沙漠地区页岩气地质调查井施工技术

沙漠地区页岩气地质调查井施工技术

高猛

山西省地质矿产研究院山西太原030000

摘要：页岩气是一种存在于富含有机质泥页岩中，由生物成因作用、热成因作用或两者相互作用而产生的，以吸附或游离形式聚集在烃源岩中的天然气。页岩气资源总量大、含气面积广、生产寿命长、产量持续稳定，随着社会对清洁能源的需求不断增大，页岩气的勘探和开发作为油气资源的新亮点具有深远意义。由于处于页岩气勘探开发起步阶段的我国，其页岩气资源量是常规天然气的好几倍，因此急待深入进行页岩气地质基础理论和关键技术方法体系的研究。

关键词：沙漠地区；页岩气地质调查井；施工技术

引言

目前国内页岩气还处于先期探索阶段，不同地区页岩气评价标准各不相同。与常规油气藏相比，由于页岩气藏的成藏特征不同，导致了其地球物理特征也不同，这就增加了利用测井技术识别页岩气储层的难度。另外，由于针对各种复杂岩性识别的成像测井和井壁取芯方法成本较高、耗时较长、不能普及到每个地质调查井中。因此，常规测井系列需要提高识别和评价页岩气储层的精度。

1页岩气及页岩气藏特征

页岩中的有机质演化生成气是页岩气的唯一来源，任何沉积盆地中，只要有富有机质页岩存在，就可能会形成页岩气藏，从而扩大了天然气的勘探领域。页岩气和其他类型的天然气最显著的差别在于：页岩气具有自生自储特点。页岩气的特征总结如下：

（1）这类泥页岩多呈暗色或黑色，表明其岩性富含有机质或沥青质。

（2）页岩气来源主要包括热成熟作用或生物作用，镜质体反射率（R0）范围在0.4%～2%；总有机碳含量（TOC）含量介于0～25%之间。

（3）页岩气即是储层又是气源岩。页岩的渗透率由于裂缝发育程度不同而变化，页岩的总孔隙度一般不超过10%，含气有效孔隙度介于1%～5%之间。

（4）吸附形式和游离形式为页岩的天然气赋存状态，各地区总吸附气含量变化差异较大。

（5）页岩气藏具有隐蔽性。页岩的裂缝发育有利于游离气的富集；当裂缝发育到一定程度和数量规模后，就能成为页岩气勘探的有利区。

（6）原生页岩气藏的压力较高，异常压力值随构造升降运动的变化而相应升高或降低。页岩的含气量主要取决于有机碳类型、含量及演化程度。当页岩中有机碳含量达到一定数量、且满足一定的热成熟度，该页岩就可能含有天然气。关键参数中通过取芯分析可以得到热成熟度，通过测井资料可以得到储层厚度，通过测井资料的处理计算，可以得到渗透率、吸附气含量、游离气含量、总有机碳含量等参数。

2沙漠地区的环境因素分析

2.1地貌

沙漠地貌主要包括风蚀与风积两种，其中风蚀地貌是由于表层土质被风蚀而下层地基土质未产生物理性质变化。而风积区的表层沉积物则以风沙土为主，土质已经出现了物理性质变化，因而在沙漠地区开展工程勘察应将风积地貌作为主要的勘察对象。对于风积地貌的勘察主要是要加强对风积地貌形态的描述和测量，具体包括：①沙丘最大、最小以及平均高度；②各沙丘间的间隔距离；③沙丘迎风坡与背风坡长度、坡度及走向。依据上述多项内容，便可明确出沙丘的起伏情况以及密度大小，进而体现出沙丘的形态特征及规模，最终明确形成沙丘的动力条件。

2.2水文条件

尽管沙漠地区的降水极少，然而却相对较为集中，往往单次降水量可达到全年降水量的一半以上，并由此可产生出地表径流，冲蚀路肩。对此，沙漠地区道路布设过程中也要充分考虑地表水积聚以及排泄条件。

3沙漠地区页岩气地质调查井施工技术

3.1井场建设

（1）在距离井场100m处，施工一口供水井，为场地建设、钻井工程施工提供生产用水。

（2）钻井井场开挖找平后（20m×50m），对场地抽水浇灌，采用水沉降密实法，加速整个井场沙层的自然沉降，增加沙层的密实度及承载力，防止施工过程中不均匀沉降造成的钻塔倾斜，自然沉降结束后，找平井场。

