页岩气井工厂开发关键技术
页岩气“井工厂”钻井关键技术
页岩气“井工厂”钻井关键技术作者：陈长卫来源：《名城绘》2019年第11期摘要：“井工厂”技术可以缩短建井周期，降低钻井成本，大幅度提高资源及设备利用率，在页岩气等低渗透、低频位非常规油气资源开发中具有显著的技术优势，并在北美页岩气开发中获得成功应用。
本文主要对“井工厂”钻井关键技术和发展建议进行了阐述，以供参考。
关键词：页岩气；井工厂；技术页岩气的开采比常规天然气的寿命和生产周期更长，因此成为了目前世界各国的主要勘探开发对象。
但是，页岩气也存在一些不利于开发的特点，例如储层低孔、低渗等。
为了提高页岩气开发效率，新型“井工厂”钻井技术应运而生。
该技术采用了“ 群式布井、集中施工、流水作业”的作业模式，可以有效实现资源整合、远程控制及统一管理。
1、“井工厂”钻机技术特点相对于常规钻机，“井工厂”钻机主要特点为：（ 1）钻机具有多向、高效移动性能，能在固定井位间任意移动，缩短了拆卸、搬迁和安装等时间；（ 2）钻机配备管柱自动化处理装备，自动化程度高，作业效率高，减小了工人作业量，降低了作业风险，节约了作业成本；（ 3）钻机具有结构模块性强、占地面积小的特点，满足山区或道路条件差的区域丛式井作业要求；（ 4）钻机噪声小、污染轻，对环境具有积极保护作用。
2、“井工厂”钻井关键技术2.1井场部署井场占地量由井组数决定，一个井场中设计的井组数越多，井场面积越大，需要综合考虑钻井和压裂施工车辆和配套设施布局。
地面工程的设计需要考虑工程和环境的影响，为井工厂开发提供保障，同时使占地面积最小化。
主要考虑因素：⑴满足区块开发方案和页岩气集输建设要求；（2）充分利用自然环境、地理地形条件，尽量减少钻前工程的难度；⑶考虑钻井能力和井眼轨迹控制能力；⑷最大程度触及地下页岩气藏空间面积；（5）考虑当地地形地貌，生态环境，以及水文地质条件，满足有关安全环保的规定。
2.2水平井钻井技术通常页岩气采用直井进行开采收效甚微，改用水平井会得到更好的开采效果：水平井减少了地面设施，避免了一些地面不利条件的影响，更加有利于与页岩储层裂缝接触，产量可达直井的3一50倍。
页岩气开发水平井技术
水平钻井：页岩气开发的“杀手锏”
今天，水平井已经成为美国页岩气开发最主要的方式，也是页岩生 产井最有利的完井方式。水平井单井产量大，生产周期长，特别是对 于页岩这样的产层薄，孔隙度小、渗透率低的储层开发，显示出直井 无法比拟的效果。页岩气从水平井中获得的估计最终采收率大约是直 井的3倍。 水平钻井技术是页岩气开发的核心技术之一，广泛应用于页岩气开 发钻井。水平井页岩气单井产量高，生产时间长，是页岩气开发最合 理的方式，水平井井位应该尽量选择在天然裂缝系统发育、有机质富 集、泊松比低和杨氏模量高的地方。 水平井钻井主要有低压欠平衡空气钻井、控制压力钻井和旋转导 向钻井等技术，低压欠平衡空气钻井技术应用较成熟，控制压力钻井 技术能够很好的克服井壁坍塌问题，旋转导向钻井技术是页岩气水平 钻井技术发展的方向。水平钻井结合合理的增产措施是提高页岩气产 量的必要手段。
杨氏模量是描 述固体材料抵 抗形变能力的 物理量。
页岩气水平井钻井井位的选择
