陈逸凡
中石化江汉石油工程有限公司钻井二公司 湖北潜江 430074
【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，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，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.