（3）井场填土石方料，厚度20cm，采用压路机压实，极大减缓大风天气沙层移动填埋井场；井场中部开挖10m×10m×1．5m池子（钻塔、钻机位置），填土石方料，压密夯实，增强地基的稳定性。

（4）按照钻机生产标准化要求，对场地进行功能分区，摆放钻杆、套管等材料。泥浆池、沉淀池、重泥浆储备池边缘硬化处理，并刻槽、拉毛，防止跌滑。

3.2钻具

使用H口径XJS95规格金刚石绳索取心钻具进行钻进取心。选择这套钻具，是因为地质方面定做的气体解吸罐内径为70mm，并要求岩心直径≮60mm，因此岩心直径必须在60～70mm之间，该套钻具取出岩心的直径为63mm，符合地质要求；同时地质要求取心时间要短，速度要快，绳索取心钻进是目前国内取心钻进中，提心速度最快的钻进方法，因此使用H口径金刚石绳索取心钻具势所必然，其他口径的绳索取心钻具，其岩心直径不是大于就是小于气体解吸罐内径，不能使用。该钻具实际使用效果良好，在取心井段取心1611.99m，岩矿心采取率达100%，完全满足地质要求，回次打捞成功率达95%以上，很好地保证了采取气体的质量。

3.3具体实施

井深0.00～120.00m孔段，采用PHP无固相冲洗液，PHP浓度控制在（500～1200）10-6“。该井段钻穿后，采用套管护壁。其他井段采用低失水、低渗透的优质抑制性泥浆，泥浆中不加人含油、含荧光等能够影响页岩气评价样品分析化验结果的处理剂和添加剂。进人目的层前20m，加入泥浆加重剂，提高泥浆密度，以便防止发生井喷事故。钻遇有毒有害气体溢出时，采用浓泥浆加重晶石粉压井。

（1）低失水、低渗透、高润滑抑制性泥浆配方。清水1m3+钠土粉50kg+纯碱2kg+水解聚丙烯睛胺盐（NH4-HPAN）1.2kg+高私梭甲基纤维素（HV-CMC）0.5kg+磺化沥青防塌护壁剂2.5kg。其性能指标为：相对密度1.02，漏斗乱度27～32s，滤失量7mL/30min，pH值为8.5。

（2）现场泥浆维护。现场配备一台泥浆搅拌机，使钠膨润土粉能充分水化分散；配备加药桶，将待加人的处理剂预先分散、水化、溶解；配备泥浆密度称、马氏漏斗豁度计、打气筒失水仪和pH试纸以便测量泥浆性能指标；泥浆池、沉淀池、循环槽用水泥砂浆修筑，以免混人杂物污染泥浆。每班测量一次泥浆性能指标，根据测量数据加人相应处理剂调节泥浆以保持泥浆性能基本不变；停钻时除尽沉淀池、循环槽内的沉沙以保证泥浆较小的含沙量。泥浆性能指标与最初泥浆性能指标相差较大时换浆。

3.4钻井施工效果

经过精心设计，严格组织管理，井队努力克服外部施工环境恶劣的困难，顺利安全完成了武地1井施工。完钻井深2210．11m，台月效率389．79m，目的层岩心采取率98．19%，完钻井斜2．8°。通过钻探探明该区域地下深部地质构造形态，为地层划分提供了依据。并且在进入目的层后为该实验井单孔页岩气资源含量数据提供了岩样，为武威盆地页岩气区块资源潜力评价和有利区优选，提供了第一手资料。

结束语

总之，随着常规油气资源不断枯竭和消耗，越来越多的目光开始转向页岩气。为了加快页岩气的开发利用，国家加大科技攻关力度，突破页岩气勘探核心技术，促进我国页岩气勘探开发步伐。

参考文献：

[1]尹亮先，李得新，田小林，谢治国.沙漠地区页岩气地质调查井施工技术[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2017，（03）：17-20.

[2]米合江，张飞.新疆页岩气调查井准页2井钻井施工技术及问题探讨[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2015，（11）：25-30.