贝克休斯 非常规钻井技术
贝克休斯非常规压裂技术简介
Unconventional Technology-Fracturing贝克休斯非常规压裂技术简介2013/03©2012BAKER HUGHES INCORPORATED.ALL RIGHTS RESERVED.TERMS AND CONDITIONS OF USE:BY ACCEPTING THIS DOCUMENT,THE RECIPIENT AGREES THAT THE DOCUMENT TOGETHER WITH ALL INFORMATION INCLUDED THEREIN IS THE CONFIDENTIAL AND PROPRIETARY PROPERTY OF BAKER HUGHES INCORPORATED AND INCLUDES VALUABLE TRADE SECRETS AND/OR PROPRIETARY INFORMATION OF BAKER HUGHES (COLLECTIVELY"INFORMATION").BAKER HUGHES RETAINS ALL RIGHTS UNDER COPYRIGHT LAWS AND TRADE SECRET LAWS OF THE UNITED STATES OF AMERICA AND OTHER COUNTRIES.THE RECIPIENT FURTHER AGREES THAT THE DOCUMENT MAY NOT BE DISTRIBUTED,TRANSMITTED,COPIED OR REPRODUCED IN WHOLE OR IN PART BY ANY MEANS,ELECTRONIC,MECHANICAL,OR OTHERWISE,WITHOUT THE EXPRESS PRIOR WRITTEN CONSENT OF BAKER HUGHES,AND MAY NOT BE USED DIRECTLY OR INDIRECTLY IN ANY WAY DETRIMENTAL TO BAKER HUGHES’INTEREST.Baker Hughes in China(since1981)贝克休斯中国简介Infrastructure结构•Ops Base:Shekou,Tanggu,Dongying,Chongqing作业基地：蛇口、塘沽、东营及重庆•Offices:Beijing,Shekou,Tanggu,Chengdu,Chongqing,Korla办公室：北京、蛇口、塘沽、成都、重庆及库尔勒30Over 30years operating in China 在中国，超过30年的作业经验•3NOC’s 3大国有石油公司•12IOC’s and independents •12个国外石油公司8Unconventional Projects Scheduled 个规划中的非常规项目•Sichuan and Tarim basins 四川及塔里木Shale Projects Delivered已经在国内实施了十七个非常规项目17>200>900Stages of Open Hole Multistage Fracturing级裸眼分级压裂Stages of Cased Hole Multistage Fracturing级套管分级压裂Our Commitment To Servicing China贝克休斯在中国CORE Team 核心团队•Strong technical expertise专业队伍•Operator’s perspective toanticipate and understandchallenges.帮助客户预测并解释所要面临的挑战•Strong tie to product linesapplication of solutions andtechnology 整合性方案Water Management-Development/Production水处理-开发/生产•Shale Water Problems are primarily associated with:•页岩油气藏水的问题主要体现在以下几个方面-Frac Flowback Water压裂液返排水-Water Sourcing for Frac and Drilling用于压裂和钻井的水源-Water Treating,Handling for Re-Use or Disposal水处理以及回收利用BHI Oilfield Water Management Service贝克休斯水处理体系•Removes suspended solidsand heavy metal去除悬浮固体颗粒剂重金属•No costly cleaning ormaintenance处理费用较低•Can treat>8,000bbls/day日处理能力>每天1200方Water