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摘 要： 目前全世界对页岩气的开发已经成为新能源研究的突破口，具有很大的开发潜力，具有使用寿命和生产周期长的优点，广泛的得到了人们的关注，我国的页岩气开发要根据实际储藏的特点，在借鉴国外先进技术和经验的基础上，研究出适合我国页岩气水平井钻井的技术方案，形成配套的钻井、固井、压裂等作用流程，实现废水、废渣等處理不不会造成环境的污染，促进我国页岩气水平井技术健康、可持续发展。
关键词： 页岩气；水平井钻井技术
【中图分类号】 TE243 【文献标识码】 A 【文章编号】 2236-1879（2018）08-0255-01
页岩气是一种以多种形态存在的天然气聚集物，主要富集与泥页岩地层中，页岩气的特点是储量丰富、开采周期较长，开发的潜力非常大，作为一种新能源目前已经成为全世界研究的对象，页岩气藏的地层一般呈现孔隙度较低、渗透率较低的特点，因此与传统的常规天然气相比，气流的阻力较大，开采率也比较低，通常情况下需要进行页岩气储层的压裂改造，才能进行开采，因此开采页岩气的成本也就相对比较高。所以我们想要增加经济效益，就要适当的提升钻井的速度、提升单井的产量、延长开采时间。
1. 水平井钻井技术
水平井钻井技术是页岩气成功开发的核心技术之一，深受业界重视。与直井相比，水平井成本虽然是直井的2～3 倍，而产量却是直井的3～5 倍。水
平井提高了与页岩层中裂缝接触的可能性，增大了与储层中气体的接触面积， 在直井收效甚微的地区，水平井开采效果良好。同时，水平井减少了地面设施，开采延伸范围大，避免地面不利条件的干扰。当前， 国外常用的水平井钻井技术有欠平衡钻井、旋转导向钻井、控制压力钻井等，其中：① 欠平衡钻井技术可实施负压钻井， 减少循环漏失，提高采收率和机械钻速，避免损害储层；② 旋转导向钻井技术由于在水平井钻井中采用旋转钻井导向工具，可以形成光滑的井眼，更易较好的进行地层评价，同时可有效提高钻井速度；③ 控制压力钻井技术在钻井过程中能有效控制井筒液柱压力剖面，达到安全、高效钻井；④ 随钻测井技术（LWD）和随钻测量技术（MWD）可以使水平井精确定位，引导中靶地质目标，保证井眼轨迹，同时可以准确评价地层。
2. 压裂技术
由于页岩气藏超低渗透率和低孔隙度，页岩气水平井需经过多级大规模水力压裂处理，才能保证页岩气藏经济生产。国外常用的水力压裂技术包括泡沫压裂、多级压裂、清水压裂、水力喷射压裂、重复压裂、同步压裂等。① N2泡沫压裂技术适用于低压、低渗透水敏储层压裂作业， 可以减轻压裂液对地层的伤害，且返排效果好。② 多级压裂是利用封堵球或限流技术分隔储层不同层位进行分段压裂的技术，是页岩气水力压裂的主要技术。③ 清水压裂技术采用清水添加适当的减阻剂、黏土稳定剂和表面活性剂等作为压裂液，可以改善页岩气层的渗透率，提高导流性，减小地层损害。该技术适用于致密储层，也是美国页岩气井最主要的增产措施。④ 水力喷射压裂是用高速和高压流体携带砂
体进行射孔，打开地层与井筒之间的通道后，提高流体排量， 从而在地层中打开裂缝的水力压裂技术，适用于发育较多的天然裂缝的页岩储层。⑤ 重复压裂就是在老井中再次进行水力压裂， 直井中的重复压裂可以在原生产层再次射孔
注入的压裂液体积至少比其最初的水力压裂多出25%，可使采收率增加30%～80%，水平井的重复压裂必须设法隔离初始压裂层位，新的压裂层位必须是未压裂过的区域。
3. 难点分析
（1）由于页岩地层裂缝发育， 长水平段（1 200 m 左右）钻井中易发生井漏、垮塌等问题， 造成钻井液大量漏失、卡钻、埋钻具等工程事故。
（2）页岩气水平井钻井中， 水平段较长， 摩阻、携岩及地层污染问题非常突出， 钻井液好坏直接影响钻井效率、工程事故的发生率及储层保护效果。
（3）页岩气单井产能低， 勘探开发成本高， 需要优化钻井工艺及研发低成本钻井技术及其配套装备， 提高采收率， 降低钻井工程成本。
（4）固井水泥浆配方和工艺措施处理不当， 会对页岩气储层造成污染， 增加压裂难度， 直接影响后期采气效果。
（5）完井方式的选择关系到工程复杂程度、成本及后期压裂作业的效果， 适合的完井方式能有效简化工程复杂程度、降低成本， 为后期压裂完井创造有条件。
