探讨深层页岩气开发关键技术难点与攻关方向

张鹏翔 王君 杨晓博

摘要：文章以开发深层页岩气为落脚点，在对工作所面临技术难点进行简要说明的基础上，围绕未来攻关方向展开了讨论，内容涉及构件复杂缝网、打造长水平井等方面，供相关人员参考。

关键词：攻关方向;开发难点;深层页岩气

前言：在页岩气技术持续发展的背景下，相关水平井数量较过去有所增加，对深层页岩气进行开发是大势所趋。要想使开发效益达到预期，关键是准确掌握现有技术难点，综合考虑多方因素，对攻关方向及策略加以确定。

1深层页岩气开发技术难点

1.1压裂工程

首先，深层页岩储层的应力较差，增加了复杂缝网形成的难度，水力裂缝的延伸方向往往与主应力方向重合，难以做到转向及扩展，裂缝所展现出复杂程度，通常无法达到理想状态。其次，受闭合应力高、破裂压力高的影响，对裂缝进行起裂并延伸的难度较大，所形成裂缝多为狭长缝。最后，弹性模量高、闭合应力高的特点，在无形中提高了加注支撑剂的难度，对导流能力理想的裂缝进行打造的难度随之增加。

1.2钻井工程

深层页岩储层的开发对象较为复杂，现有工具及技术在适应性方面的表现往往不尽如人意，由此而带来的问题，主要有钻井速度慢、钻遇率偏低等。具体难点如下：一方面，在常温环境下，现有导向工具所能发挥作用有限，不仅无法有效控制钻进轨迹，还会给钻进效率造成不利影响。另一方面，在非均质性、构造复杂等因素的影响下，储层钻遇率始终难以得到提高，只有将钻遇率提高至80%以上，才能使压裂改造及后续工作得到安全且有序的开展[1]。

1.3气藏工程

其一，深层页岩空隙内部CH4，其力学参数极易被孔径影响，不同形状的孔隙，通常对应不同相态的CH4。在不確定开发规律的前提下，对生产制度进行制定，通常无法保证相关制度可发挥出应有作用。其二，深层页岩储存内部气体的流动规律有待探索，气体流动情况往往由孔隙大小所决定。其三，深层页岩气对应地质条件十分复杂，仅凭借现有经验进行开发，其效果难以得到保证，要想解决该问题，关键是要从井距、开发方式出发，对开发技术加以完善。

2深层页岩气开发攻关方向

2.1构建复杂缝网

深层页岩所在地质环境的特点，主要是破裂压力高，地应力高，温度高。这也是其具有非线性断裂和脆性弱等特征的主要原因，通过人工的方式，对复杂缝网进行构建，其难度有目共睹。要想将弹性模量高、天然裂缝所造成影响降至最低，一方面要对加砂量进行提高，另一方面要使裂缝所具有导流能力达到预期。相关研究的重点如下：首先，以高应力和高温为前提，对岩石结构、力学参数和岩性的关系进行研究，对可准确揭示断裂机制的模型进行建立。其次，对力学表征进行深入分析，确保层理弱面所具有抗拉强度等特性均可得到精细描述，由此来达到对各类天然裂缝、矿物所构成层理弱面在力学性质方面所存在差异进行揭示的目的。最后，为保证处于高应力和高温环境的裂缝，其导流能力可得到应有控制，关键是将测试导流能力的工作提上日程，结合测试结果对模型进行建立，确保可给导流能力带来影响的因素以十分直观的方式被展示出来，在此基础上，对铺砂浓度、工作所用支撑剂进行调整，通常可取得事半功倍的效果。

2.2打造长水平井

要想使深层页岩气得到充分开发，关键是要有长水平井提供支持，通过对钻井品质进行提高的方式，使其满足成本低廉、钻遇率高以及水平段长的要求。攻关方向如下：其一，模拟井底温度场并引入降温系统，使工作人员对井底温度的影响因素和变化规律有全面了解，在此基础上，以地质条件为依据，利用现有导向工具完成分段设计工作，辅以必要的降温及抗温措施，在保证钻进轨迹得到有效控制的基础上，使钻进速度达到预期水平。其二，以提高钻遇率为目标，基于三维导向技术对地质模型进行构建，对页岩气井优势加以利用，保证地质模型符合施工进度，通过实时调整钻进轨迹的方式，使精准追踪优质储层的设想成为现实[2]。其三，对长水平井进行钻井施工的关键是减摩降阻，在对钻井液所具有润滑性、稳定性进行强化的基础上，通过优化井眼轨迹、引入净化工艺的方式，确保井筒清洁度达到预期。

2.3更新渗流技术

对开发机理可使最终开采量得到准确估算，基于此对开发方案和技术进行制定，通常能够取得理想效果。攻关方向如下：一是借助微观实验，对岩心孔隙和界面特征进行评价，对动力学模型进行建立，对不同压力条件、储层温度下，甲烷所展现出赋存状态进行模拟，综合考虑气体产出机理、流动能力等因素，确定可被用来预测产能的模型，利用历史数据修正相关模型，保证产量预测结果最大程度接近实际情况。二是综合考虑特殊流动相关数值，对关键参数进行优化，使井距更加合理，加大对加密井是否可行进行研究的力度，确定可使该方案价值得以实现的井距和加密时机。三是调整排采制度内容，针对气体、液体流动机理开展实验，在明确置换机理的基础上，对置换时机、焖井时间加以确定。以流动规律为依据，对气井实际携液能力进行判断，综合考虑应力敏感特点等因素，确定符合气井实际情况的生产与返排制度，使气井配产得到优化，其EUR自然可以得到显著提高[3]。

结论：我国拥有丰富的深层页岩气，由于相关资源所在地区的构造普遍十分复杂，对其进行开发的难度不言而喻。要想实现大规模开发的目标，相关人员应对压裂、钻井和排采引起重视，结合理论与技术发展情况，在将瓶颈问题攻克的基础上，酌情引入立体开发和重复压裂等技术，打造与国情相符的开发体系，为资源的大规模开发助力。

参考文献：

[1]王建龙，冯冠雄，刘学松，等.长宁页岩气超长水平段水平井钻井完井关键技术[J].石油钻探技术，2020（5）：9-14.

[2]段华，李荷婷，代俊清，等.深层页岩气水平井"增净压、促缝网、保充填"压裂改造模式——以四川盆地东南部丁山地区为例[J].天然气工业，2019，039（002）：66-70.

[3]李国欣，罗凯，石德勤.页岩油气成功开发的关键技术，先进理念与重要启示——以加拿大都沃内项目为例[J].石油勘探与开发，2020（4）：739-749.