Treatment Specialty Frac SystemsEvaporation Distilled WaterElectro-Coagulation FiltrationSlick WaterLinear/x-linked gelsSea Water ProducedWaterFlowback Water Water Usage Flowchart水处理体系SmartCare™Fluid SystemsSmartCare™环保型压裂液体系•HydroCare™:slickwater滑溜水体系•AquaCare™:linear guar fluid线性胶体系•ShaleXcel™:unique,viscosity controlled borate-crosslinked guar useful for generating complex fracture networks in shale reservoirs独有的、可控粘度的硼交联压裂液体系，可以有效形成复杂裂缝•Lightning™and Lightning Plus:high efficiency borate-crosslinked guar useful for conventional high-viscosity gel fracturing applications高效的硼交联压裂液，低粉比•AquaStar™and ThermoStar™:nondamaging,nonpolymer viscosified fluid清洁压裂液Combined SmartCare™Usage ChartBHI Fracturing fluid-Viking DBHI压裂液体系-延迟压裂液•In2008,it’s introduced into China,so far,more than600wells have been frac’ed with it in China.Recently,for most unconventional horizontal wells, it’s used for frac operation.2008年起引进至国内，至今已在全国范围内使用超过600井次。
贝克休斯LATIDRILL^TM高性能页岩气用水基钻井液
① 向钻 头提供 更大的水马力 ； ②通过 清除钻头表 面钻 削防止钻 头泥包和 堆积 ； ③提 高滑动性 ； ④ 降低扭矩和 阻尼。
（ ２ ） 降低 作 业成 本 。Ｌ Ａ Ｔ Ｉ Ｄ Ｒ Ｉ Ｌ Ｌ 体 系可 以 大 量 节 约 钻 时和 成 本 。 ①降低或 消除与井壁不稳 定有关的非生产 时间， 从 而可 以不 问断地持续 钻进作业 ； ② 降低 或消除与 油基 钻 井液和 钻 削有 关的清理 、 处理及运输成本 费用； ③ 与油基钻井液体 系相 比， 清理时 间可 降低 ２ ｄ左右 ； ④钻 井液 漏失少 ， 从而节约成本 。 （ ３ ） 降低 Ｈ Ｓ Ｅ风险 。Ｌ Ａ Ｔ Ｉ Ｄ Ｒ Ｉ Ｌ Ｌ 体 系可以提 高钻 井现场安全 ， 降低 与油基钻 井液有关的 Ｈ Ｓ Ｅ风险 ， 另外 ， 由于该水基体 系比较环保 ， 无需特 殊运输、 清理 或处理。 （ ４ ） 按 客 户 需求 配置 配 方 。Ｌ Ａ Ｔ Ｉ Ｄ Ｒ Ｉ Ｌ Ｌ 体 系可按 客 户 需 求 增 配 以 下 配 方 ： ①增强 因子——通过对金属表 面、 钻 削和地层 形成涂层和润滑提 高润滑性能和 钻井效率 ； ② 润滑剂—— 通过 降低 高温 高 压环 境 中的扭矩和 阻尼 来提 高钻速 ； ③ 井壁稳定 剂——机械性 地保 持井筒完整 ， 抑 制黏 土水化和膨胀 ； ＠ｃ ｏ ：清除剂—— 防止 污染 ， 保持 流体 的完整性 。 （ ５ ） 价值更 高。Ｌ Ａ Ｔ Ｉ Ｄ Ｒ Ｉ Ｌ Ｌ 体 系可与 贝克休 斯 的其他 页岩钻 井 方案打 包组合 ， 如与 贝克休 斯 的 Ｓ ｔ ａ ｒ Ｔ ｒ ａ ｋ 成像 工具 组 合， 可 以在钻进过程 中区别天然裂缝与诱导裂缝 ， 从 而进 行 最佳水 平段 产层 布局 ， 使产 能最 大化。该 水基 体 系也 可与 贝克休 斯的Ａ ｕ ｔ ｏ Ｔ ｒ ａ ｋ 旋转导 向系统 、 休 斯克里斯坦森的 Ｔ ａ ｌ ｏ ｎ Ｔ Ｍ ３ Ｄ Ｐ Ｄ Ｃ钻 头配套使 用， 为 页岩 气开发提供 最佳解 决方案 。
贝克休斯特殊钻井工具介绍
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Competitive Advantage竞争优势
• 碳化钨(TC)和PDC切削结构的工程优化提高了划眼速度
• 用常规的PDC钻头也能很快钻穿 • 独特的凹性设计避免掉落物到井底 • 用于注水泥的安全旁通孔 • 钢结构比铝结构更可靠 • 360º 规径覆盖确保稳定性.
