页岩气水平井钻完井关键技术分析

王继峰 赵棋 顾黎明（新疆贝肯能源工程股份有限公司 克拉玛依市 834009）

在资源短缺以及环境保护的双重重压下，在全球范围内，非常规能源渐渐成为一个新热点。页岩气的储量相当的大，在全球中，已经探明的页岩气储量大概是456×1012m3。我国在页岩气的开采中，目前处于起步阶段，可以说还尚未对页岩气的开采进行非常系统性的研究。所以，文章将重点介绍页岩气开采的一个核心技术，也就是水平钻井技术。

一、在进行页岩气开采中，水平井的优势

在储层方面，页岩的储层特点跟常规天然气的储层有不同之处，页岩气储层的储层具有非常强的非均匀质性，这种独特的储层特性，在一定程度上就决定了页岩气在开采上独特的开采方式。目前，在对页岩气进行开采的过程中，一项核心的技术就是水平井技术。

水平井能够更多的储层很好地穿过，对天然裂缝能够更好的进行利用。在泥页岩中，发育较好的是垂直裂缝，并且对于很多的页岩气，其都是以游离状态存在于储层的天然裂缝之中。通过对水平井的运用，就可以对储层以及储层中的天然裂缝进行更多层的穿过。

有助于压裂增产。页岩气的产量由储层裂缝的数量直接决定。垂直井井眼方向平行于地层的最大主应力方向，在进行压裂的过程中，裂缝在扩展方向上主要沿着地层的最大主应力方向，所以，直井对压裂增产很不利。水平井在部署井眼方位时，最好是沿着地层的最小主应力方向，在进行压裂的过程中，裂缝要与井筒交错或者是垂直相交，这样就会提高压裂增产的效果。

在利用直井没有很大收效的地区，通过水平井技术，其采收率就会得到明显的提升。水平井的流入状态是在同一压力、同一储层下进行的，较之于直井，在产量上具有显著的提高。

二、对水平井的优化设计

1.选择井眼方位

通过对水平井方位的选择，将会对后期压裂裂缝在扩展方向上产生重大的影响。在开次页岩气的过程中，对水平井方位的选择，通常选择脆性矿物、应力较低、裂缝发育程度好、干酪根比较富集以及孔隙度较高的页岩层区域，进而度后期进行压裂提供条件。

为了能够使经井眼穿过更多的裂缝，在理论上，井眼的前方向应该同地层的最小主应力的方向保持一致。对于一般的水平井，在钻井选择上，要选择跟主裂缝网络系统大体平行的方位，这样就会产生更多的横向诱导裂缝，让诱导裂缝与天然裂缝网络之间互相连通，使其与气体之间进行接触的表面积扩大，进而就会提高采收率。

2.水平井精神结构设置

页岩气开采的一个非常关键的环节就是对井深结构的设计。因为页岩吸附气具有较慢的解析、扩散速度，所以页岩气的生产周期就会相对较长，页岩气一般有超过25年的寿命。在设计页岩气井身结构时，要满足多次压裂以及高达50年的生产周期的要求。因为后期要进行加砂压裂，所以就会对套管以及套管头在承压能力方面有很高的要求，固井的质量要非常的好，水泥要返高到地面。在对井身的结构进行设计时，运用三维的地震解释技术，保证水平轨迹能够沿着与地层最大水平低压应力相垂直的方向前进，尽量增加井筒与裂缝之间相交的可能性，最终打开更多的储层。

3.水平井轨迹控制技术

随着导向工具以及随钻测量技术的发展，能够基本上对水平井轨迹进行有效的控制，同时对其进行优化。对于水平段较短、储层均质性良好的水平井，在对其轨迹进行控制的过程中，可以使用普通的造斜工具组合。而对于结构复杂、水平段长的水平井，应该使用旋转导向钻井技术，能够使井眼更为光滑。对于常规的定向钻井技术，往往会受到以下影响:井筒在造斜过程中,因为旋转或者是滑动所造成的扭矩以及来自阻力的影响。在井眼轨迹更复杂时，横向位移可能会受到扭矩以及阻力的限制，对测井难度进一步加大。所以，在狗腿度较小的井钻进中，旋转导向系统是很值得采用的。通过对旋转钻井导向工具的使用，还能够节省大量的时间，对井眼质量的提高具有一定的促进作用，对长水平段下套管的风险进行大大的降低，进而加快机械钻速，对建井周期进行有效地缩短，最终就会降低整体成本。

4.水平井完井技术

页岩气储层具有较差的物性，而且其渗透率非常的低，具有自然生产能力的气井非常的少．对于一般的页岩气井，通常都要对其进行压裂增产，所以，页岩气水平井在完井方式方面，一定要充分考虑到压裂增产措施。页岩气水平井对完井技术具有较高的技术要求，是页岩气钻完井整个施工过程中的一个重要环节，与页岩气采收率的多少有着直接的关系。页岩气井的完井方式主要包括套管固井后分段射孔完井、裸眼射孔完井、尾管固井后射孔完井、组合式桥塞完井以及机械式组合完井等。

结语

水平井作为页岩气开发的一项最为核心的技术，已经在页岩气的开采中得到了广泛地应用。在对页岩气水平井的优化设计中，井身的结构设计以及水平井在方位上的选择是非常关键的环节。井眼方位应该与最大主应力方向互相垂直。在进行具体的井身结构设计中，应该充分地考虑到压裂增产以及生产周期的要求。

我国页岩气开发在目前还处于起步阶段，所以必须要借鉴美国先进的开采技术，但是，我国的任何一个页岩气层都有其独特之处，只有对页岩地层特点进行深入地研究，努力研发出一套与我国地质特征相符合的页岩气水平井钻完井技术，才能够实现我国页岩气的商业化开发。

[1]路保平.中国石化页岩气工程技术进步及展望[J].石油钻探技术,2013（5）.

[2]陈平,刘阳,马天寿.页岩气“井工厂”钻井技术现状及展望[J].石油钻探技术,2014（3）.

[3]杨海平,许明标,刘俊君.鄂西渝东建南构造页岩气钻完井关键技术[J].石油天然气学报,2013（6）.