页岩气钻井技术共88页
页岩气钻井技术
页岩气钻井技术作者：达瑞来源：《石油知识》 2017年第6期钻井工程无疑是工业中的“大哥大”，它们的进步与否直接影响着石油天然气勘探开发的成果与进展。
随着能源需求的不断增大，常规化石能源的日益消耗及消费结构的转变，导致非常规油气资源的开发利用日益升温，钻井技术也取得了—系列进步与提高。
美国、加拿大等国开发利用页岩气的成功经验在全球引发了“页岩气革命”；2009年国土资源部重庆綦江页岩气资源勘查项目的启动，中石油第一口页岩气井一威201井的开钻，2010年中石化第一口页岩气井一河页l井的开钻，标志着我国正式开始页岩气资源的勘探开发。
2012年3月国土资源部《页岩气“十二五”规划》公布我国页岩气可采资源为25.08×1012m3，展现了页岩气开发利用的良好远景，也预示着我国页岩气的勘探开发已进入机遇或黄金期。
结合国内外页岩气的勘探开发实践，页岩气井钻井工程中需解决的技术难题主要有以下几个方面。
水平井井眼轨迹的优化页岩气勘探开发钻井中，不仅要钻遇更多的裂缝，获得更大的储层泄流面积，显著改善储层流体在井筒周围的渗流状态；利用最小的丛式井井场，使开发井网覆盖区域最大化，以简化地面工程及后期生产管理，为批量化钻井、压裂施工作业奠定基础，以减少地面设施，延伸开采范围，规避地面不利条件的干扰等。
页岩气水平井井眼优化设计的关键是充分利用三维地震及储层应力资料选择井位和井眼方位，规避井漏、断层等工程复杂问题，确保后期压裂裂缝与井眼方向垂直，以提高储层压裂改造效果，提高页岩气的采收率。
测量与导向工具的选择水平井钻井是一项综合工作，需要工具、测量、钻井与油藏等学科有机结合，涉及测量和导向工具的选择、使用与控制问题。
合理选择测量和导向工具用于水平井井眼的精确定位、地层评价，以引导中靶地质目标。
及时根据地层条件的变化，实时调整井眼轨迹，滑动复合交替进行以提高水平井段的机械钻速，避免井下复杂和事故。
地质导向可根据随钻测量和随钻地质评价的测井数据，控制井眼轨迹使钻头始终沿储层钻进。
页岩气钻井新技术
资源 勘探 开发 的重 要领 域 。 我 国页岩 气 资源 丰 富 ， 可
采储量 ３ ６万亿立方米左右［ １ ］ ， 但 页岩气的勘探和开
发正 处于 初级 阶段 ， 技术 不 够成 熟 。 针 对 页岩 气 的 成藏 特 征 ， 页 岩 气 开 发 以浅 层 大
位 移井 、 丛 式 水 平 井 布 井 为 主 。由 于页 岩 地 层 裂缝
发育、 水敏性强， 在长水平段钻井 中， 不 仅容 易发 生
井漏 、 垮塌、 缩径 等 问题 ， 而 且 由于 水平 段较长 ， 还会 带来 摩 阻 、 携 岩及地 层 污染 等 问题 ， 从 而增大 了 产生 井 下 复杂情 况 的机 率 。因此 ， 在 页岩 气 水 平 井 钻 井
衡 钻井 时 ， 人 们有 意识 地 在 裸 眼井 段 使井 筒 压 力低
井组合 ， 确保页岩地层水平段井 眼基本按照设计轨
迹 钻进 。对 于厚 度变 化大 的页岩地 层 ， 采用 Ｐ ＤＣ钻 头 ＋ 螺杆 钻 具 十Ｌ ＷＤ 底 部 钻井 组 合 ， 确 保 井 眼沿 设计 轨迹 快 速钻 井 。 控压 或欠 平衡 钻 井技 术 ， 用于 防漏 、 提高 钻速和 储层 保 护 ， 采 用空 气作 循 环介 质在 页岩 中钻进 ， 欠平
２ ０ １ ５ 年第 ４ 期
内蒙 古石 油化 工
９ ９
页岩气钻井新技术
岳 鑫 ， 林 强， 赵 霞 ， 申 超， 张 西峰
７ ３ ６ ２ ０ ２ ） （ 中 国 石 油 青 海 油 田公 司采 油 一 厂 ， 青海 茫崖