Downhole Penotrator Caledus BridgeBuster
EZCase™实质是在套管或者尾管底部安装 实质是在套管或者尾管底部安装 PDC钻头 钻头 EZCase™ 用于： 用于： - 在已钻井眼中划眼到井底 - 在下套管的同时，钻入新地层 在下套管的同时， EZCase™有两种操作方法： 有两种操作方法： 有两种操作方法 - 通过尾管与钻杆连接 - 通过套管与顶驱连接
16
6.000 5.750
6.125 5.875
6.500 6.250
6.750 6.500
8.500 8.250
11.000 10.750
12.250 12.000
17.500 17.250来自20.000 19.750
24.000 23.750
26.000 25.750
RWD2 RWD2 Ream While Drilling Technology Ream While Drilling Technology 随钻扩眼钻井技术 随钻扩眼钻井技术
结果： 结果： 13 3/8”套管钻进成功钻至目的层，并完成固井作业。 套管钻进成功钻至目的层， 套管钻进成功钻至目的层 并完成固井作业。 EZCase对比表现，其机械钻速优于对手50%，且进尺比对手长250m。 对比表现，其机械钻速优于对手 ，且进尺比对手长 。 对比表现
8
产品系列
贝克休斯旋转导向原理
贝克休斯旋转导向原理贝克休斯旋转导向原理是指在石油钻井中，通过旋转钻具来实现钻井方向控制的一种方法。
该原理是由美国工程师贝克和休斯在20世纪30年代提出的，是钻井技术中的重要突破之一。
在传统的钻井方法中，钻井工具靠施加扭矩和推力来实现钻井，但是在某些情况下，需要改变钻井的方向，以便达到特定的目标。
贝克休斯旋转导向原理就是为了解决这一问题而提出的。
该原理的关键是利用钻杆的扭转来改变钻井方向。
在钻井过程中，通过在钻杆上加装一种叫做导向装置的工具，可以使钻杆在钻井过程中产生不同的方向偏差。
这种导向装置通常由可调节的导向翼片组成，可以根据需要进行调整。
当钻杆旋转时，导向装置会产生一个由切向力和摩擦力组成的向下施加的力，这个力会使钻杆发生弯曲，从而改变钻井方向。
通过调整导向装置的角度和位置，可以实现钻井方向的精确控制。
贝克休斯旋转导向原理的优点在于可以实现高精度的钻井方向控制。
相比传统的钻井方法，旋转导向技术可以实现更小的偏差角度和更精确的方向控制。
这对于一些需要在地下目标点附近进行操作的任务非常重要，比如在石油开采中需要在油层下方进行侧向钻井。
贝克休斯旋转导向原理也可以提高钻井的效率和安全性。
传统的钻井方法需要频繁地停工和更换钻具，而旋转导向技术可以减少停工时间，提高钻井的连续性。
同时，由于钻井方向的精确控制，可以避免一些潜在的危险情况，提高钻井作业的安全性。
贝克休斯旋转导向原理的应用范围非常广泛。
除了石油开采领域，旋转导向技术还可以应用于其他领域，比如地质勘探、水井钻探、盐井钻探等。
在这些领域中，旋转导向技术可以帮助钻井工程师更好地了解地下地层的情况，提高勘探和钻探的效率。
总的来说，贝克休斯旋转导向原理是钻井技术中一项重要的突破，通过旋转钻具来实现钻井方向控制。
该原理具有高精度、高效率和高安全性的优点，广泛应用于石油开采和其他领域。
随着技术的不断发展，相信旋转导向技术将会在未来的钻井领域中发挥更大的作用。
看世界PDC钻头的最新进展(一)
钻井过程中的技术创新，看世界PDC钻头的最新进展（一）研磨性页岩地层驱使着新钻头的设计，以应对坚硬岩石及高温井的钻探。
在金刚石切削齿与碳化物基岩面相互作用期间，贝克休斯的休斯克里斯滕森Quantec Force强力PDC钻头获得了最佳效果，表现出更高的耐用性和热稳定性，通过获得的有限的切削齿分析，切削刃上的残余应力被迁移。
随着北美油气井页岩层的不断出现，钻头公司迫切地公关，以应对这些地层钻探的挑战并不让人惊讶，对于具体的应用，随之而来的是新钻头的设计，或是改进现有钻头的设计。
一些近期的设计，包括一些应对研磨性地层或高温地层钻井的新切削材料，也有一些8刀翼钻头的外形设计，这些设计都吸收了新切削齿技术和新材料技术，还有一些更新的钻头体材料技术，这些技术都是为了增强钻头的耐用性和提高钻头的性能表现，唯一的目的就是为了降低作业者的钻井成本。
