坚持不懈 持续攻关 川渝页岩气钻完井关键技术取得重大突破

近年来，国家不断推进清洁能源发展计划，加快实施“蓝天保卫战”，同时我国天然气对外依存度超过40%，油气供需矛盾极为突出。川渝页岩气资源量位居全国之首，是国家页岩气示范区建设和中石油天然气主力增储上产区域。前期形成的第一代页岩气工程技术初步实现工业化开发，但随着2014年以来国际油价持续走低，2020年甚至跌破20美元/桶，使得国内外页岩油气开发作业者与服务商均陷入经营困局，导致了美国页岩气巨头切萨皮克等生产商破产，长水平段水平井钻完井成本面临巨大挑战，迫切需要技术升级换代。

为此，从“十三五”开始，中国石油川庆钻探工程有限公司页岩气钻完井技术研究团队，以国家重大专项为依托，坚持不懈，持续攻关，创建了新一代山地页岩气提速模板，在油基钻井液、长水平段导向钻井、水平井压裂、工厂化作业等关键技术方面取得重大突破，发展形成了新一代页岩气钻完井技术体系与标准，在长宁-威远、昭通国家级页岩气示范区规模应用，部分成果已推广应用至泸州等深层页岩气，实现了提速、增产、降本和安全、环保的目标，保障了页岩气的可持续开发，研究成果荣获中国石油天然气集团有限公司科技进步一等奖。

项目主要完成人为韩烈祥、钱斌、李维、张德军、冉启华、张永强、吴春林、谭宾、李跃纲、谢意、连太炜、曾小军、周长虹、欧阳伟、李洪兴、李玉飞、万伟、吴朗。

川渝页岩气开发面临以下几大挑战：一是开发不断向山区拓展，纵向存在多个漏失层，目标地层微裂缝发育，钻井垮塌、井漏等复杂多，严重制约钻完井提速提效；二是山区平台容量低、工厂化作业程度低、效率低，水平井钻完井技术不满足高效开发需要，影响建产速度；三是钻井难度高、压裂规模大，旋转导向等高端装备依赖进口，普及率低、停等多、工艺不成熟，导致单井工程费用高，页岩气开发盈利能力差。

针对上述挑战，项目组以“降复杂、缩周期、控成本”为目标，从提速模板创建、强封堵油基钻井液、高端导向钻井、水平井高效固井等6方面开展攻关，实现了页岩气工程技术新的重大突破，建立了第二代山地页岩气钻完井关键技术体系与标准，安全环保与投资回报水平进一步提升，支撑了川渝页岩气规模效益开发。

创新了页岩气提速模板创建技术，不断引领提速提效。提出“地质、工程、管理”交互融合理念，充实混合流态雾化钻井防漏、遇水膨胀固化复合堵漏等先进实用技术,有效解决浅表层漏失难题；开发了基于大数据深度分析和钻井知识库的钻井模板生成软件，形成的第三代提速模板支撑钻井提速50%；通过“一井一策”的精细化钻井设计，精益管理提高施工队伍整体水平，创造了10项钻井纪录，技术指标全面赶超国外公司。

创新了页岩气水平井高端导向钻井技术，实现技术服务转型升级。发明钻柱扭摆滑动钻井方法，开发了安全控制模块与智能导向软件，集成“近钻头伽玛成像+元素录井辅助”的地质工程一体化导向技术，机械钻速同比提高20%，优质储层钻遇率提高到97.4%，水平段最长3124米；自主研发了旋转导向系统，形成以振动控制、导向PDC为核心的旋转导向配套技术，“造斜段+水平段”同比提速25%，首次实现川渝页岩气“造斜段+水平段”一趟钻完成。

升级了强封堵油基钻井液技术，事故复杂与成本显著降低。利用“固液协同增强乳化稳定性”“三元复合封堵”机理，发明了梳型分子结构主乳化剂，油基钻井液技术全面升级，实现近“零滤失”，复杂时效从2.33%降至0.92%；研发了油膨胀胶结复合树脂等3种关键处理剂，形成油基钻井液堵漏技术，一次堵漏成功率达62.8%。

形成了页岩气水平井高效压裂技术，降本增效明显。构建了多裂缝动态扩展预测模型、多簇暂堵转向裂缝延伸压裂设计与实时调整方法；形成了密切割高强度压裂技术，单井测试产量有效提升；建立了“石英砂替代陶粒”新型混合压裂改造技术，单井支撑剂费用降低30%。

完善了页岩气水平井固井技术，固井质量持续提升。研发了高效冲洗型抗污染隔离液体系，研制了基于层析成像原理的固井顶替模拟装置与“Ω”碰压胶塞，创新了多因素耦合的顶替效率计算方法，开发了顶替效率分析软件，水平井段平均固井声幅优质率由52.7%提高到83.2%，固井质量大幅提升。

升级了山地页岩气工厂化作业模式，施工效率大幅提升。发展了山地工厂化平台设计，研制了页岩气五级分离投产装备，优化了工厂化钻井、压裂模式，形成了页岩气井快速投产技术，完善了山地工厂化作业技术体系，作业效率进一步提高。

如今，川渝页岩气钻完井关键技术成果不断完善和产业化应用，在长宁-威远、昭通国家级示范区等全面推广应用近千井次，在“勺”型井、上倾井等复杂工艺井逐年增多、水平段长增加7%情况下，钻井周期缩短12.9%、平均建井周期缩短17.8%，钻探的泸203井获得137.9万方/天的高产，强力支撑了页岩气快速规模上产，高效建成了川南页岩气生产基地，促进了页岩气产业快速发展。近2年技术成果服务收入20.77亿元，实现利润1.13亿元，节约费用10.84亿元，取得了显著经济及社会效益。