天然裂缝系统发育程度是影响页岩气开采效益的直接因素，因此页岩气水平井井位应选择在裂 缝发育程度高的页岩地区及层位，特别是垂直裂缝发育的地方，除此之外，还应尽量选择在有机质 富集、黏土含量中等，脆性成分含量高，泊松比低和杨氏模量高的地方。在作业过程中，一般选择 与主要裂缝网络系统大致平行的方位钻井，这样能够产生较多的横向诱导裂缝，使天然或诱导裂缝 网络彼此连通，沿垂直最大水平应力方向钻井可以增加井筒与裂缝相交的可能性，增大气体渗流面 积，从而提高页岩气的采收率。通常情况下，页岩气井的水平段越长，初始开采速度和最终采收率 就会越高，美国Barnett页岩水平井水平段长为457.20～1371.60m，据资料统计，页岩气井最有效的 造斜及水平段总长度一般为914～1219m。 在页岩地层的钻井中，作业者面临着井塌、扭矩和阻力方面的问题，难度比普通钻井更大，特 别是完井方案的设计，这是在井身设计阶段就必须考虑好的问题，它对井眼的稳定性及能否获得持 续产量至关重要。 页岩水平井完井方式有裸眼完井、滑动套管完井、连续油管完井、井下钻具组合完井等。裸眼 完井的后期压裂作业难度大，对水力压裂技术的要求较高，往往需要与先进的现代水力压裂技术结 合使用，如使用滑动套管压裂，适用于黏土含量小的井。套管完井井筒稳定，在储层改造时能够选 择性地射孔，从而进行优化增产作业，套管完井后，可以采用连续油管压裂对页岩储层进行改造。 页岩气井的水平井段多采用套管完井。不同完井方式对钻井工艺要求不同，因此在钻井设计时应注 意考虑完井方式这一因素。在页岩气井固井和分段隔离作业时，作业者一般使用酸溶性水泥（ASC） 作为常规水泥的替代品。酸溶性水泥物理性能和常规水泥十分相似，但不会抑制裂缝的产生，它在 酸基压裂液里溶解度很高（>90%），容易清除。
页岩气开发的关键技术
页岩气开发的关键技术
无
【期刊名称】《江汉石油科技》
【年(卷),期】2013(000)001
【摘要】页岩气开发具有资源潜力大、开采寿命长和生产周期长等优点，成为现在能源研究的热点和突破口。
研究表明，水平井钻井技术和水力压裂技术是页岩气开发的关键核心技术。
页岩地层钻井要充分考虑地质和其他各项因素，选择合理的钻井方式，并结合随钻测井技术实时观测钻井数据以调整设计方案。
针对不同的页岩层，选择合适的压裂方案，在压裂过程中利用微地震压裂监测技术实时监测裂缝增长动态，以达到获得预期产能的情况下成本最小化的目的。
【总页数】1页(P76-76)
【作者】无
【作者单位】不详
【正文语种】中文
【中图分类】TE357.1
【相关文献】
1.中国海相页岩气开发评价关键技术进展 [J], 贾爱林;位云生;金亦秋
2.页岩气开发水系统地面建设模式与处理关键技术 [J], 朱景义;谢卫红;李冰;王念榕;骆成松;巨龙
3.深层页岩气开发关键技术难点与攻关方向 [J], 何骁;李武广;党录瑞;黄山;王旭东;张成林;张柟乔;陈月
4.中石化江汉石油工程公司页岩气开发关键技术100%实现国产化 [J], 天工
5.中国石油川南页岩气开发形成关键技术体系 [J],
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加快突破页岩气开发的关键技术
裂检测采集 方法、数据处 理及裂缝 预测方法、 目前成熟的处理反演 软 件 、微地震压裂检测技术应用实例 分析等方面调查研究 ，全面 了解和 掌握微地震压裂检测技术的技术特 点、技术关键和应用技术 。 目前 ， 该技术 已成 为胜利油 田实施非常规 油气藏 开发 战略所具必须 的重要 的 高新技术储备之一。 水 平 井 钻 井 技 术 。 同直 井 相 比，水平井在 页岩气 开发 中具有 比 较显著的优 势：一是水平 井成本 为
新技术 纵览 ・ 新 技 术