一位服务于Varel国际公司西半球的现场工程经理卡尔罗斯（Karl Rose）说：“在开发钻头切削齿方面，许多钻头技术基本上都是材料技术，使钻头能够承受钻极硬的研磨性地层，切削齿能够在钻硬地层、软地层和夹层地层的变化中不会损坏”。
在钻头本身的材料特性方面也有了新的进展，为了使钻头更加结实和耐用，促使设计者设计出应对更硬地层类型的PDC钻头，罗斯先生说：“随着更坚硬材料的出现，切削齿材料的密度也会增加，使钻头从根本上更加坚韧耐用，这会让作业者在钻硬地层和研磨性地层时，用一只钻头打更多的进尺”。
一位史密斯国际公司的技术支持经理弗莱明克雷格同意说：“切削齿越好，钻头在井里滞留的时间就越长，就能打更多的硬地层和研磨性地层，作业者花费的成本就会越少”。
弗莱明先生说：“我们首先要能让一个切削齿应对更硬和更高研磨性地层，以便能使整个PDC钻头切削齿吃入这些地层，另一方面，钻头的刀翼越多，触到井底的金刚石体就越多”。
然而，弗莱明先生接着又说：“当钻头处于动态稳定的状态时，我们将会停止增加刀翼的数量，史密斯钻头目前就是这样做的，接下来把精力集中在切削齿技术上，不一定要增加更多的刀翼数量”。
贝克休斯公司压裂液和分段压裂技术在中国的应用
该井为气井，井深4432.9-4494.2 m，温度：168C； 地面压力低于60MPa，管柱摩阻20-26MPa。
贝克休斯的压裂液体系-优良的携砂能力
Medallion
Medallion HT@120oC
0.05l/m^3Magnacide575+4kg/m^3GW-38+1l/m^3NE-118+1l/m^3claymaster 5C+0.75l/m^3claytreat 3C+1.5l/m^3 BF-7L+1 l/m^3XLW-60
贝克休斯的压裂液体系-压后及时彻底返排
• 贝克休斯压裂液体系全部可与高能气体一起使用，
低PH值体系(如Medallion LPH , QuadrFrac, Vistar LPH 等)可与N2和CO2同时使用。更有助于完全彻 底返排.
• 贝克休斯公司多种压裂体系中可加入甲醇， 增加
返排效果。
贝克休斯的压裂液体系
• 延缓交联体系，交联时间可控(0.5-10 min) • 高PH体系(9.5-11) • 可N2 伴注 • 适用温度：60-148℃; • 低摩阻. • 低成本 • 主要用于深井或管柱尺寸受到限制的井，目前主要
应用于胜利、河南和四川。
贝克休斯的压裂液体系
压裂层4481.0-4497.0 m ；温度：150C；3.5英寸油管施工，管 柱摩阻18MPa左右。
减小压裂液对地层伤害途径:
进行压裂措施，只有在减少压裂液对地层和支撑剂伤害
的基础上，才能获得较好的压裂效果。
•清洁的压裂液体系 •充分彻底破胶 •压后及时彻底返排
贝克休斯的压裂液体系
<1%
羧甲基羟乙基纤维素
1-2%
贝克休斯数字化钻井
钻井绩效分析
大钩 高度
井深
悬重
泵压
钻头 深度
顶驱转速冲数Leabharlann 钻井作业 逻辑钻井活动
57
钻井活动
钻井 划眼 接立柱 起下钻
下套管
关键指标
算法逻辑
钻井绩效分析应用 新疆玛湖区块
可提供基准对比和作业活动分析 ❖ 钻井活动分析 ❖ 与作业标杆井对比
钻井绩效分析应用 新疆玛湖区块
可提供基准对比和作业活动分析 ❖ 井深跟踪图 ❖ 与作业标杆井对比 ❖ 分析非生产时间和无形损失时间
内容目录
数据实时可视化服务 智能警报服务 钻井绩效分析
数据实时可视化服务
钻井数据的实时汇总、分析和可视化 ❖ 多功能显示平台 ❖ 与远程支持团队紧密协作 ❖ 功能强大
数据实时可视化服务应用
钻井数据的实时分析 ❖ 工程安全 ❖ 钻井时效
智能警报服务
常规警报
数据 特性变化 门限设置
警报
数据
扭矩
智能警报设计
数据安全
在本地收集、分析和处理数据 的硬件、软件和连接系统，使 数据处理更安全、可靠和高效
服务能力
模块化数字架构
适应客户环境的灵活选 项
数据采集
数据传输
数据存储
标准化
技术支持
定制化开发与服 务
决策
钻井平 台
服务与支 持
数据分 析
支持
第三方服务支 持
数据分析
分析与建议
生产平 台
管理概况
技术支持 高度适用 安全 可定制解决方案
贝克休斯数字化钻井服务与应用
钻井数字化方案
方案目标
降低成本
数字化技术服务能力 提高时效
作业安全
贝克休斯钻井及随钻地层评价技术交流
TruTrak 工作图示
造 斜!
