页岩气井钻井工艺配套技术分析

刘文旭

摘 要：本文阐述了我国川南地区的页岩气井钻进工作中遇到的工程技术难点，并对页岩气井钻井工艺技术的应用方案和实施效果进行了分析。

关键词：配套技术;页岩;地质特征;垂直技术

我国川南地区于2014年在国家政策扶持下展开页岩气井钻井，至今已经完成十余口井钻井工作，并在实践中逐渐形成了一套独特的钻井工艺技术流程。但是传统的钻井技术方法存在着环保性不足和开发成本较高的问题，因此，对川南地区页岩气地质结构特征和施工难点进行分析，有利于对配套的施工技术进行优化，更好地展开钻井工作。

1 地质特征与工程难点

1.1 地质特征

川南地区位于我国西南地区，地质结构属于纵向孔隙与裂缝发育的模式，在这种结构模式当中，若进行钻井施工比较容易产生出口失返，或者因为漏水问题影响到了钻井防漏施工技术的应用。本次研究的工程项目中，区域地块结构位于四川盆底和云贵高原相交的位置，地层受到了东部褶皱冲断影响，南部地区受到了娄山褶皱带演化控制的影响，使其实际的构造特征呈现出了复合型特征[1]。

1.2 工程难点

该地区地表当地沉岩性较差，在施工中容易产生破碎性的掉块问题或者坍塌问题。所以，在井壁切向应力与水平井应力等因素的影响下，大斜度井以及水平井可能会产生重大垮塌问题。本工程项目所在区域中间夹层较多，整体可钻性较差，施工期间对于钻头的要求较高，若只使用单一的钻头，则会對整体的施工进度产生严重干扰。而且，页岩气藏钻井工程项目前期投入资金较大，施工周期长，产能较少，资金回流慢，增加了钻井施工的压力。对此，相关领域的工作人员要不断对页岩气井钻井施工技术进行优化，提升钻井采收效率，降低施工成本，推动页岩气开发采集工作更加高效。

2 钻井工艺技术应用与效果分析

2.1 技术应用

2.1.1 垂直技术

为了全面地解决陆相地层施工中存在的倾斜角大且容易歪斜的问题时，工程项目的组织规划部门工作人员安排了垂直钻井工艺技术。①垂直钻井工艺处于井下工作状态时，可使用3个重力传感器进行自动化处理，在进行施工中，还可以使用自动近钻头对井斜方位进行实时测量，以此实现自动化调整和降斜处理;②当钻井工具处于全旋转状态下，要为钻具提供侧向力，从而引导其井眼回归到垂直状态;③使用垂直钻井工艺技术可以完成平滑钻井，使得井眼的轨迹更为平滑，整体形态更加规整，这种方法可以有效地避免钻具旋转过程中，出现卡钻的问题。川南地区的页岩气井钻井施工中，应用垂直施工工艺技术，可充分提升钻井的速度，整体的施工效果较为优秀。

2.1.2 水平技术

水平钻井技术在应用中要着重考虑以下几个方面：

2.1.2.1 井身结构方案

井身结构方案的规划设计中，要对页岩气井地址项目所在区域的压力剖面特征进行分析，按照三开三完或者二开二完等结构模式，设计出建设方案，同时在表层的套管水平段位置、疏松层、上方漏层位置应用油层套管完成固定。以三开三完结构模式为例，要在其中间增加套管，并在上方二叠系垮塌和复杂层的垮塌进行隔离。根据复杂地质结构的特征，对页岩气井内的结构形式进行分析总结，缩减水平段裸眼段的长度和井眼的规格。这种方法不仅节约了成本，还可以提升页岩气藏开发工作效率。

2.1.2.2 井眼轨迹控制

根据测井资料、压裂资料和地震资料，工作人员可以构建出页岩气井的井下压力模型，并以此推断出页岩气地区的地理应力表现情况，从而对应力的大小与方向进行判定，明确得出水平段的稳定性需求，获取去存储层改造工作方案，确保稳定性与存储规格的需求能够得到兼顾。

2.1.2.3 防塌陷井液系统

防塌陷井液系统的设置主要是针对页岩层当中各种不同的结构类型可能产生的塌陷问题的预防。

2.1.3 旋转技术

旋转工艺技术是一种导向型工艺技术，通常在系统钻柱旋转钻进，跟随钻头的动向完成实施导向工艺技术。旋转导向工艺技术在实际对应用中，体现出了摩擦阻力小、扭矩小、井眼平滑、钻速高和以调控等优势。根据本文选择的工程项目所在地区的地理因素特征可以看出，页岩气地质工程项目钻井工作与旋转导向工艺技术的操作特点相匹配。在水平段旋转钻井施工中，导向施工可以实现一步到位操作，施工轨迹更为平滑，测井下套管的时间明显缩短。

2.2 应用效果

将垂直技术、水平技术和旋转技术进行综合运用之后，施工现场的平均速度较以往提升了20%，速度达到了4.52m/h，页岩气井钻井周期从原本的204天缩短至113天，节约了91天。不仅如此，施工费用也从原本的3516万元降低至1522万元。这一工程项目目前已经成为了当地钻井施工速度最快、周期最短且成本最低的工程项目，创造了页岩气井钻井多项新纪录。

3 总结

综上所述，综合运用了垂直施工技术、水平技术和旋转技术后，川南地区的页岩气井建设工作发展迈向了新的台阶，钻井的速度较以往提升了20%，施工成本也得到了明显降低，为其他地区的钻井工程项目规划和施工工作提供了参考。

参考文献：

[1]张小锋，段元向，赵小猛.川南页岩气井钻井工艺配套技术[J].石化技术，2019，26（05）：143-144.