固井質量的要求。具體要求我們提高開采技術，提高開采效率，從而防止泄露，進一步達到防止開采過程中對于儲氣層的環境污染。

5總結

頁巖氣儲藏地層一般具有孔隙度和滲透率低等特點，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，一般要將儲層壓裂進行改造才能進行開采，同時增加了頁巖氣的開發成本。所以，為提高頁巖氣開采的經濟效益，就必須要提高鉆井的速度和單井開采效率，并延長開采的時間限制。我國頁巖氣開發處于發展階段，借鑒美國的技術是必然的，但是不同的頁巖氣藏都有其獨特的特征，因此要實現頁巖氣商業化開發，我國頁巖氣水平井鉆完井技術仍需進一步研究。

參考文獻：

[1]王金磊，伍賢柱. 頁巖氣鉆完井工程技術現狀[J]. 鉆采工藝，2012，05 ：7-10.

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

[2]武杰，馮棋，張涵奇，賈智彬.張濤，鄧生青.中國頁巖氣發展現狀、開發潛力及政策建議[J].經營管理者.2015（32）

[3]余雷，高清春，吳興國，等.四川盆地頁巖氣開發鉆井技術難點與對策分析[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現狀[ 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）