水平井是頁巖氣藏成功開發(fā)的關(guān)鍵因素,水平井的推廣應(yīng)用加速了頁巖氣的開發(fā)進程。在頁巖氣層鉆水平井,可以獲得更大的儲層泄流面積,更高的天然氣產(chǎn)量。根據(jù)美國頁巖氣開發(fā)的經(jīng)驗,水平井的日均產(chǎn)氣量及最終產(chǎn)氣量是垂直井的3~5倍,產(chǎn)氣速率則提高10倍,而水平井的成本則僅為垂直井的25%~50%。

 

  國外在頁巖氣水平井鉆完井中主要采用的相關(guān)技術(shù)有[8]:?旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù),用于地層引導(dǎo)和地層評價,確保目標區(qū)內(nèi)鉆井;?隨鉆測井技術(shù)(LWD)和隨鉆測量技術(shù)(MWD),用于水平井精確定位、地層評價,引導(dǎo)中靶地質(zhì)目標;?控壓或欠平衡鉆井技術(shù),用于防漏、提高鉆速和儲層保護,采用空氣作循環(huán)介質(zhì)在頁巖中鉆進;?泡沫固井技術(shù),用于解決低壓易漏長封固水平段固井質(zhì)量不佳的難題,套管開窗側(cè)鉆水平井技術(shù)降低了增產(chǎn)措施的技術(shù)難度;?有機和無機鹽復(fù)合防膨技術(shù),確保了井壁的穩(wěn)定性[9]。

 

  另外,頁巖氣水平井鉆井要考慮其成本,垂直井段的深度不超過3 000 m,水平井段的長度介于500~2 500 m。考慮到鉆井完成后,頁巖氣開發(fā)要進行人工壓裂,水平井延伸方位要垂直地層最大應(yīng)力方向,這樣才能保證沿著地層最大應(yīng)力方向進行壓裂。

 

  欠平衡鉆井時,人們有意識地在裸眼井段使井筒壓力低于地層壓力,當鉆遇滲透性地層時,地層流體會不斷流入井筒并循環(huán)到地面以利于控制,頁巖氣用空氣作循環(huán)介質(zhì)在暗色頁巖中鉆進,可依據(jù)演化模式預(yù)測暗色頁巖對擴散相天然氣封閉的能力,以指導(dǎo)頁巖氣藏勘探,提高勘探開發(fā)水平。另外,在頁巖氣水平井鉆井中,采用欠平衡鉆井技術(shù),實施負壓鉆井,能夠避免損害儲層。

 

  美國肯塔基州派克縣的派克31井是泥盆系頁巖氣井,1986年8月完鉆,完鉆井深1 330 m,在井深809m至完鉆井底使用空氣鉆井,目的是在鉆井時排出地層水以保持干凈的井筒,便于識別天然裂縫和烴類進入井筒的情況。