针对当前深层页岩气开发过程中存在的众多技术难题，要实现其效益开发，需要在深层页岩气开发理论突破的基础上，创新建立开发主体技术，同时研发钻井、压裂关键工具与装备，明确深层页岩气实现规模效益开发的方法和手段，通过降本增效来助力深层页岩气勘探开发黄金时代的开启。

　　1.形成深层页岩气水平井钻井工程关键技术

　　长水平井是实现深层页岩气规模效益开发的重要手段之一。提升深层页岩气井钻井施工品质需要满足Ⅰ类储层钻遇率高、水平段长、钻井成本低3个条件。攻关方向涉及以下5 个方面：

　　①针对高温问题，首先通过开展考虑摩擦生热效应的井底瞬态温度场模拟和钻井液地面降温系统的先导试验，掌握深层页岩气水平井井底温度变化规律及主控因素，再针对不同地质工程条件，优选旋转地质导向、“近钻头LWD(随钻测井)仪+螺杆”“远端LWD 仪+螺杆”等导向工具组合进行分段导向方案设计，然后，配套相应抗温、降温措施来提高行程钻速和轨迹控制质量。

　　②为了提高复杂地质条件下的I 类储层钻遇率，需要创建一项融合多学科(钻井、录井、测井、地震、地质)信息的三维地质导向技术，构建精细三维地质工程模型，并充分利用页岩气井工厂化钻井优势，实现钻前、钻中、钻后三维地质工程模型全过程的迭代更新，使模型不断逼近真实地质构造，井轨迹实时主动调整，从而保障对优质储层进行精准追踪。

　　③针对深层、长水平井，在钻井工程中要实现减摩降阻，首先要进一步提高油基钻井液在高温下的稳定性和润滑性，结合井眼轨迹优化，配套使用钻柱扭摆减摩系统和全金属水力震荡器(抗高温、寿命长)等工具，并且实施“高转速、大排量、长循环”井眼强净化工艺以确保井筒清洁。

　　④针对钻井提速难的问题，可以从钻井装备强化、钻头和提速工具优选、钻井参数实时优化3 个方面进行优化升级。其中强化钻井装备是基础，针对深层页岩气井近水平段钻井，推荐配备电动钻机、大功率顶驱、3 台功率为1 600马力、输出压力为52 MPa 泥浆泵及高压管汇、3 台高频振动筛、高速(转速大于等于3 000 r/min)及中速(转速大于等于1 800 r/min)离心机各1 台。

　　⑤针对井下发生复杂事故的风险大的问题，需要采取综合防治技术。首先，针对油基钻井液，需要开发高效微纳米封堵材料、专用堵漏材料等来提高井壁稳定性和堵漏成功率，同时，融合地质工程一体化和大数据分析手段，即协同井筒状态监测、天然裂缝预测和钻井风险大数据分析等关键技术做到事故的早识别、早预警、早处理，降低井下发生复杂事故的概率。

　　2.创建深层页岩气水平井体积压裂复杂缝网构建方法

　　深层页岩处于高温、高地应力、高破裂压力的特殊地质环境下，使其岩石力学性质与浅层相比有明显不同，尤其表现在岩石脆性降低、非线性断裂特征更显著等方面，客观上阻碍了人工复杂缝网的形成。然而，深层页岩天然裂缝发育使其仍具备形成复杂缝网的有利条件。因此，为了克服天然裂缝和高弹性模量的影响，提高深层页岩气井加砂量并且保障人工裂缝的导流能力成为深层页岩压裂的关键。亟待开展以下4 个方面的研究：

　　①针对高温高应力条件下页岩岩石非线性断裂机制及本构模型不明确的问题，研究该条件下岩性、岩石结构与力学参数之间的相关关系，建立深层页岩应力应变本构关系和Ⅰ、Ⅱ与Ⅲ型断裂韧性模型，揭示深层页岩的非线性断裂机制。

　　②针对高应力条件下天然裂缝和层理弱面力学性质表征困难的问题，采用宏细观力学表征方法，精细描述天然裂缝与层理弱面的产状、抗拉与抗剪强度、界面摩擦特性，揭示不同类型天然裂缝和不同矿物组成的层理弱面的力学性质差异性。

　　③在强应力干扰的影响下，适用于深层页岩的人工裂缝扩展模型尚不成熟，需要建立可以描述深层页岩的本构模型和层理弱面力学性质的流—固—热多场耦合人工裂缝扩展模型，探究天然裂缝开启的临界条件，研究层理弱面对缝高的控制机制，然后开展真三轴压裂物模实验进行验证，形成能够充分利用段(簇)间应力干扰、实现全井段缝网压裂的最优压裂参数组合及配套工艺，同时探索应力循环压裂、径向多分支井靶向压裂、暂堵压裂等新型压裂工艺应用在深层页岩的可行性，以期实现裂缝复杂程度的最大化。

　　④为了实现高温、高应力条件下对裂缝长期导流能力的有效控制，需要开展该条件下的裂缝长期导流能力测试实验，建立考虑页岩蠕变的支撑剂嵌入力学模型与评价方法，进而阐明影响裂缝长期导流能力的主控因素，优选适宜的支撑剂类型与铺砂浓度。

　　3.基于深层页岩气的特殊渗流机理制订相应开发技术对策

　　明确开发机理是提高深层页岩气井EUR(估算最终开采量)的前提条件，也为深层页岩气开发技术对策的制订打下理论基础。亟待开展以下3 个方面的技术攻关：

　　①针对微纳米限域空间内流体相态和微观产出机理不清的问题，开展微观实验和理论研究，评价真实页岩岩心微观表/ 界面特性与孔隙结构特征，建立相应的分子动力学模型，进而模拟储层温度、压力条件下甲烷的赋存状态，基于CH4相态模型建立真实气体微观流动模型，研究页岩储层中气体微观流动能力和产出机理，并且结合微地震压裂裂缝解释成果，构建考虑压裂缝网的页岩气井产能预测模型，并采用生产历史数据对模型进行修正，进而预测页岩气井产量，评价吸附气和游离气对气井产量的贡献，确定气井的临界解吸压力。

　　②针对深层页岩气井排采制度需要优化的问题，通过开展页岩储层中压裂液和气体两相流动机理实验，重点研究压裂液与页岩气之间的置换机理，分析最优置换时间，进而确定最佳焖井时间;根据井筒气液两相流动规律，判定气井携液能力，研究下油管的最优时间;结合人工裂缝的应力敏感特征，制订合理的气井返排制度和生产制度以支撑气井的优化配产，提高单井EUR。

　　③针对深层页岩气的开发技术对策尚不明确，需要通过开展基于特殊流动机理的数值试井和数值模拟研究，优化水平井关键参数，确定合理井距;同时，开展在老井区实施加密井的可行性研究，主要研究加密的最优时机，以及加密井与老井的最优间距;开展立体开发技术的攻关，优化立体开发模式，明确深层页岩气开发技术对策，实现页岩储层纵横向的充分动用，从而提升深层页岩气的开发效果。

多学科信息融合建立三维地质工程模型流程图

形成深层页岩气开发技术对策的技术路线图

参考文献：《深层页岩气开发关键技术难点与攻关方向》