一、引言
环保可持续发展的理念下，国家制定和实施了能源结构调整战略，清洁型能源进入到快速发展时期。页岩气作为一种清洁能源在市场中的需求量不断提升，开采规模也逐渐扩大。由于我国页岩气埋藏深度大多在1500~4000m之间，因此页岩气开采难度很大。页岩气开发过程中，开采工艺技术水平的高低直接影响着页岩气开采生产安全和生产效益，为此加强页岩气开采技术投入研究的力度十分重要。页岩气开采过程中，钻井卡钻问题是影响生产安全的重要问题，对这一问题进行分析并探索更有效的风向防控措施对石油企业来说是十分重要的。
二、页岩气钻井现状
页岩气属连续型气藏，根据页岩气的成藏规律，可以将我国的页岩气藏大致分为三种类型，分别是陆相页岩、海陆过渡页岩、海相页岩；根据页岩气的储藏条件还可以分为三种类型，一种是分布于准噶尔盆地、塔里木盆地以及吐哈盆地等地区的西北型页岩气，第二种是扬子台地区的南方型页岩气，第三种是华北地台区、渤海湾盆地、松辽盆地的南方型页岩气。
据统计，截止到2018年底，我国页岩气勘探开发供投入135.3亿元，页岩气年产量108.81亿立方米，同比增长21%，页岩气产量占天然气总产量的6.7%。产量的增加离不开钻井工艺水平的提高。目前页岩气的钻井工艺流程为：首先钻竖直井到达页岩层，然后钻水平井进入页岩气，然后向页岩气藏储层中注入混合液（水、砂、化学添加剂），最后将页岩气抽采到地表。
在页岩气开发过程中需要使用多种工艺技术，如钻井技术、固井技术、完井技术等。当前我国的页岩气开发处于探索前进的阶段，因此开发技术还有很多不足之处，如钻井卡钻问题，直接制约着页岩气开采效率的提升。对这些技术难题进行研究和攻克是推动我国页岩气产业健康发展的重要途径。
三、页岩气钻井卡钻的原因分析
1.页岩井地层稳定性差
页岩地层均质性差，存在各向异性突出，在长期的地质作用下，地层中存在物理裂缝。钻井过程中，因施工工艺技术发挥作用，导致页岩层井壁围岩部位应力发生变化，岩层强度减弱，导致页岩层原有的物理裂缝逐步扩大延伸，降低页岩井地层稳定性。在这种地质岩层机构条件下，钻井作业难度较大，很容易造成页岩垮塌和卡钻事故，浪费钻井时间。
2.井眼轨道复杂
目前，在页岩井开发过程中，采用的工艺大多是丛式水平井，这种开采方式能够减小单井占地面积，降低开采成本，因而是目前主要的开采方式。但相对于常规的水平井井眼轨道，丛式水平井井眼轨道具有更大的偏移距、更大的靶前位移，更长的水平段，这些特征因素也会引起卡钻问题。考虑到单井储量的平衡控制，各井之间应留有一定的水平间距，通常为300~600m，加上压裂工艺技术要求，各井水平段在钻进过程中，施加力基本垂直于水平主应力，因此页岩气丛式水平井的井眼轨道具有很大的偏移距。
在页岩气水平井开发过程中，为了提高井网覆盖率，提高开采效率，井网大多是交错类型，靶前位移较大。
一般来说，页岩气水平段长度越长，则单井的产能越大，但是从钻井效率来看，水平段长度越长，钻井面临的岩层垮塌风险越高，岩层破裂问题越严重，钻井难度很大，反而容易造成钻井和完井成本的提升。另一方面，随着水平段长度的增长，井筒压差的存在会导致抽吸压力提升，不利于页岩气开采产量的提高。因上述因素的影响，页岩气丛式水平井钻井过程中受到的阻力更大，钻井设备和用具控制难度更高，一旦没有考虑到位则容易引其卡钻问题。
3.钻井套管强度
页岩气开放采用的多是压裂工艺，因此工艺复杂度高，施工规模大，这就要求钻井套管强度足够，同时对固井质量要求较高。在开采过程中，套管或钻具长期受到环境腐蚀、外力磨损导致钻具质量降低、性能衰减，出现钻具的粘吸卡钻或键槽卡钻事故。
4.钻井液质量性能
钻井液的性能较差、密度太高时，在钻井液注入岩层过程中，液柱的外加压力不能较好地与页岩层空隙压力实现平衡，不能在较短的时间内将井内的岩屑运出，导致钻具卡钻的问题。
四、页岩气钻井卡钻的处理和预防措施
页岩气钻井卡钻事故极容易引发管柱页岩气泄露，引发火灾或爆炸事故，对于井下生产安全和页岩气开采效率有严重不利影响，针对钻井卡钻问题工作人员可采取以下处理防控措施。
（1）加强套管或钻具质量把控，确保钻井用具材质性能过关。针对页岩气钻井的实际情况配置合理的钻具组合，并充分利用好稳定器、随钻震动器等设备，提高钻井作业的稳定性。在套管和钻具材质方面，尤其做好强度质量检验，必须符合井下作业的工艺要求，同时钻具材质还要满足钻井液的使用要求，具备耐硫化氢气体的性能要求。
（2）优化套管管柱。由于套管使用强度和频率很高，因此工作人员应加强对套管磨损情况的监测，对套管使用寿命提前预估，及早进行修理或更换。另外，在钻井工艺技术设计、钻井液配方设计、钻柱转速设计方面应对套管的磨损情况进行考虑，尽可能减少套管磨损。
（3）优化钻井技术。设计合理的井身结构，提高固井质量。设计合理的钻井液密度，优化钻井液配方，提高钻井液封堵性能。针对页岩气长水平段，应确保钻井液流变性能的稳定，可通过加入复合盐抑制剂来提高岩屑携带率，使钻井液发挥出理想的效能，减少卡钻事故的发生。
综上所述，页岩气是一种重要的清洁型能源，业内专家预测，未来15年将是页岩气发展的黄金时代。在市场需求稳步增长的阶段，石油企业必须抓住市场机遇，加快页岩气开采技术探索研究的步伐，在确保生产安全的前提下，努力提升开采效率，在能源市场中占据更有利的地位。
参考文献
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