区块页岩气水平井钻井完井技术

区块页岩气水平井钻井完井技术

惠伟航

惠伟航

川庆钻探长庆钻井总公司陕西西安721000

摘要：相对于发达国家，我国区块页岩气勘察起步较晚，仍然处于起步阶段，勘察技术有待提高。而一些发达国家已经积累了丰富的经验，特别在页岩气水平井钻井完井技术上，起步较早、技术水平趋于成熟。就此，文章就区块页岩气水平钻井完井技术展开分析

关键词：区块页岩气水平井；钻井完井；技术分析

笔者以涪陵焦石坝区块为例，该地区地理环境复杂、各向差异显著容易出现井下安全事故且钻井时间长。经过对该区块页岩气钻井完井技术难点展开适应性评估，制定可行性方案从而为涪陵焦石坝区块页岩气开发创造条件。

一、页岩气水平井钻井特点分析

水平井和页岩之间的储层和中裂缝相交，基于现有条件下扩大接触面积，完善页岩气流动状态。由于水平井井眼在最小的主应力位置，可以使井眼基于压裂条件下与井筒相交从而压裂增产。水平井比直井要求较低，地下延伸性较大，防止受到地面因素影响。基于费用投资上分析，水平井经济造价多，但是采量较多有助于经济收入的提升。因为页岩气在钻完井上呈现复杂性、系统性特点，特别在低空隙度和低渗透上。所以，钻井开采过程中应注意储存保护。泥页岩呈现碎花膨胀特点，目前当务之急是提高钻井工艺。此外，由于经济投入较多需要注意垂直井段深度控制。钻井时避免坍塌问题，采取科学的控制方案。这样做的原因的是：不同区域的页岩气地质和储量不同，在页岩气水平开采过程中应立足于现实状况、学习发达国家成功经验从而研发适应国内的水平井开采技术。

二、页岩水平井钻井液研究

泥页岩自身有着吸水膨胀性特点，所以容易发生井壁失稳，这也是导致安全事故的主要原因。由于页岩地层层理和页岩裂缝发育，岩心外层存在细小缝隙，钻井液流入垮塌页岩层内并通过体表水化反应在泥页岩地层内产生膨胀，引发坍塌与井壁失稳。所以，在选择页岩气水平钻井液过程中应做好密封工作。伴随着开采页岩气的快速发展，有关技术并未得到了研发使得实际开采成功率较低。国内关于开采页岩气研究上缺少充足的资料依据与经验积累，极容易出现钻井液密度较大，尤其是钻井开采过程中井壁失稳严重。就此，页岩气水平井钻井开采多利用基础钻井液，直井段开采会利用水基钻井液。开采页岩气钻对水基站井液有着严格要求，油基钻井液要求有细小的润湿角与页面张力，有助于提高水平井井壁强度。同时，防止井壁塌陷。

三、页岩气水平井固井技术分析

页岩气水平井固井多利用分段压裂方法提高产量，这对固井胶结性提出了较高要求。因为页岩气有着水化膨胀特点，作业时间长容易出现井壁失稳。此外，井眼椭圆度较高使得水平井段下套管难度大。由于页岩气水平井集中选择油基钻井液，特别是低温浅井时期固井时顶替率较差。页岩气提高产量的方法为射孔与压裂，使得生成射孔的过程中导致水泥破损。针对这一问题，可以采取以下方法：第一，检查铜井并对井眼质量给予重视。第二，通过套管漂浮固井技术缩减上提套管拉力与下放阻力，保证施工稳定性。此外，确保套管下放作业有效开展。第三，利用套管抬头下套技术与前置液固币清洁技术，尽可能规避油膜残留影响。

页岩气水平井完井技术分为：裸眼射孔完井、组合式桥塞完井，其中常见的是套管固井后射孔完井技术与组合式桥塞完井技术。射孔完井技术多利用下套管固井后，作为生成射孔的目标。

四、涪陵焦石坝区块页岩气水平井钻井完井技术

（一）技术难点

首先，该地区属于山地丘陵地形，体表露地层是嘉陵江组灰色、深灰色灰岩，地下水与地表水岩溶条件下，喀斯特地貌发育、山体沟壑众多。所以，钻井作业困难、经济投入大。其次，地质环境繁杂，容易发生危险事故使得作业效率不高。浅表层溶洞、暗河发育无规律分布，钻探时漏失严重，环保负担重。

（二）钻井完井技术方案完善

第一，导管选择60.4mm钻头，下508.0mm套管，套管下深50m，密封浅表层溶洞设置井口。第二，外层套管一开选择144.5mm钻头，下339.7mm表层套管。封闭三叠系水层、漏层，为揭开二叠系的浅气层提供技术支持，选择内插固井工艺，水泥浆返回地面。第三，技术套管。二开选择311.1mm钻头，作业到龙马溪组页岩气层上端，下244.5mm套管，封闭龙马溪页岩气层以上容易渗漏、塌陷的地层，钻进标志性砂层。

（三）钻井液技术方法

直井段对钻井液体系无较高要求，选择空气水基钻井液，三开大斜度井段与水平段应透过目的层页岩层段，页岩地层由于自身特殊的缝隙与层理发育结构，选择水基站精液容易造成页岩层失稳留下安全隐患。对此，选择PMC油基钻井液。导管、一开、二开、三开井段分别为：0--50m；表层；直井段；造斜段；增斜段。钻井液分别为：膨润土浆、空气、KCL聚合物钻井液；油基钻井液。其中，油基钻井液油水比重是80:20，组成为柴油+3.5%HIEMUL+1.5%HICOAT+2.0%CaO+1.5%MOGEL+2.0%HIFLO+重晶石粉。

通过技术方案应用，有效解决了井深结构设计、长水平段井眼轨迹控制、油基钻井液、长水平段固井等技术问题，满足钻井要求，保证钻井安全与效率提高。此外，定向段泡沫钻井、水平段等技术的应用也有着明显效果。

结语：

首先，页岩气水平钻井技术有着一定特殊性，主体有着水化膨胀作用且渗透性差。所以，选择钻井液过程中应有一些特殊性。其次，目前，页岩气水平井多利用油基钻井液，国外已经研发基钻井液，而我国也正在投入与钻井液研究中。最后，由于页岩气固井利用的胶结质量高，所以通常选择泡沫水泥固井技术。由此可知，国内区块页岩气开采价值应注意完井技术、水平井钻井的规划与设计，做好协调控制从而促进区块页岩气勘察深入开展。

参考文献：

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[3]袁明进,王彦祺.彭水区块页岩气水平井钻井技术方案优化探讨[J].钻采工艺,2015(05).

[4]黄兵,万昕,王明华.富顺永川区块页岩气水平井优快钻井技术研究[J].钻采工艺,2015(02).