Ｏｖ ｅ ｒ ｖ ｉ ｅ ｗ ｏ ｆ Ｎｅ ｖ ， ， ＇ Ｆ ｅ ｅ ｌ ｍ（ ） １ ｏ 萌ｃ Ｎ ｗ Ｉ ＇ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ Ｗ
加 快 突破 页岩气 开发 的关 键 技术
口 朱益飞 ／ 胜 利 油 田孤 东 采 油 厂
页岩气开发对技术的要求很高， 开采难度也较大。页岩气藏的储层一 般 呈低孔 隙度 、低渗透率 的物性特 征 ，气流阻力比常规天然气大，所有
而微 地震压裂检测技术是页岩气藏
的地 区，水平井开采效果 良好 。如
在Ｂ ａ ｒ ｎ ｅ ｔ ｔ 页岩气 外围开采 区内，水 平井克服了Ｂ ａ ｒ ｎ ｅ ｔ ｔ 组页岩上 、下石
灰岩
衡钻井。流钻 欠平衡 钻井 是指使用
普通钻井液的欠平衡钻井；人工诱 导欠平衡钻井是指 由于地层压力太 低 ，必须采用特殊的钻井液和工艺
７ ． ３ ８ 兆帕，二氧化碳气体就会变成超
临界态 。超 临界流体 既不 同于气体 也不 同于液体 ，具有许多独特物理 化学性——密 度接近 于水，能够为 井下马达提供足够扭矩 、溶剂化能 力强 ；黏度非常低，接近于气体，
块 的宁２ ０ １ 井 等 ，采 用充气钻 井技 术后 ，顺利钻达 固井井深 ，成功解 决 了本井 因恶性井漏导致下部钻井 实施困难 的 问题 ，减少 了因井漏造 成 的处理复杂时间 ，缩短 了钻井时 间，节约 了钻井 成本 。实践证 明， 采用欠平 衡钻井 技术提 速治漏 ，可 以加快页岩气工程的开发进度。 射 孔优化技术 。射孑 Ｌ 完井是水 平井完井 的主要方式 ，射孔参数 是 影 响水平井入流速度剖面 的主要 因 素 。大量页岩气开发实 践证 明，先 进 的射孔优化技术有助于页岩气 区 块的开发 ，采用大孔径射孔优化技 术 可 以有 效 减 少井 筒 附 近流 动 阻 力 ，提高页岩气产量 。而常规 的全 水平段均匀射孔方式存在入流剖面
页岩气水平井钻完井关键技术分析_王继峰
页岩气水平井钻完井关键技术分析王继峰赵棋顾黎明（新疆贝肯能源工程股份有限公司克拉玛依市８３４００９）摘要:在我国，目前对页岩气的技术开采上，工程体系非常的庞大，而开采页岩气的一项核心技术是水平井技术。
文章将从对页岩气的储存特点进行探讨，分析在开采页岩气中对水平井技术在具体应用中的优势，其优势具体包括对页岩层天然裂缝的充分利用、促进后期的压裂增产以及能够取得很好的成本效益等。
文章进一步将阐述对水平井方位的优选、轨迹控制、井身结构的设计、完井技术、钻井液体系以及钻头的优选等非常重要的技术。
通过对国内外页岩开采状况进行对比，发现在对我国的页岩气进行开采的过过程中一个最佳选择就是应用水平井技术。
关键词:页岩；页岩气；水平井；钻完井技术在资源短缺以及环境保护的双重重压下，在全球范围内，非常规能源渐渐成为一个新热点。
页岩气的储量相当的大，在全球中，已经探明的页岩气储量大概是456×1012m 3。
我国在页岩气的开采中，目前处于起步阶段，可以说还尚未对页岩气的开采进行非常系统性的研究。
所以，文章将重点介绍页岩气开采的一个核心技术，也就是水平钻井技术。
一、在进行页岩气开采中，水平井的优势在储层方面，页岩的储层特点跟常规天然气的储层有不同之处，页岩气储层的储层具有非常强的非均匀质性，这种独特的储层特性，在一定程度上就决定了页岩气在开采上独特的开采方式。
目前，在对页岩气进行开采的过程中，一项核心的技术就是水平井技术。
水平井能够更多的储层很好地穿过，对天然裂缝能够更好的进行利用。
在泥页岩中，发育较好的是垂直裂缝，并且对于很多的页岩气，其都是以游离状态存在于储层的天然裂缝之中。
