页岩气钻井工艺的概述

  水平井是页岩气藏成功开发的关键因素,水平井的推广应用加速了页岩气的开发进程。在页岩气层钻水平井,可以获得更大的储层泄流面积,更高的天然气产量。根据美国页岩气开发的经验,水平井的日均产气量及最终产气量是垂直井的3~5倍,产气速率则提高10倍,而水平井的成本则仅为垂直井的25%~50%。

 

  国外在页岩气水平井钻完井中主要采用的相关技术有[8]:?旋转导向技术,用于地层引导和地层评价,确保目标区内钻井;?随钻测井技术(LWD)和随钻测量技术(MWD),用于水平井精确定位、地层评价,引导中靶地质目标;?控压或欠平衡钻井技术,用于防漏、提高钻速和储层保护,采用空气作循环介质在页岩中钻进;?泡沫固井技术,用于解决低压易漏长封固水平段固井质量不佳的难题,套管开窗侧钻水平井技术降低了增产措施的技术难度;?有机和无机盐复合防膨技术,确保了井壁的稳定性[9]。

 

  另外,页岩气水平井钻井要考虑其成本,垂直井段的深度不超过3 000 m,水平井段的长度介于500~2 500 m。考虑到钻井完成后,页岩气开发要进行人工压裂,水平井延伸方位要垂直地层最大应力方向,这样才能保证沿着地层最大应力方向进行压裂。

 

  欠平衡钻井时,人们有意识地在裸眼井段使井筒压力低于地层压力,当钻遇渗透性地层时,地层流体会不断流入井筒并循环到地面以利于控制,页岩气用空气作循环介质在暗色页岩中钻进,可依据演化模式预测暗色页岩对扩散相天然气封闭的能力,以指导页岩气藏勘探,提高勘探开发水平。另外,在页岩气水平井钻井中,采用欠平衡钻井技术,实施负压钻井,能够避免损害储层。

 

  美国肯塔基州派克县的派克31井是泥盆系页岩气井,1986年8月完钻,完钻井深1 330 m,在井深809m至完钻井底使用空气钻井,目的是在钻井时排出地层水以保持干净的井筒,便于识别天然裂缝和烃类进入井筒的情况。