TruTrak 指令
稳 斜!
TruTrak 指令
降 斜 钻 下 直 段!
TruTrak 指令
多重选择: • 垂直钻井模式 • 造斜模式 • 稳斜模式 • 灵活的导向力 • 左/右方位力 • 导向肋板收回模式
TruTrak 垂直钻井服务
• 自动垂直钻井 • 服务:
电阻率/伽玛 /压力随钻测井 Resistivity / Gamma / Pressure LWD 传感器模块 OnTrak Sensor Module
随钻测量脉冲器和 MWD Pulser & Power 发电机 - BCPM Supply
中子孔隙度 /密度随钻测井 Neutron Porosity / Density LWD
贝克休斯钻井及随钻地层评价技术交流
大庆，2013年8月8日
© 2010 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.
定向钻井及地层评价技术交流内容
1. 垂直钻井技术 VertiTrak 2. 自动定向井技术TrueTrak 3. 旋转导向钻井技术 AutoTrak G3.0 4. 马达动力旋转导向钻井技术 AutoTrak Xtreme 5. 便捷旋转导向钻井技术 AutoTrak eXpress 6. 高造斜率旋转导向技术 AutoTrak Curve 7. 旋转导向垂直钻井技术 AutoTrak-V 8. 钻井优化服务Copilot 9. OnTrak MWD/LWD平台和LWD技术
OnTrak Sensor Sub
总结
VertiTrak/TruTrak 是一种非旋转垂直钻井系统, 钻柱扭矩小,尤其适合在硬地层使 用 井眼质量好 VertiTrak可独立工作,不需另外的MWD系统 4 ¾” 工具用于 5 ½” – 6 ½ ” 井眼 6 ¾” 工具用于 8 ½” – 9 7/8” 井眼 9 ½” 工具用于 12 ¼” – 28” 井眼
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AutoTrak eXpress 特点
• 同样的旋转导向头， 带近钻头井斜； • 简化版的旋转导向工具； • 仅测量MWD及VSS 振动参数，伽玛可选 • 可接入马达动力节 • 较高的增斜能力 • 应用： 大庆致密气上部造斜段，重庆页岩气，
四川致密砂岩，克拉玛依致密气的开发中。
为陆上作业量身定做、经济实惠！
•方位/旋转方位、井斜
•4.7m (16 ft) •6.1m (20ft) •7.8m (25ft)
•导向头
•方位伽马及伽马成像 (5.0m 16ft)
•OnTrak™
•振动与粘滑 •(7.8m 25ft)
•双向通讯和动力模块
•BCPM
•测径
•密度
•14.9m (49ft) •15.6m (51ft)
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© 2013 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.
AutoTrak Curve ™ 高造斜率旋转导向
常规钻井马达
脉冲器/ 发电机
MWD
特点
增斜能力 15° / 100 ft 近钻头井斜和方位伽玛成像
一体化的钻具组合
方位伽玛
近钻头井斜
技术效益
L1
3
2
1
© 2013 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.