通过对水平井的运用，就可以对储层以及储层中的天然裂缝进行更多层的穿过。
有助于压裂增产。
页岩气的产量由储层裂缝的数量直接决定。
垂直井井眼方向平行于地层的最大主应力方向，在进行压裂的过程中，裂缝在扩展方向上主要沿着地层的最大主应力方向，所以，直井对压裂增产很不利。
页岩气勘探开发关键技术综述
能 源 安 全影 响 到 国家经 济 的发 展 和社 会 稳 定 ， 世界 各 国通过 各 种 渠 道解 决 自身 的能 源 问 题 ， 其 中 最重 要 的就是 寻 找替代 能 源 。非常 规油 气资 源 已经 在全 球 能源结 构 中扮演 着 重要 角色 。页岩气 是赋存
透非常规天 然气 ， 在页岩气勘探开发 中有许 多关 键技术 。介 绍 了页岩气勘 探开发 中的相关 关键 技术 ， 包括密 闭取 心和保压密 闭取 心技 术 、 水平井技术 和压裂 技术 ， 并提 出了发展我 国页岩气勘探开 发相关技 术的建议 。 关键词 ： 页岩气 ； 密闭取心 ； 保压密 闭取 心 ；方面的研究较少 ， 至今还没有形成 成熟的技术 。 页岩气的勘探和开发必须采取现代钻进技术和 特殊 的固完井方法， 才能确保增产 ， 达到工业开采价
值 。 国外这方 面 的研 究 主要 有 ： （ １ ） 页 岩 气 钻 进技 术（ 主要 是 水 平 井 ） ， 包 括 密 闭取 心技 术 、 井 身 结 构
ｏ ｇ ｙ，ａ ｎ ｄ ｐ ｕ ｔ ｆ ｏ ｒ ｗ ａ ｒ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｕ ｇ ｇ ｅ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｉ ｎ ｇ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｅ ｓ ｆ ｏ ｒ ｓ ｈ ａ ｌ ｅ ｇ ａ ｓ ｅ ｘ ｐ ｌ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｉ ｎ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｓ ｈ ａ ｌ ｅ ｇ ａ ｓ ；ｓ ｅ ａ ｌ ｅ ｄ ｃ ｏ ｒ ｉ ｎ ｇ ；ｈ ｏ ｌ ｄ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｌ ｅ ｄ ｃ ｏ ｉ ｒ ｎ ｇ ；ｈ ｏ ｉｚ ｒ ｏ ｎ ｔ ａ ｌ ｗｅ ｌ ｌ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ；ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｕ ｉ ｒ ｎ ｇ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
页岩气开采关键技术研究与应用
㈡ 社会效益
研究与现场应用表明，该技术有效解决了长期困扰水平
井分段压裂的技术难题，大大推动吐哈油田水平井压裂技术
进步，拓展了压裂技术的应用范畴。
吐哈油田井下技术作业公司
第六部分：结论及认识
吐哈油田井下技术作业公司
第六部分：结论及认识
1、水力喷射定点压裂是集水力喷砂射孔、压裂、封
隔一体化的新型改造技术，是一种精准、高效、
吐哈油田井下技术作业公司
第二部分：关键技术及创新内容
㈡ 水力喷砂射孔参数设计优化
6、围压：射孔深度
随着围压的增大成
