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1、贞岩气水平井钻井技术与难点分析【摘要】：页岩气是一种重要的天然气资源，对其进行开采主要采用的是水 平井钻井技术，此项钻井技术不仅能提升单井的采收效率，还能提高采油产量， 在页岩气开发中具有显著作用。但是，水平井钻井技术还是存在一些技术难点问 题，钻井过程中扭矩、摩擦阻力大，井壁稳定性差，井眼轨迹难以精准控制等， 给实际的勘测开发工作带来一定的影响。因此，我们需要对水平井钻井技术难点 进行全面分析，采取有效的措施解决技术难点问题，确保页岩气水平井钻井顺利 进行，推动页岩气水平井技术长远发展。【关键词】：页岩气；水平井钻井技术；难点；措施；引言目前，社会广泛关注和研究非常规油气资源的开发，页岩气作
2、为储量丰富、 开发潜力大的非常规能源，自然受到了人们的重视。在页岩气开发过程中，常用 的开发技术是水平井钻井技术，水平井钻井技术在钻井速度、单井开采产量、开 采时间等方面都具有显著的应用优势，但是，在实际开采过程中，水平井钻井技 术也存在一些技术难点问题。因此，为了充分发挥出水平井钻井技术的作用，就 针对技术难点问题采取有针对性的解决措施，确保页岩气水平钻井技术的成功率， 确保页岩气的开采效率和质量。1. 页岩气水平井钻井技术进行页岩气开发过程中，最关键、最常用的技术就是水平井钻井技术。目前， 常用的水平井钻井技术包括欠平衡钻井、旋转导向钻井、控制压力钻井等。欠平 衡钻井技术可以很好的克服井壁
3、坍塌问题，避免钻井液伤害储层，机械钻井速度 快，开采产能高。旋转导向钻井技术在水平井钻井中主要使用旋转钻井导向工具， 具有边滑动边旋转特点，能够精准的控制井眼轨迹，钻出来的井眼会更加光滑， 能够有效减少扭矩、摩擦阻力，减少井下复杂情况的出现。控制压力钻井技术是 指在钻井过程中，能够对井筒液柱压力剖面进行有效控制，将全部的井筒压力始 终控制在地层孔隙压力和破裂压力中间，实现安全钻井和高效率钻进的先进钻进 技术。此项钻井技术的准确性、及时性较强，钻井速度快，在高难度定向井、水 平分支井、超深井等都有广泛的应用。2. 页岩气水平井钻井技术难点2.1钻井过程中扭矩、摩擦阻力大页岩气水平井具有复杂的内部
4、结构，加之存在水平段，在钻井过程中，在重 力作用下，钻柱会与井壁发生摩擦，产生摩擦力，在加上为了确保储层穿行效率， 水平段就会对上下地质进行适当调整，这也就大大增加了摩擦阻力。如果摩擦阻 力过大，井壁和钻具两者之间产生的扭矩、摩擦阻力会更大。其次，页岩气水平 井的水平段较长，钻井液不能将岩屑从井中有效携带出来，滞留在井筒中的岩屑 就会堆积形成岩屑床，这样当钻具进行工作时，触碰到岩屑床就会增加摩擦阻力， 而泥页岩遇水就会膨胀，一旦释放了井下地层应力，很容易出现泥页岩坍塌掉落 现象，卡钻等问题随之发生，这种情况下，不管钻具是往下放还是往上提，操作 起来都相对困难，而且钻具钻进阻力也随之增大。2.2
5、页岩气水平井井壁缺乏良好的稳定性第一，泥页岩的主要组成部分是水敏性粘土矿物，会跟钻井液发生作用。钻 井过程中，井眼一旦形成，就会使原有的力学和化学平衡性被打破，虽然井壁泥 皮能够起到一定的保护作用，但是泥页岩地层会与钻井液产生离子交换作用。第 二，页岩气水平井钻井过程中，如果钻井液渗入岩石的层理以及地层的裂缝中， 就会发生渗透作用，破坏岩石机构。泥页岩的特点是遇水膨胀，在这两方面的作 用下，泥页岩就会发生膨胀，产生水化应力，井壁岩石的应力分布和材料特性必 然会发生显著变化，导致井壁失去稳定性，出现崩塌、脱落现象。2.3无法精准控制井眼轨迹跟直井相比，页岩气水平井的优势就是水平段较长，这样就可以
