永川深層山地頁岩ガス区画は、華蓥山褶曲帯の南方向に帚状に広がる低背斜群に位置し、構造褶曲が強く、断層が発達している。龍馬渓層の目的層は埋深差が大きく、地圧地温が高く、水平方向の応力差が大きい特徴を持つ。通過層は研磨性が強く、井壁が不安定になりやすく、掘削性が悪い。初期の地質認識不足により掘削効率が低く、施工周期も長く、複雑な状況が頻発し、多くの井戸で圧裂改造の効果が満足できなかった。永川工区が直面した主要な問題に対し、掘削性実験、硬度実験、研磨性実験、掘削性プロファイルの作成、地層三圧力予測、三次元地応力有限要素解析および異なる水平応力差の模式下での裂缝拡大シミュレーション、水平井の地質・工学的ダブルスイートスポット予測などの地質力学パラメータ研究を実施した。研究結果は、永川地域の地層は掘削性レベルが高く、安全な掘削液密度ウィンドウが狭く、地応力方向の差が大きく、高応力差が水圧破砕の亀裂網形成に影響することを示した。地質力学研究の成果を活用し、ターゲットを絞った工程調整を行い、掘削速度の向上と圧裂増産効果が明確となり、川南深層頁岩ガス開発における示唆を与える。

深層頁岩ガス;地質力学;工程調整;掘削速度向上;圧裂増産