线性递减。 喷砂射孔施工参数：
井号 射孔排量（m3/min） 砂浓度（kg/m3） 砂量（m3) DP1 1.9 120 2 牛东平2 2.5 120 2.4 庙平1 2.5 120 1.2 F239H 2.5 120 1.2 青2-56H 1.8 120 1.6
第一部分：研究背景与意义
吐哈油田现有水平井99口。
水平井压裂改造难点：
1.改造井段长，采用分段改造。
2.一般需分3-5段压裂，封隔工具要求高。
3.多为裸眼完井和筛管完井，封隔难度大。 提高水平井压裂改造效果主要对策： 1.均衡改造。 2.有效封隔。
3.起裂位置裂缝形态确定。
吐哈油田井下技术作业公司
施工井号 DP1井 牛东平2井 青2-56H井 庙平-11井 F239H井 喷射压裂 段数 3 2 2 2 2 压前产量 压后产量 增产倍数 15 9.0 2.2 2.6 4.0 完井方式 裸眼 筛管 射孔 套管 套管
m3/d
气3000 2 11 1.3 1.5
m3/d
气45000 18 24 3.4 6
裂缝形成后，高速流体喷射进入孔道和裂缝，孔道相当于 “射流泵”；环空的流体在压差的作用下被吸入地层，维持 裂缝的延伸，实现水力封隔。
涪陵页岩气田“井工厂”技术
涪陵页岩气田“井工厂”技术I. 引言- 涪陵页岩气田概述- “井工厂”技术的重要性II. “井工厂”技术的原理和适用条件- 技术原理和基本流程- 技术适用条件和局限性III. “井工厂”技术的主要工艺和设备-洗砂器、置换器、清洗器、气药泵等关键设备介绍- 每个设备的功能和作用IV. “井工厂”技术在涪陵页岩气田中的应用实践- 实际推广过程中的工程案例分析- 应用效果评价和经济效益分析V. 结论与展望- 总结“井工厂”技术的优缺点- 展望技术的发展趋势和应用前景注：这是提纲，不是论文。
实际论文中需要对每个章节进行细化，给出具体例子、数据支持等。
I. 引言气田开采技术一直是油气工业中的重要研究领域，页岩气田作为近年来新兴的一种气田类型，其采气技术也得到了广泛关注和研究。
涪陵页岩气田作为我国页岩气开发的先行者，其“井工厂”技术在破解页岩气井产能低、井网稀疏等工程难题方面受到了广泛赞誉。
本文将介绍涪陵页岩气田“井工厂”技术的原理、适用条件、主要工艺和设备及其在涪陵页岩气田中的应用实践等方面进行阐述。
II. “井工厂”技术的原理和适用条件“井工厂”技术是一种通过在井下设备的组合实现井下多个作业环节的一体化作业的集成技术。
其核心是将清洗、掏沙、杀菌、压裂、静液压裂等井下作业环节集成在同一个装置中，实现一次下井、多次作业。
“井工厂”技术的主要原理是在井口设置装置，通过管道输送液体和气体分别对井底管道进行冲洗或清洗，达到清理管壁上的泥沙、防止管内污染和生物生长等目的。
同时，在井口加装一个气药泵，通过气液混输将石英砂压入井底砂层，增加砂砾嵌入石英砂和砂砾孔隙度，提高油气储存和渗透性。
“井工厂”技术的适用条件包括：（1）工程对象为含油、含气页岩气藏；（2）井壁砂层孔隙度较小，需要通过清洁井壁泥和增加砂砾填充孔隙度进行提高产能；（3）井网稀疏，需要通过一次下井多次作业的集成作业来提高井网利用率；（4）需要对井下环境进行杀菌，避免生物生长导致管路阻塞，影响井的产能。
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Ｖ ｏ ｌ ３ ６ Ｎ ｏ ５
钻 采 工 艺
Ｄ Ｒ Ｉ Ｌ Ｌ Ｉ Ｎ Ｇ＆Ｐ Ｒ Ｏ Ｄ Ｕ Ｃ Ｔ Ｉ Ｏ ＮＴ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ Ｏ Ｌ Ｏ Ｇ Ｙ
