页岩气水平井钻井技术与难点分析

田宇 杨轶 史建 蔺涛 闫辽河

摘要：页岩气水平井钻井技术应用受到了地质特点的影响，存在着一定难点，为了顺利进行钻井施工，需要对钻井技术进行合理应用。本文介绍了页岩气井的钻探的含义，分析了页岩气水平井钻井难点，阐述了水平钻井技术在页岩气井中的应用，提出了加强钻井技术效果的措施，使页岩气水平井钻井的进行更加顺利，为页岩气资源开采提供了便捷的条件。

关键词：水平井钻井;页岩气;难点

引言

页岩气作为一种天然气，是重要的资源，在勘测中受到了多种因素的影响，开采可能会遇到问题。由于我国的页岩气勘探及开发还处于发展过程中，钻井技术水平还没有达到较高的程度，这使勘测的进行受到了影响。应结合页岩气的特点，分析水平井钻井技术的应用难点，页岩气的开采效果，使页岩气开发能够有效实现，为我国的能源供应带来帮助。

一、页岩气井的钻探概述

同时采用压力控制和钻井平衡测量凿岩的技术，解决施工中遇到的重大技术难题。对于非传统天然气资源的页岩气来讲，我国储量非常丰厚，但是开发难度系数较大，需要进行科学、系统的分析和研究，并采取措施改善井内钻井技术，解决工作中遇到的各种问题，提高页岩气和天然气的利用率和质量，并延长页岩气的使用期限，满足人们的需求。在开展页岩气水平钻井工作的过程中，一般常用井眼轨迹控制技术进行作业，并且借助井的地质钻井技术导向使用，使钻探过程中的井眼轨迹问题得到了解决，为钻探工作带来相应的支持。

二、页岩气水平井钻井难点

通过对某地区的地质构造情况进行分析，该地区的地质构造属于纵向上孔隙、裂缝发育，在结构中易产生钻井口的出口失返或者漏水问题，对钻井作业造成了影响，钻进水平井的过程中可能会产生更多的问题，导致周期延长。由于地表的沉岩性比较差，易产生垮塌的问题或者掉块问题。井壁切向应力等多种因素的作用下，水平井以及大斜度井中可能会出现井壁垮塌的问题。同时，该地区的地层构造中可钻性比较差，地层中的夹层较多，对钻头有着较高的要求，一般使用单只钻头进行施工，避免对钻井效果产生不良的影响。此外，页岩气藏中的资源回收时间比较长，产能较少，应对生产工艺进行有效改善，将页岩气水平段的钻井装备进行完善，使采收的效率提高，同时能够降低钻井作业的成本，使页岩气的开发效率提升，能够达到钻探的实际要求，为页岩气开发提供帮助。

三、水平钻井技术在页岩气井中的应用

（一）选择钻井液

页岩气所处环境的地质条件不相同，钻井的时候应确保开采坑中井壁的稳定性，选择适合的钻井液。选择完钻井液之后，应对施工的岩石成分开展分析，加入适量的添加液，使钻井时候的井壁岩石更加稳定。在添加的过程中应结合岩石成分进行分析，合理配比，还应考虑岩层中的地下水情况。

（二）选择页岩气水平井口

页岩气井口的确定需要结合地质情况来进行，应对地质情况的相关资料进行研究，将地震敏感带排除，并且采用电磁波勘测的方式对地质层中的井眼位置进行明确。页岩气水平井中各个井眼间存在着相互应力，勘测前可使用计算机进行应力模拟。井眼之間的相互应力需要小于岩层的平均应力，页岩气水平井的井口大小可根据岩层的应力来确定，还应对水质情况进行勘测。

（三）设计水平井井壁

设计页岩气水平井的井壁应采用分段的方式，这样可满足对不同的地质层采用不同设计的需求。在第一段设计过程中，需要判断岩层的表面特点，由于表面的岩石受到了风化的影响，呈现出了强度小的特征，在设计时需要将其设计成椭圆形，保证井口的强度能够达到要求。进行第二段设计的时候，需要分析中部岩层，这部分易产生漏水的情况，造成岩层脆性减弱，可将其设计为矩形，还应保证安装部件的位置避开这部分，避免对钻井施工造成影响。最后需要设计靠近页岩气的部分，这部分为多孔洞岩层结构，设计井壁的时候需要设计成圆形，这样可使井壁的强度加大。

四、加强钻井技术效果的措施

（一）合理选择勘测设备

页岩气分布的范围比较大，在不同地区中页岩气地质层的性质存在着不同，页岩气自身呈气体状态，一般所处的地质层具有膨胀以及多孔等特点。结合页岩层所处岩石层的情况，在施工中应根据实际情况来安排施工，使施工顺利进行，同时能够避免施工开采坑道产生坍塌问题。页岩气所处的地质层深度不同，在制定施工方案前，需要开展全面的勘测工作，使用精度较高的探测设备开展勘测作业。勘测设备相比页岩气地质层低的时候，会产生多余页岩气，难以满足收集的标准，导致浪费的情况。反之，会使开采坑道过深，在缺少页岩气存储的地方进行施工会导致浪费的问题，还会使施工成本增加。需要合理选择勘测的设备，保证勘测的准确性，使施工有相应的参考依据。

（二）做好完井操作

在完成了页岩气地质层水平井施工后，应开展完井工序工作，首先应是使用具有高强度的碳钢材质的套筒进行插入，使其能够与水泥层之间充分接触，做好固定处理。通过完井操作可避免页岩气水平井在之后产生坑道崩塌的问题。其次，在进行施工前，需要对其所在地的地质、水质以及岩石成分进行详细调查和了解，之后在水泥中加入凝固成分，使套筒能够成功打入，并且与水泥、井壁岩石凝固固定。在操作的时候，易产生套筒打歪或者打断等问题，在这个过程中需要对打桩机工作进行修正，还应借助计算机来控制柱落下的偏移量，对其进行修正，使操作能够达到要求。

五、结语

页岩气水平井钻井技术的应用具有重要的作用，可使页岩气资源开采得到保障，由于不同的地区地质情况不同，受到地质条件影响，进行施工的时候可能会遇到问题，难以保证钻井技术的应用效果。应对钻井技术应用进行分析，明确施工的各项要求，合理选择勘测设备，做好完井操作，为水平井钻井的进行提供相应的条件。通过有效开展钻井施工，可使钻井的过程更加顺利，减少问题的产生，进而提升施工的效率和质量。

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