4. 需要重点解决的问题
（1）针对页岩具有易膨胀、易破碎的特点， 开展页岩气钻井井壁稳定性研究， 避免钻井过程中井壁的缩颈或坍塌。
（2）针对页岩地层特点， 开展预防水平井钻井工程事故的研究， 优选或研制有关事故预防和处理工具， 避免卡钻、埋钻具等工程事故发生。
（3）深入开展适合页岩地层特点的控压或欠平衡钻井工艺技术研究， 优化钻井液性能， 降低钻具有效摩阻， 提高钻井效率， 预防井漏发生。
（4）根据页岩地层及浆埋深特点， 有针对性的研究优化井身结构和完井方式， 满足高效、安全、保质及低成本要求。
（5）根据地质和井深条件， 研究合理优化的井下配套仪器（一般技术指标：工作温度低于150 °C ， 工作压力小于140 MPa ， 工作时间120 h）， 以满足适合页岩特点的水平井钻井需要。
（6）开展页岩气水平井固井工艺和水泥浆配方研究（如泡沫水泥浆配方等）， 确保水平段优质固井质量要求， 避免对储层的污染。
5. 结语
经过以上的研究和分析发现，我国在最近几年中对页岩气的开发和技术方面取得了快速的发展和积累了一定的经验，已经独立的完成了一些页岩气的钻井和压裂施工作业，起到了一定的效果。目前我国的页岩气水平井技术还处于初期阶段，技术方面还不是特别的成熟，因为页岩气的储层一般都是由黏土、矿物质、有机物混合在一起，产生页岩气的同时也造成了地层之间的空隙较小、渗透率较低的特点，与常规的天然气开采相比，气流阻力更大，开采的难度也随之增加，需要我们对地层进行压裂改造才能实现开采，增加了施工难度的同时也增大了企业成本。因此我们对页岩气的水平井钻井技术提出了更加严格的要求，保证开采效率的同时还要保证开采成本。
我国要在立足于国情的基础上实现页岩气的开发和利用，借鉴国外的先进技术和经验，研究出更加省水、省钱、环保的技术方法，在条件允许的时候还可以参考国外采用的井工厂钻井模式，节省了施工的占地面积和设备的使用数量，降低的开采成本，找到一条适合我国页岩气开发的体系，形成我国独有的、先进的开采技术，保障我国页岩气的健康、可持续发展。
参考文献
[1] 刘旭礼. 页岩气水平井钻井的随钻地质导向方法[J]. 天然气工业，2016，36（05）：69-73.
[2] 凡帆，王京光，蔺文洁. 长宁区块页岩气水平井无土相油基钻井液技术[J]. 石油钻探技术，2016，44（05）：34-39.
关键词： 页岩气；水平井钻井技术
【中图分类号】 TE243 【文献标识码】 A 【文章编号】 2236-1879（2018）08-0255-01
页岩气是一种以多种形态存在的天然气聚集物，主要富集与泥页岩地层中，页岩气的特点是储量丰富、开采周期较长，开发的潜力非常大，作为一种新能源目前已经成为全世界研究的对象，页岩气藏的地层一般呈现孔隙度较低、渗透率较低的特点，因此与传统的常规天然气相比，气流的阻力较大，开采率也比较低，通常情况下需要进行页岩气储层的压裂改造，才能进行开采，因此开采页岩气的成本也就相对比较高。所以我们想要增加经济效益，就要适当的提升钻井的速度、提升单井的产量、延长开采时间。
1. 水平井钻井技术
水平井钻井技术是页岩气成功开发的核心技术之一，深受业界重视。与直井相比，水平井成本虽然是直井的2～3 倍，而产量却是直井的3～5 倍。水
平井提高了与页岩层中裂缝接触的可能性，增大了与储层中气体的接触面积， 在直井收效甚微的地区，水平井开采效果良好。同时，水平井减少了地面设施，开采延伸范围大，避免地面不利条件的干扰。当前， 国外常用的水平井钻井技术有欠平衡钻井、旋转导向钻井、控制压力钻井等，其中：① 欠平衡钻井技术可实施负压钻井， 减少循环漏失，提高采收率和机械钻速，避免损害储层；② 旋转导向钻井技术由于在水平井钻井中采用旋转钻井导向工具，可以形成光滑的井眼，更易较好的进行地层评价，同时可有效提高钻井速度；③ 控制压力钻井技术在钻井过程中能有效控制井筒液柱压力剖面，达到安全、高效钻井；④ 随钻测井技术（LWD）和随钻测量技术（MWD）可以使水平井精确定位，引导中靶地质目标，保证井眼轨迹，同时可以准确评价地层。
2. 压裂技术