恒定的导向矢量
S
钻头“指向”要导 向的方向
L1
2 导向力将钻具组合弯曲到已
1
L2 3
经有曲率的井眼中
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旋转导向技术在大庆致密油中的应用
作业井数 总循环时间(小时) 使用工具和服务 井眼尺寸
以上仅针对造斜段和水平段
3
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汇报内容
➢ 适用于非常规的旋转导向钻井技术 ➢ 个性化的高效钻头 ➢ 高性能水基泥浆 ➢ 基于甜点识别的井位部署
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最终目的：增产、提效!
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国内非常规油气藏开发中常用的定向井钻井技术组合
- 组合1：ATK Express(Gm) +ATK G3(Gm+Res)+导向马达（Gm） - 组合2：导向马达（Gm）+ ATK G3(Gm+Res） - 组合3： ATK Express(Gm) +ATK G3(Gm+Res) - 组合4：导向马达（Gm）； - 组合5： ATK Express(Gm) 或 ATK G3(Gm+Res)
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AutoTrak RSS - 复合式导向导向工具
AutoTrak 系统集指向式和推靠式两种导向模式于一体，所以使用于更广泛 的地层，对钻头的选型要求更松，提高井眼质量。
▪ 开始轨迹变化时: – 主要是 “推靠式” – 在钻头上施加侧向力 – 短距离有效
L2
▪ 一旦趋势出现: – 主要是 “指向式” – 钻具组合弯曲到新的曲率中 – 钻头上的侧向力达到最小 – 钻头指向导向的方向
立管压力 变送器
地表控制
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旁路
通过钻井液
执行器
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的信号
AutoTrak G3（自动闭环旋转导向系统）
•导向装置AutoTrak
•LWD 传感器模块
•近钻头井斜 •1.0m (3ft)
•环空压力/ECD •电阻率
•中子孔隙度 •18.0m (59ft)
动态诊断与压力 •20.1m (66ft)
•优化旋转密度仪 (ORD) •井径校正中子仪 (CCN) •Co-Pilot
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•声波探测仪 (SoundTrak)
28口
8240
ATK G3+RNS
- 统计到2014年2月底；
•近钻头井斜 •1.0m (3ft)
•环空压力/ECD •电阻率
•方位/旋转方位、井斜
•4.7m (16 ft) •6.1m (20ft) •7.8m (25ft)
8 1/2"
•双向通讯和动力模块
•导向头
•方位伽马及伽马成像 (5.0m 16ft)
可用一套BHA完成增斜段和水平段 精确的井眼几何和地质定位
最大限度地不占用钻机时间
更坚固的设计、 更简单的电子组件
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故障少、运行更可靠
导向头
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AutoTrak Curve 旋转导向钻井系统
• 高造斜率, 整体集成钻井系统 • 钻井性能超越传统螺杆系统
项目前期
4
计划
实施
详细的事后 分析
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
知识提取
对于： - 三维复杂大位移井或水平段较长的水平井； - 储层有效厚度比较薄，需实时地质导向的井； - 储层不确定性大， 需频繁调整轨迹的井； - 井工厂钻井模式， 防碰问题严重的井； - 井壁稳定性差，存在压差卡钻等情况井眼中
建议使用旋转导向钻井系统
通过钻井液 的信号
© 2013 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.
高效开发非常规油气藏的钻井技术
贝克休斯： 卜范慧 2014年6月于成都
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钻井挑战：
- 防碰：井工厂钻井模式，精确的轨迹控制； - 页岩周期性垮塌：提高井壁稳定性，缩短建井周期； - 水平段长， 滑动钻进摩阻、扭距大； - 井眼质量要求高：保证完井、压裂作业顺利进行； - 单井产量不确定性大：保证在甜点区钻进，提高储层钻遇率； - 钻井周期长， 成本高：优化钻井，降低建井周期。
•OnTrak™
•振动与粘滑 •(7.8m 25ft)
•BCPM
© 2013 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.
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© 2013 Baker Hughes Incorporated. All Rights Reserved.
第一次在页岩油开发中应用旋转导向技术
− 无需切换模式 − 节约时间 • 机械械钻速提高3倍
▪ 2012.03 – 2013.02: 955,000米的进尺； ▪ 2013.03 – 2014.02: 2,000,000 米进尺