涪陵页岩气田钻井技术

谢锴

摘 要：页岩层中，页岩气是一种天然气资源，我国中页岩气储量十分丰富，其开采工作也在稳定、持续的推进。作为我国第一个投入商业化开发的页岩气田，涪陵页岩气田的地下、地表等地质情况具有一定的复杂性，相比于国外的页岩气田和国内其他常见的油气藏，这种涪陵页岩气田的开发钻井存在着较大的难度。本文就涪陵页岩气田的具体进行分析，明确其钻井技术的难处，并提出相应的对策以便改进，为涪陵页岩气田开采提供参考。

关键词：涪陵页岩气；钻井技术；开采

中图分类号：TE24 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）02-0153-01

页岩气钻井技术的发展经历了水平井、分支井以及丛式井等阶段，为了使我国的页岩气开发利用实现良好的效果，就应积极借鉴和学习国外的页岩气钻井技术，结合我国页岩气田的实际情况，了解地质特点，采用与我国实际相适应的页岩气钻井技术。涪陵页岩气田是第一个商业化的开发建设的气田，在页岩气钻井操作中有一定的技术经验，就可以据此对钻井技术进行分析。

1 涪陵页岩气田的概述

涪陵页岩气田位于四川盆地与盆地山地的过渡位置，地形主要是丘陵，跨越长江南北，连接乌江两岸。涪陵页岩气田勘探的主要地区是焦石坝区块，它位于四川东部的褶皱带，焦石坝区块是断背斜构造，发育北东向和近南北向2组断层。焦石坝区块从上到下钻遇地层分别为：三叠系的嘉陵江组、飞仙关组；二叠系的长兴组、龙潭组、茅口组、栖霞组和梁山组；石炭系的黄龙组；志留系的韓家店组、小河坝组和龙马溪组；上奥陶系统五峰组和涧草沟组。目的层是龙马溪组和五峰组，是典型的喀斯特地貌，目的层位于2300米以上，而深层页岩气埋藏在4500米以上。[1]

2 涪陵页岩气田钻井技术遇到的困难

2.1 页岩井壁不够稳定

对于页岩井壁稳定性的影响因素有很多种，如工程、力学以及化学等因素，在地质、成岩作用的影响下，以及自身不均质性和各向异性比较突出，涪陵页岩气田地层中有极为明显的层理裂缝特点，使得在钻井中出现井底压差、钻井液和地层流体活度比较差的情况，受此影响泥页岩地层井壁强度以及应力发生变化，进而使得泥页岩的裂缝进一步扩大，井壁变得不够稳定。有地质勘查结果显示，涪陵地区的泥页岩层段矿物主要以脆性矿物为主，比如石英、长石等，其含量占到5成以上。钻土矿物将伊利石等作为主要内容，含量超过6成。这些因素导致涪陵页岩气田钻井时容易出现坍塌的问题。

2.2 复杂的井眼轨道

通常而言，为了使工程造价得以减少，不占用大量的土地面积，因此在开发涪陵页岩气田时一般是使用丛式水平井，这种水平井的井眼轨道与常见的油藏水平井支架是很大不同的，主要是偏移距比较大，大靶前位移，水平段比较长，[2]在涪陵页岩气田钻井时会遇到更大的摩擦阻力以及扭矩，工具面的放置和管理也会遇到很大的难题，总之钻井是比较困难的。

3 涪陵页岩气钻井技术对策

3.1 科学描述钻井地质特征技术

对上部地层出水、出气的规律进行描述，利用钻井、测井等方式，科学描述工区水层分布规律，明确地层水量横纵分布规律。结合出水、出气的结果对井的位置进行优化设计，保证钻井方法的科学合理，使得涪陵气田的开发速度得以提升。与此同时还需要对页岩地层水化特点进行分析，明确其与钻井液、地层间的相互影响，对页岩地层的水化水平进行科学的评价，对地层的强度等影响进行定量分析和描述，使钻井液以及技术方案的确定有科学的依据。对页岩地层压力进行细致的研究，明确井壁的稳定性，对层理裂缝的特点以及水化影响地层稳定性进行分析，确保地层压力体系准确性得到提升，使得井身结构、钻井液密度更加科学，并有效改善。

3.2 使用科学的回收、钻屑技术

当前涪陵地区的二开定向段是利用水基钻井液体系，其抑制和封堵性都比较强，三开的是使用油基钻井液，油与水之间的比例是4：1。使用科学的处理剂，能够使得页岩地层井壁不够稳定的问题得到有效地解决，但是钻井液成本高，钻屑处理压力依旧比较大，因此还需要对其技术进行研究。[3]

对页岩气水平井的油基钻井液体系进行科学的评价，从而使油水比得以降低，对性能的维护以及工艺的应用进行研究，使得页岩气水平井钻井技术得以优化，减少钻井液的成本支出。使用性能较高的封堵材料，提升油基钻井液的封堵、防漏等效果，进一步完善地面回收处理设备的建设，更加有效的提高了油基钻井液的回收利用率。对热解析处理技术、化学清洗技术等进行研究，优化油基钻屑技术，使其与现场需要相适应。[4]

3.3 丛式水平井三维井眼轨迹技术

由于涪陵地区的页岩气丛式水平井偏移距离比较大，水平段比较长，而且施工的摩阻扭矩大等，使井眼轨迹剖面得以优化，通过地层造斜的规律，摩阻扭矩得以减少，提高井眼轨迹预测的精准程度，轨迹更加光滑。进一步完善井下故障处理方案，使得井下作业安全，进而形成丛式水平井三维井眼轨迹技术。

3.4 油基钻井液技术

油包水型油基钻井液是热力学不稳定体系，乳化剂会影响其稳定性。对于涪陵地区页岩地层的特点以及长水平段水平井的实际需要，结合HLB理论、界面膜理论，研发了HiDrill以柴油基钻井液为主、辅助乳化剂，使油水界面吸附能力得到提升。

HiDrill以柴油基钻井液体系比较稳定，处理剂的加量不多，成本不足。井眼的净化水平强，高温高压滤失量比较小，现场维护起来也比较简单。这种钻井液可以在常温到220℃，以及1-2.3kg/L钻井液密度下进行施工。在涪陵地区应用的效果表明这种钻井液能够满足钻井的安全性以及实际需要，减少钻井的成本，并保证钻井能够一次性成功。

4 结语

总而言之，作为我国第一个大型的页岩气田，涪陵页岩气田的钻井技术应用发展中还存在着一定的不足，因此需要在实践中总结经验教训，对措施进行改善与优化，保证钻井作业的顺利、高效开展。

参考文献：

[1]牛新明.涪陵页岩气田钻井技术难点及对策[J].石油钻探技术，2014，04：1-6.

[2]艾军，张金成，臧艳彬，许明标.涪陵页岩气田钻井关键技术[J].石油钻探技术，2014，05：9-15.

[3]张金成.涪陵页岩气田水平井组优快钻井技术[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2016，07：1-8.

[4]刘超.涪陵页岩气田“绿色”钻井关键技术研究与实践[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2016，07：9-13.