地学文献中心《国际地学动态》内部刊物专题报道国外 天然气水合物勘探井钻井作业面临的问题及应对措施

在过去的20年里，针对海洋沉积层和陆上冻土带内的天然气水合物，开展了多次成功的钻井作业，其中的大部分的目标是利用随钻测井和保压取心等手段证实水合物的赋存，以及确定地层和水合物的特性。自然资源部中国地质调查局地学文献中心依托《国际地学动态》内部刊物，对国外水合物勘探井的相关钻井参数及遇到的问题进行了梳理报道。

至少95%的水合物赋存于海洋沉积物中，因此大多数勘探井的钻井作业集中在海上。现有的研究认为，水合物勘探井的钻井作业所面临的问题与海洋沉积层钻井作业类似，具体包括：由于含水合物储层的不稳定性造成卡钻问题；含水合物储层之下的高压游离气问题；浅层气问题；井筒稳定性问题；防喷器和井下设备的水合物堵塞问题；下套管后的气窜漏气问题和套管挤毁风险。为了避免或缓解这些问题的发生，有关专家提出了应对解决方案：由于孔隙压力和破裂压力之间的安全泥浆密度窗口较窄，需合理设计钻井液密度；钻井液的温度应尽量接近冻土带和水合物的温度，以避免在冻土带和海洋环境钻进时发生井筒稳定性问题；对浅部含水合物储层采用套管钻井技术，既可以缩短起下钻时间，也可以减少对含水合物储层的扰动；应用保温隔水管来输运含水合物岩屑，以抑制水合物的分解；水合物钻探实践证明，只要合理设计钻井方案，尤其是优化钻井参数（钻速、泥浆循环速率等），就可以实现含水合物储层的安全钻进。            （张炜）

图1  全球主要天然气水合物钻探与试采活动分布示意图