由于页岩气藏超低渗透率和低孔隙度，页岩气水平井需经过多级大规模水力压裂处理，才能保证页岩气藏经济生产。国外常用的水力压裂技术包括泡沫压裂、多级压裂、清水压裂、水力喷射压裂、重复压裂、同步压裂等。① N2泡沫压裂技术适用于低压、低渗透水敏储层压裂作业， 可以减轻压裂液对地层的伤害，且返排效果好。② 多级压裂是利用封堵球或限流技术分隔储层不同层位进行分段压裂的技术，是页岩气水力压裂的主要技术。③ 清水压裂技术采用清水添加适当的减阻剂、黏土稳定剂和表面活性剂等作为压裂液，可以改善页岩气层的渗透率，提高导流性，减小地层损害。该技术适用于致密储层，也是美国页岩气井最主要的增产措施。④ 水力喷射压裂是用高速和高压流体携带砂
体进行射孔，打开地层与井筒之间的通道后，提高流体排量， 从而在地层中打开裂缝的水力压裂技术，适用于发育较多的天然裂缝的页岩储层。⑤ 重复压裂就是在老井中再次进行水力压裂， 直井中的重复压裂可以在原生产层再次射孔
注入的压裂液体积至少比其最初的水力压裂多出25%，可使采收率增加30%～80%，水平井的重复压裂必须设法隔离初始压裂层位，新的压裂层位必须是未压裂过的区域。
3. 难点分析
（1）由于页岩地层裂缝发育， 长水平段（1 200 m 左右）钻井中易发生井漏、垮塌等问题， 造成钻井液大量漏失、卡钻、埋钻具等工程事故。
（2）页岩气水平井钻井中， 水平段较长， 摩阻、携岩及地层污染问题非常突出， 钻井液好坏直接影响钻井效率、工程事故的发生率及储层保护效果。
（3）页岩气单井产能低， 勘探开发成本高， 需要优化钻井工艺及研发低成本钻井技术及其配套装备， 提高采收率， 降低钻井工程成本。
（4）固井水泥浆配方和工艺措施处理不当， 会对页岩气储层造成污染， 增加压裂难度， 直接影响后期采气效果。
（5）完井方式的选择关系到工程复杂程度、成本及后期压裂作业的效果， 适合的完井方式能有效简化工程复杂程度、降低成本， 为后期压裂完井创造有条件。
4. 需要重点解决的问题
（1）针对页岩具有易膨胀、易破碎的特点， 开展页岩气钻井井壁稳定性研究， 避免钻井过程中井壁的缩颈或坍塌。
（2）针对页岩地层特点， 开展预防水平井钻井工程事故的研究， 优选或研制有关事故预防和处理工具， 避免卡钻、埋钻具等工程事故发生。
（3）深入开展适合页岩地层特点的控压或欠平衡钻井工艺技术研究， 优化钻井液性能， 降低钻具有效摩阻， 提高钻井效率， 预防井漏发生。
（4）根据页岩地层及浆埋深特点， 有针对性的研究优化井身结构和完井方式， 满足高效、安全、保质及低成本要求。
（5）根据地质和井深条件， 研究合理优化的井下配套仪器（一般技术指标：工作温度低于150 °C ， 工作压力小于140 MPa ， 工作时间120 h）， 以满足适合页岩特点的水平井钻井需要。
（6）开展页岩气水平井固井工艺和水泥浆配方研究（如泡沫水泥浆配方等）， 确保水平段优质固井质量要求， 避免对储层的污染。
5. 结语
经过以上的研究和分析发现，我国在最近几年中对页岩气的开发和技术方面取得了快速的发展和积累了一定的经验，已经独立的完成了一些页岩气的钻井和压裂施工作业，起到了一定的效果。目前我国的页岩气水平井技术还处于初期阶段，技术方面还不是特别的成熟，因为页岩气的储层一般都是由黏土、矿物质、有机物混合在一起，产生页岩气的同时也造成了地层之间的空隙较小、渗透率较低的特点，与常规的天然气开采相比，气流阻力更大，开采的难度也随之增加，需要我们对地层进行压裂改造才能实现开采，增加了施工难度的同时也增大了企业成本。因此我们对页岩气的水平井钻井技术提出了更加严格的要求，保证开采效率的同时还要保证开采成本。
我国要在立足于国情的基础上实现页岩气的开发和利用，借鉴国外的先进技术和经验，研究出更加省水、省钱、环保的技术方法，在条件允许的时候还可以参考国外采用的井工厂钻井模式，节省了施工的占地面积和设备的使用数量，降低的开采成本，找到一条适合我国页岩气开发的体系，形成我国独有的、先进的开采技术，保障我国页岩气的健康、可持续发展。
参考文献
[1] 刘旭礼. 页岩气水平井钻井的随钻地质导向方法[J]. 天然气工业，2016，36（05）：69-73.
[2] 凡帆，王京光，蔺文洁. 长宁区块页岩气水平井无土相油基钻井液技术[J]. 石油钻探技术，2016，44（05）：34-39.