·１ ·
钻井工艺
页岩气“ 井工厂” 开发关键技术
王敏生， 光新军
（ 中国石化石油工程技术研究院）
Ｄ Ｒ Ｉ Ｌ Ｌ Ｉ Ｎ Ｇ＆Ｐ Ｒ Ｏ Ｄ Ｕ Ｃ Ｔ Ｉ Ｏ ＮＴ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ Ｏ Ｌ Ｏ Ｇ Ｙ
· ·３
对多个井进行压裂， 大大降低压裂施工成本。 ５ ． 井眼轨迹控制技术 ５ ． １井眼轨迹设计 为了减少井间防碰的可能， “ 井工厂” 多井平台 在实钻过程中需要实时调整， 具体步骤包括 ： ① 取得真正井位坐标以及修正的地质目标后， 确定槽
王敏生等．页岩气“ 井工厂” 开发关键技术． 钻采工艺， ２ ０ １ ３ ， ３ ６（ ５ ） ： １－ ４ 摘 要：为了提高页岩气的开发效率， 降低开发成本， 减少对环境的影响， 一个井场钻多口井进行批量化作业 的“ 井工厂” 开发模式在北美应用越来越广泛。为此， 在国内外文献调研的基础上， 分析了“ 井工厂” 开发的特点及 现状； 介绍了主要的关键技术， 包括井场部署、 井组优化设计、 可移动钻机、 批量化作业、 井眼轨迹控制、 同步压裂、 微地震监测、 钻井液循环利用和压裂液回收利用。这些关键技术的应用对我国页岩气高效开发具有一定的借鉴意 义。 关键词：井工厂；多井组；批量作业；页岩气
７ ， ８ ］ 机至下一口井开钻 ［ ， 这种工序可以减少作业成
一种有效的作业模式。
二、 “ 井工厂” 开发的关键技术
１ ． 井场部署 区块“ 工厂化” 模式布井的原则是用尽可能少 的井场布合理数量的井， 以优化征地费用及钻井费 用。单个井场占地面积由井组数决定， 一个井场中 设计的井组数越多， 井场面积越大， 需要综合考虑钻 井和压裂施工车辆及配套设施的布局。地面工程的 设计需要考虑工程和环境的影响， 为“ 井工厂” 开发 提供保障， 同时使占地面积最小化。需要考虑的因 素有以下几点： ① 满足区块开发方案和页岩气集输 建设要求； 充分利用自然环境、 地理地形条件， 尽 ② 量减少钻前工程的难度； ③ 考虑钻井能力和井眼轨 迹控制能力； ④最大程度触及地下页岩气藏目标； ⑤ 考虑当地地形地貌， 生态环境， 以及水文地质条件， 满足有关安全环保的规定。 ２ ． 井组优化设计 目前， 国外页岩气“ 井工厂” 钻井在单井场最多 布３ ６口井， 采用单排或多排排列， 布局需要充分考 虑作业规模、 地质条件（ 井生产能力） 、 地面条件限 制等因素。单排丛式井井间距一般为 １ ０～ ２ ０ｍ ， 多
井和生产， 所有井筒采用批量化的作业模式。图 １
１ ］ 为Ｈ ｏ ｒ ｎＲ ｉ ｖ ｅ ｒ 盆地丛式“ 井工厂” 三维结构 ［ 。
页岩气“ 井工厂” 开发的目的是为了提高开发 的经济性， 同时通过在一个井场钻多口井减少钻完 井对环境的影响。主要有以下优点：① 利用最小的 丛式井井场使开发井网覆盖储层区域最大化， 减少 了井场的占地面积； 减 ②多口井集中钻完井和生产， 少了人力成本、 钻完井施工车辆及钻机搬家时间， 同 时地面工程及生产管理也得到简化， 大大降低了作 业成本； 固井， 二开、 再依次固完 ③多口井依次一开、 井， 钻井、 固井、 测井工序间无停待， 实现设备利用最 大化， 提高了作业效率； ④多口井在相同开次钻井液 体系相同， 钻井液重复利用， 大幅降低钻井液用量，