摘 要 ： 页岩 气勘探 开发 在 中 国刚刚起 步 ， 缺 乏相 关技 术 经验 。 介 绍 了页岩 气 的性 质 、 特点及 全球 分
页岩气钻井技术(中)PPT课件
完钻日期
2000.4.17 2001.5.5 2011.3.23 2011.1.26
完钻 井深m
1423
2030
1433
3145
水平 位移m
1150
1090.8
613.5
509.3
钻井 周期d
28
28
9
14
科学钻探 永无止境
提
纲
一、
页岩气基本情况
二、
页岩气开发情况
三、 页岩气钻井关键技术 四、 页岩气钻井技术难点 五、 页岩气钻井技术措施
8、钻具组合选择局限性大 浅层大位移水平井，由于造斜点浅，上部地层疏松，胶结质量差，同时页 岩易垮塌的特性，上部钻具自身重量轻，加压困难，导致整个钻具组合的 选择更加受限制。如果钻具组合选择不恰当，极易偏磨套管。扭矩、摩阻 过大，也将极易导致发生钻具事故
科学钻探 永无止境
四、页岩气钻井技术难点
9、套管居中程度差
由于造斜点浅，从造斜点至至A靶点，井斜将达最大井斜，下套管时，斜井段套 管易与井壁发生大段面积接触。当井斜超过70°时套管重量的90%将作用于井眼 下侧，套管严重偏心，居中度难以达到66.7％以上
10、固井前洗井、驱替效果差，水泥浆胶结质量差
岩屑床中的岩屑也难以清洁干净。 油气层顶界埋深浅，顶替时接触时间短， 不容易顶替干净。 井斜角大、水平位移长，套管在井眼内存 在较大偏心，低边泥浆难以驱动，产生“拐 点绕流”现象 油基钻井液必须进行润湿反转后，水泥浆 才能有够胶结
科学钻探 永无止境
四、页岩气钻井技术难点
7、套管受损 套管柱通过水平井弯曲段时随井眼弯曲承受弯曲应力作用。 同时，套管属 于薄壁管或中厚壁管,套管柱随井眼弯曲变形时,即使弯曲应力未超过其材 料的屈服极限,但套管截面已成为椭圆形状而丧失稳定性。由于椭圆的短轴 小于套管公称尺寸,故一些工具无法下入。套管柱弯曲严重时也有可能产生 屈曲变形破坏
页岩气钻井技术(上)
二、页 岩 气 开 发 情 况 页
由国土资源部油气资源战略研究中心组 织施工的第一口井深超千米战略调查井－ 岑页1井，于2011年4月13日在贵州省黔东 南州开钻，设计垂深1500m。钻探目的是 为开展页岩气资源潜力评价和有利区优选 提供依据。
科学钻探 永无止境
二、页 岩 气 开 发 情 况 页 中石化第一口页岩气水平井通过 论证，并于2011年6月3日开钻。 日开钻。 论证，并于 年 月 日开钻 在建111井侏罗系自流井组东岳 庙页岩段钻探获工业气流之后，为 了加快鄂西渝东建南地区页岩气勘 探步伐，获取页岩气评价参数，整 体评价该区勘探潜力提供地质依 据，通过科研人员精心准备，部署 建页HF-1井，目的是进一步落实单 井产气能力，探索页岩气钻井工程 及储层改造工艺技术。
2004
2006
2007～2008
2004年 2004年，重庆市渝南和东南 地区下寒武、下志留、 地区下寒武、下志留、中二 叠三套地层。 叠三套地层。其中重庆綦 万盛、南川、武隆、 江、万盛、南川、武隆、彭 酉阳、 水、酉阳、秀山和巫溪等区 县是页岩气资源最有利的成 矿区带
川盆地西南地区进行了页 岩气资源调查研究， 岩气资源调查研究，认为 我国的页岩气资源应该是 常规天然气的几倍之多， 常规天然气的几倍之多， 开发潜力不可估量
科学钻探 永无止境
一、页 岩 气 基 本 情 况 页
3、页岩气运移特征 页岩气运移特征
流动机理
微小的基质孔隙中的气体向大孔隙和裂缝作扩散运动，达西定律; 基质孔隙表面的吸附气一定压力下发生解吸。
从基质表面解吸
通过基岩和微孔隙扩散
在天然裂缝中的达 西渗流
科学钻探 永无止境
一、页 岩 气 基 本 情 况 页
《页岩气开采技术》5-1ppt课件