6、有效增大油 气层的接触面积，提升单井的开采产量。也正是因为页岩气水平井拥有较长的水 平段和稳斜段，导致无法精准控制井眼轨迹。具体表现在以下几个方面，第一， 页岩气水平井井壁的稳定性较差，井壁容易发生崩塌、脱落现象，影响了井眼轨 迹控制。第二，泥页岩地层缺乏良好的稳定性，影响了井径和钻井扭矩之间的变 化程度，这样钻出来的井眼可能不规则，就会加大控制井眼轨迹的难度。第三， 页岩气水平井的井眼不规则，再加上扭矩发生显著变化，就很难调节控制定向工 具和钻头方向，导致定向效果不佳。第四，在页岩气水平井进入水平段之前，需 要摆放好定向工具，实际操作起来是有一定的难度，工具面摆放很困嫩。第五， 在开采后期，
7、页岩气水平井需要采用人工压裂，为了确保最佳的压裂效果，钻井 过程中，水平段延伸的方向要垂直于地层的最大应力方向，这也增加了井眼轨迹 控制难度。3. 页岩气水平井钻井技术难点应对措施3.1降低钻柱的扭矩与摩阻为了有效降低钻柱的扭矩与摩阻，可以在水平井的造斜段，使用斜坡钻杆降 低井壁和钻杆之间的摩擦。此外，还可以优化钻具结构，使用加重钻杆取代掉钻 铤，在水平井斜度较小的井段中使用加重钻杆时，为了减少摩擦阻力，可以使用 倒装钻具。使用倒装钻具需要注意，要在钻头上施加钻压，钻头工作保持平稳， 尽可能减少钻头的振动和摆动，同时注意避免发生卡钻情况。最后，需要有效改 善钻液的性能，提升钻液的润滑性。目前主
8、要是使用钻井也体系，通过钻井液把 岩屑从井中携带出来，这样钻具进行工作时，钻柱的扭矩与摩阻自然会减少。3.2合理应用钻井液体系为了改善井壁稳定性问题，可以合理应用钻井液体系。钻井液体系分为油基 钻井液、合成基钻井液、强抑制性水基钻井液。目前，油基钻井液体系是页岩气 钻井施工中采用的钻井液体系，它能够使水湿性页岩的毛细管压力得到有效提升， 避免钻井液渗入页岩中，确保井壁良好的稳定性。应用油基钻井液体系时需要注 意，必须要对老浆回收利用工艺进行完善优化，这样不仅可以减少有害固相含量， 还可以降低油基钻井液污染问题，从而使钻井液的性能得到有效提升。如果老浆 回收利用工艺没有优化完善，会严重威胁水平井
9、的井下施工安全。3.3提升井眼轨迹的控制精度为了提升页岩气水平井井眼的轨迹控制精度，我们可以采取以下措施。第一， 钻具在钻进过程中，可以交替使用滑动钻和复合钻两种方式，钻具要少滑动多旋 转，调整过程中注意钻进幅度，确保钻出来的井眼完整规则，这样才能有效控制 井眼轨迹。第二，选择合理的钻具工具，实时掌握钻具的钻进状态，同时要有效 分析地层岩性和钻具间的关系，合理调整分配滑动钻和复合钻的钻进时间，从而 有效控制井眼轨迹。第三，造斜点会给井眼轨迹控制带来一定的影响，因此，在 选择井段时，尽可能选择地层稳定性好还活着岩性好的井段，这样可以为井眼与 造斜的稳定性提供保障。第四，可以应用旋转导向钻井技术，
10、使用边滑动边旋转 的工作模式，始终保持旋转钻进状态，不仅提高了机械效率，而且能够精准的控 制井眼轨迹，钻出来的井眼会更加光滑。结语综上所述，页岩气水平井钻井技术具有显著的应用优势。由于地质条件的影 响，在开采施工过程中不可避免的会出现技术难点问题，影响了水平井钻井技术 的应用效果。因此，使用水平井钻井技术时，需要降低钻柱的扭矩与摩阻，合理 应用钻井液体系，提升井眼轨迹的控制精度，确保页岩气的开采质量。参考文献1王军军.页岩气水平井钻井技术的研究及应用J.中国石油和化工标准与 质量，2019，39（07）： 207-208.2戴昆.水平井钻井技术在页岩气井的应用J.化工管理，2017（16）： 223.