６ ］ 低作业成本 ： ①高移动性能。采用底座整体移动技术， 通过优化钻机移动模块来实现钻机的自由移动， 减 少了钻机的拆卸、 搬迁、 安装等时间； ② 自动化。采 用电、 液、 气一体化智能控制技术、 嵌入自动钻井的 力学计算程序的数字计算机钻井界面、 精确的定位 控制和远程控制等； ③ 减少作业人员。钻井操作只 需要配备 ４名人员， 钻台几乎所有的操作都由司钻 完成， 另外配备地面及其它辅助人员 ３名即可进行 钻井生产作业； ④ 占地面积小。对环境保护具有积 极作用； ０ ０ｍ 井 ⑤适应性。所有的设备配备钻 ３０ 深的能力。 ４ ．批量化作业 为了节省时间， 降低钻井成本， 实现快速钻进， “ 井工厂” 采用可移动式钻机实现快速批量钻井， 其 特点是体 形 小， 重 量 轻， 价 格 低 廉， 钻 速 快。对 于 ５ ０ ０ｍ 的表层， 每口井只需 ３ ６ｈ 。这样就可以迅速 完成表层钻井， 钻完第 １口井迅速转到下一口井， 在 钻表层时不需要改变泥浆体系和钻杆。这样顺次一 开钻完所有的井后再移钻机回到第一口井开始二开 的钻进， 重复以上操作直到二开钻完所有的井， 再次 移钻井平台回到第一口井开始三开， 依次类推钻完 所有的井。对于一开井深不长的情况， 可以先一开 钻固完表层后继续二开钻井及下套管固井后再移钻
本达 １ ０ ％以上。压裂施工的作业也可以实现批量 化施工， 即压裂“ 井工厂” ， 即在一个中央区对相隔 数百米至数千米的井进行压裂， 所有的压裂设备都 布置在中央区， 不需要移动设备、 人员和材料就可以
第３ ６卷 第 ５期
Ｖ ｏ ｌ ３ ６ Ｎ ｏ ５
钻 采 工 艺
一、 “ 井工厂” 开发特点及现状
自从美国 １ ８ ２ １年完钻世界上第一口页岩气井 以来， 页 岩 气 钻 井 先 后 经 历 了 直 井、 水 平 井、 丛式 “ 井工厂” 的发展历程。加拿大能源公司（ Ｅ ｎ Ｃ ａ ｎ ａ ） 最先提出“ 井工厂” 开发的理念， 是使用水平井钻井 方式， 在一个井场完成多口井的钻井、 射孔、 压裂、 完
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ Ｊ ． Ｉ Ｓ Ｓ Ｎ ． １ ０ ０ ６－ ７ ６ ８ Ｘ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ５ ． ０ １
由于页岩气勘探开发投入成本高， 产能低， 使得 石油公司面临着诸多挑战。利用有效的钻完井技 术， 减少非作业时间， 缩短建井周期， 降低作业成本 显得非常重要。页岩气“ 井工厂” 开发已经证明是 经济可行的方案， 其核心是在一个井场钻多口水平 井， 实现可重复、 批量化作业的工厂化生产模式， 关 键技术包括井场部署、 批量化作业、 特种作业钻机、 井眼轨迹控制技术、 同步压裂技术、 裂缝监测技术、 钻井液循环利用和压裂液回收利用等。近年来页岩 气“ 井工厂” 开发模式在北美广泛应用， 带来了巨大 收益， 而我国页岩气开发还处于试验阶段， 对“ 井工 厂” 开发概念和模式认识不清。为此， 笔者对页岩 气“ 井工厂” 开发的特点和现状进行了分析， 并对主 要的关键技术进行了阐述， 所取得的认识对我国页 岩气的高效开发具有一定的借鉴意义。
收稿日期：２ ０ １ ２－ １ ２－ ２ ７ ；修回日期：２ ０ １ ３－ ０ ８－ ２ ２