页岩气水平井分段压裂模式
美国15现状
自2006年-2016年，中国石化页岩气勘探主要开展了选区评 价、重点区块评价、产能评价、产能建设四方面工作,实现了页 岩气从勘探突破到商业发现到规模开发跨越式发展。
13
四、我国石化页岩油气勘探开发现状
14
四、我国石化页岩油气勘探开发现状
流，取得了页岩气勘探的突破，启动了焦石坝区块的页岩气的
开发工作。
2012年12月，涪陵页岩气田正式移交江汉油田分公司开
发。
15
四、我国石化页岩油气勘探开发现状
☆2013年1月9日，焦页1HF井投入试 采，日产量6万方，成为国内第一口 投入商业开发的页岩气井，标志涪 陵页岩气田正式进入商业试采。
☆2013年1月，启动试验井组开发工 作；并开展焦石坝区块一期产建区 整体评价。
9
二、页岩气革命开始与发展
1981—1998, Mitchell能源
公司坚持在Fort Worth盆地探索
试验，综合开发了水力压裂和水
平井技术，最终实现了Barnett
页岩气的规模商业开发，开创页
岩气开发新局面。
页岩气之父George Mitchell 于 2011年获得终身成就奖，以表彰他 在页岩气开发方面做出杰出贡献。
2014年 新建平台：52座
开钻：148口 完井：112口 完成试气：75口 投产：76口 新建产能：20亿方 产气：10.81亿方 销售：10.38亿方 占当年全国页岩气 总产量的83%。
2015年 新建平台：10座
开钻：112口 完井：120口 完成试气：109口 投产：91口 新建产能：25亿方 产气：31.67亿方 销售：30.41亿方 圆满完成一期50亿 方产能建设任务。
隆页1HF页岩气井钻井关键技术
隆页1HF页岩气井钻井关键技术I. 简介- 隆页1HF页岩气井的概述和发展现状- 钻井关键技术的重要性和研究意义II. 钻井前期技术- 井位选址和测井评价- 钻井液选型和设计- 钻头选择和钻井参数设计III. 钻井中期技术- 井壁稳定技术- 钻井过程监测技术- 钻井设备维护技术IV. 钻井后期技术- 水力压裂技术- 气体压裂技术- 快速射孔技术V. 钻井安全监测和环保技术- 防漏报警监测技术- 水土保持技术- 废弃井处理技术VI. 结论- 隆页1HF页岩气井钻井关键技术的研究总结和未来展望I. 简介岩石储层是石油和天然气的主要产出地，传统石油和天然气开采主要以油藏和气藏为主，但近年来页岩气的开采得到了越来越广泛的关注。
隆页1HF页岩气井是一种新型的页岩气开采井型，具有资源丰富、易于注水压裂等特点。
然而，隆页1HF页岩气井钻井过程中存在许多技术难点，如井位选址、井壁稳定、压裂技术等。
本文将着重介绍隆页1HF页岩气井钻井关键技术，并分析其应用现状和发展趋势。
II. 钻井前期技术隆页1HF页岩气井的钻井前期技术主要包括井位选址和测井评价、钻井液选型和设计、钻头选择和钻井参数设计等。
1. 井位选址和测井评价井位选址和测井评价是隆页1HF页岩气井钻井过程中至关重要的一个环节。
井位的选取要考虑自然地质条件、地形地貌、气候环境等因素，测井评价要综合考虑地层构造、地层时空分布等多个方面。
针对隆页1HF页岩气井，钻井前需要进行源岩分析和提高有效储层面积。
2. 钻井液选型和设计钻井液的选型和设计对于隆页1HF页岩气井的钻井质量和效率有直接影响。
隆页1HF页岩气井钻井液的主要作用是降低钻头与井壁的摩擦力以及带走井壁破碎碎屑。
由于隆页1HF 页岩气井地质条件的复杂性，选择合适的钻井液类型和特性至关重要。
3. 钻头选择和钻井参数设计钻头的选择和钻井参数设计是隆页1HF页岩气井钻井关键技术之一。
钻头的类型和质量对钻井质量和效率起着至关重要的作用。
页岩气钻完井技术 精品
