淺談大斜度定向井鉆井技術
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摘 要：頁巖氣儲層段的開采一直是一個難題，而大斜度定向井技術因能夠在鉆穿更長的頁巖氣儲層段基礎上能夠加大范圍的探明其中的含氣面積，同時具有提高單井產氣量的優點，被越來越多的應用在了頁巖氣儲層段的開采上。我們通過對井身結構、鉆具組合、鉆柱力學、固井、井眼軌跡等技術的優化設計，大幅提高了直徑預探井工作的效率。在優選出符合高陡構造區頁巖氣勘探的鉆井工程設計方案后，就要利用油基鉆井液、旋轉導向鉆井等先進技術，進行鉆井，從而大大縮短了鉆井周期，有效提高了鉆井效率，實現了優快鉆井的工作目的。
關鍵詞：大斜度；定向井；鉆井技術優化
隨著科技的不斷發展，資源也隨之不斷地被開采，在加快科技進步的同時，也需要考慮提高天然清潔能源的利用率。但天然清潔能源大的開采難度多數較大，特別是頁巖氣的開采。因我國地質條件復雜，而富含頁巖氣的頁巖多數在年代久遠的底層，或是年代更為遠的陸相和海陸交互相地層中。這些地層中，斷層和褶皺較多，并都處于活躍狀態，其中頁巖氣聚集規律非常復雜，因此開采難度非常大。再加上頁巖分布位置都是比較零散的，面積也都較小，儲層厚度在20—300m之間，開發潛力也較小，成本也較高。
1 頁巖氣開采現狀
自2010年中國石油天然氣集團公司獲得頁巖氣的突破技術后，頁巖氣的開采工作就在不斷展開，使得中國頁巖氣進入快速發展時期。為了加快頁巖氣的可持續發展，中國的各個石油公司都對頁巖氣開戰了勘查工作，工作重點是在四川、湘西地區以及鄂爾多斯盆地。在2017年底，我國頁巖氣的產量就已經位于世界前列，實現了頁巖氣商業化。但我們在頁巖氣開采時發現了較多問題，其中最為突出的就是成本問題。西南區在打一口頁巖氣井需要投資2000萬-3000萬，但美國在開采頁巖氣時打下一口頁巖氣井成本在1700左右，這使得開采的成本差異比較大，造成了成本浪費。
2 優化大斜度定向井鉆井技術的重要性
我國頁巖氣的分布十分的不均衡，整體呈現出一種零散的狀態。再加上擁有頁巖氣的地區多位于西北丘陵地區和西南山區，這就使得了頁巖氣無論是在勘探還是開采難度都非常大。因此，就需要優化大斜度定向鉆井技術，以適用于這些地區的頁巖氣開采，并增加單井產能，以達到節省成本、增加利潤的目的。在這個過程中，通過對頁巖氣所在區域的地質條件、地層傾角、儲層品質等的數據調查分析，將實際的地質條件和鉆井的相關知識相結合，利用計算機設備中的鉆井模擬軟件對大斜度定向井的井身結構、鉆具組合、井眼軌跡等因素進行優化，并對鉆柱力學和井眼凈化過程進行房展額模擬，并在此同時對固井配方、鉆井液等進行優選，以便于提高鉆井設計的科學性和第一次鉆井的成功率。因為這種技術具有明顯的先進性和實用型，可以實現優質高效的鉆井過程，并降低整體的鉆井時間，提高鉆井效率。
3 以保靖區塊頁巖氣鉆探為例分析定向鉆井難點
3.1 地表條件差
由于大部分區域的地表條件很差，加上地勢比較狹窄甚至無法使工程車車通過。并且在開采時，可供使用的井場非常少，井場整體排布比較分散，難以管理。開采時，通常屬于山地鉆井，地域比較偏僻，造成后勤供應困難，飲用水和食物都難以運送，使得成本大大增加。
3.2 地質條件復雜
由于打井位置是在高陡的構造區，地層傾角多為20度到50度，較平底鉆井底層傾角過大。這就造成了地層造斜能力較強，給井眼軌跡控制和防斜打直帶來了一定程度上的困難。
3.3 鉆井成本較高
在這種區域進行鉆井，井斜度較大，再加上滑動鉆進井眼不光滑，給鉆壓的傳遞帶來了困難。針對容易形成巖屑床的問題，需采用旋轉導向鉆井，這就造成了鉆井成本大大增加。
4 鉆井工程優化設計
4.1 地層壓力評價
我們在提取地層壓力系數時，通常采用聲波測井法，同時需建立地層壓力剖面。判斷地層壓力是否合格主要是先要通過鉆后聲波測井解釋處理后，若是聲波時差未見明顯便宜，就為正常的壓力系統。
4.2 井身結構的合理設計和套管強度校核
以保靖區塊為例，由于其淺部地層容易在鉆井后出現井口、出水等現象，這就使得深部馬龍溪組地層有可能漏失甚至垮塌，這個點位就為地質比封點。因此，要根據兩個壓力剖面和地質比封點進行合理的井身結構設計，一般為“導管+三級套管”的程序。
4.3 井眼軌跡優化
我們在定向井剖面設計時遵循的原則是簡單易行，一有利于軌跡控制和現場操作為設計基礎，要優先選用進尺少的剖面。一般的剖面種類要通過定型井軟件進行優選，為“直—增—穩—增—穩”的剖面類型。
4.4 鉆井液設計
我們在優選地層配伍性好的鉆井液體系時，要根據儲層保護要求和巖性特征。一開直井段的作用主要是防漏，在鉆進時要優選膨潤土鉆井液或清水，避免漏水現象的產生。二開主要防治掉塊和垮塌，要優選膨脹土。三開龍馬溪組的作用是為了預防儲層傷害，優選油基鉆井液體系。
綜上所述，大斜度定向井鉆井成功成功的前提是要在充分收集各種資料后，用計算機鉆井軟件對各種鉆井須注意到的因素進行科學分析并進行仿真模擬，只有這樣，才能辦保證鉆井的成功率。通過提高鉆井速度并優快鉆井應用，可以有效降低作業成本，從而增加經濟效益。
參考文獻：
[1]陳海力，王琳，周峰，等.四川盆地威遠地區頁巖氣水平井優快鉆井技術[J].天然氣上業，2016，34（12）：100-105.
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