基金项目：中国石化科技开发部项目“ 石油钻井创新技术调研与发展建议” （ Ｐ １ ２ ０ ４ ２ ） 部分研究成果。 作者简介：王敏生， 教授级高级工程师， １ ９ ９ ５年毕业于江汉石油学院钻井工程专业， ２ ０ ０ ９年获中国石油大学（华东）油气井工程博士学 位， 主要从事钻井工艺研究及石油工程规划方面的工作。电话： ０ １ ０－ ８ ４ ９ ８ ８ ０ ８ ７ ， １ ５ １ ０ １ １ ７ ３ ４ ７ ９ ， Ｅ－ ｍ ａ ｉ ｌ ： ｗ ａ ｎ ｇ ｍ ｓ ． ｓ ｒ ｉ ｐ ｅ ＠ｓ ｉ ｎ ｏ ｐ ｅ ｃ ． ｃ ｏ ｍ 。联系人： 光 １ ０ ０ １ ０ １ ） 北京市朝阳区北辰东路 ８号北辰时代大厦 ９ １ ９ ， 电话： ０ １ ０－ ８ ４ ９ ８ ８ ６ ９ ５ ， Ｅ－ ｍ ａ ｉ ｌ ： ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｘ ｉ ｎ ｊ ｕ ｎ ＠１ ２ ６ ． ｃ ｏ ｍ 新军， 地址： （
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钻 采 工 艺
Ｄ Ｒ Ｉ Ｌ Ｌ Ｉ Ｎ Ｇ＆Ｐ Ｒ Ｏ Ｄ Ｕ Ｃ Ｔ Ｉ Ｏ ＮＴ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ Ｏ Ｌ Ｏ Ｇ Ｙ
２ ０ １ ３年 ９月
Ｓ ｅ ｐ ． ２ ０ １ ３
减少钻井费用； 改变井组间 ⑤多口井进行同步压裂， 储层应力场的分布， 有利于形成网状裂缝， 提高页岩 气的产能和最终采收率； ⑥压裂液返排后回收利用， 节约成本又有利于保护生态环境； “ 井工厂” 开发也 存在着缺点， 主要包括： 增加了井眼轨迹控制难度， 对设备和技术要求较高； 总体井组钻井周期较长， 一 般要在整个井组完钻后才可进行后续的作业； 加大 了现场工程监督难度。 近年来， “ 井工厂” 作业方式在北美页岩气的开 发得到了广泛应用， 针对不同的页岩气区块的实际 情况， 产生了积极的影响。 Ｍ ａ ｒ ｃ ｅ ｌ ｌ ｕ ｓ 页岩气区位于 山区， 地表特征限制了井场的位置， 同时存在水供应 和压裂水处理等难题， 之前主要采用垂直井开发， 经 济效益较差。自 ２ ０ ０ ７年开始作业者开始采用“ 井工 厂” 开发模式， 大大提高了勘探开发的经济性， 同时 减少了对环境造成的影响， 截止 ２ ０ １ １年， 超过 ７ ８ ％ 的井利用“ 井工厂” 模式开发。 Ｂ ａ ｒ ｎ ｅ ｔ ｔ 页岩气区紧 靠市区， 作业者采用“ 井工厂” 开发可以减少占地面 积。２ ０ １ １年， Ｄ ｅ ｖ ｏ ｎ 能源公司在该区块一个井场钻 了３ ６口井， 大大减少占地面积。在 Ｈ ｏ ｒ ｎＲ ｉ ｖ ｅ ｒ 页岩 气区， 作业者为了提高页岩气开发经济性， 通过采用 “ 井 工 厂 ”开 发 模 式， 减少了 ２ １ ％的总作业成
口分配方案； ②利用地质设计的井位与靶点坐标进 行初步井眼轨道设计； ③ 将不同深度处的测量不确 定椭圆叠加到井眼轨迹上， 观测是否发生井碰； ④表 层井眼钻成并测量后， 根据实际井眼轨迹， 重新设计 井眼轨道并进行防碰评估。表层特别强调垂直钻 进， 并且每口井表层都要测斜。为了防止浅层井碰， 二开造斜率较小， 采用陀螺仪随钻测量工具定向， 保 证后期作业安全。三开利用油基钻井液体系、 Ｐ Ｄ Ｃ 钻头和高造斜率旋转导向工具钻进至最大深度。 ５ ． ２高造斜率旋转导向系统 “ 井工厂” 开发的水平井井眼轨道采用三维井 眼， 可以减少防碰风险和提高井筒与目标储层的接 触面积， 但是增加了钻井的难度， 图 ２为“ 井工厂” 井位布置及典型轨迹