一、页岩气钻完井技术
页岩气井完井方式：
水力喷射射孔完井
适用于直井或水平套管井。该工艺利用柏奴
利（Bernouli）原理，从工具喷嘴喷射出的高速
流体可射穿套管和岩石，达到射孔的目的。通过
拖过管柱可进行多层作业，免去下封隔器或桥
塞，缩短完井时间。
一、页岩气钻完井技术
页岩气井完井方式：
机械式组合完井
采用特殊的滑套机构和膨胀封隔器，适用于水 平裸眼井段限流压裂，一趟管柱即可完成固井和分
四、页岩气开发特征
3、气藏采收率变化较大 据美国主要页岩气产气
盆地统计，采收率变化
范围为5％～60％： 较高者采收率可达60％； 较低者采收率早期为7 ％～8％，通过水平井和 压裂，目前的采收率达 到16％，预计最终可达 25％左右。 地层压力、有机质丰度和含气量是决定因素
（闫存章）
页岩气井完井方式：
组合式桥塞完井 水力喷射射孔完井 机械式组合完井
一、页岩气钻完井技术
页岩气井钻井方式:
直井 水平井
一、页岩气钻完井技术
页岩气井钻井方式—直井
直井主要目的是用于试验，了解页岩气藏
特性，获得钻井、压裂和投产经验。
一、页岩气钻完井技术
页岩气井钻井方式—直井
设备和系统条件
三、页岩气储层及流体特征
3、商业开发的储层参数界限
在页岩中进行商业开采主要取决于天然气含量、天然储量和岩石的
供油能力。
四、页岩气开发特征
1、自然产能低或无自然产能 据美东部早期页岩气井完井数据统计，40％页岩气井初期裸眼 测试无天然气流，55％页岩气井初始无阻流量没有工业价值。 所有页岩气井都要实施储层压裂改造。直井压裂改造后产能平 均为0.8063 ×104 m3／d，水平井压裂改造后产能最高可超过 10×104 m3／d。
页岩气充气泥浆钻井技术
页岩气充气泥浆钻井技术充气泥浆钻井是将一定量的气体（空气、氮气、天然气等）连续不断注入泥浆内，使其呈均匀气泡分散于泥浆中，形成充气泥浆。
从井内返出的泥浆经过地面除屑除气后再次注入井内循环。
充气泥浆的密度可根据用用户要求在0.45g/cm3以上进行调整，从而达到防止漏失和防止油气层污染的目的。
其主要优点为：减少钻井液漏失造成对目的层的污染，提高机械钻速，降低钻井成本。
充气钻井液的分散相气体可以是空气、天然气、氮气等气体；连续相可以是各种类型的常规钻井液，也可以是淡水、清洁盐水、地层水、柴油等液体，但作为连续相的钻井液必须是易充气、易脱气且很稳定。
充气钻井液入井前通过调整气、液量来调整钻井液的密度；返出井口后经过地面除气器，气体从充气钻井液中脱离出来，以保证泵的正常上水。
➢充气钻井技术优点⑴在0.55～1.03g/cm 3密度范围内能够通过充气进行有效地调整，从而降低静液柱压力，实现近平衡或欠平衡钻井，保护油气层；⑵需要较高静液柱压力（而其它气体系不能产生）的油气藏，可以采用充气钻井液来钻，从而最大程度地降低地层损害；⑶将充气钻井液应用到其它气体体系不能奏效的情况下，例如，在欠平衡钻井过程中，能够产出大量水的严重漏失地层，通过调整注气量和液量，可以在环空中获得平衡状态，从而既不漏失，也不井涌；对井塌等钻井复杂问题亦较泡沫有较强适应能力；⑷基液可以是钻井液而不是水，因此可以在钻穿水敏性地层时，维持井眼的稳定性；⑸减少钻具磨损和井下钻具着火的危险；⑹钻井时效高，能大幅提高钻机作业效率；⑺保持较高的PH值用于克服内在的腐蚀损害和对充气钻井液的破坏；⑻消除了着火和灰尘危害，有利于保护环境；⑼可用于任何类型的地层，包括硬地层、软地层、干地层或湿地层，而空气钻井需要干燥的条件；⑽根据压力变化随时调整注液量和基液密度控制井口和井底压力的变化，阻止盐水流入或井喷事故的发生；⑾可采用常规测井和常规固井；⑿易于施工，是费用最低的低压欠平衡钻井技术。