页岩气钻井井控关键技术和措施
页岩气钻井井控关键技术和措施3
2.井控操作证制度
各油气田井控培训中心应针对钻井员，地质设计人员、现 场地质技术人员、地质监督、测井监督及 相关人员，油气田主管钻井生产的领导和 钻井管理人员等进行不同内容的井控培训。
3.井控装备的安装.检修.试压.现场服务制度；
推行专业化服务；
十一项检查项目
井控检查 检查内容：井控管理 人员素质、 设备状况、 工作环境； 应急反应； 安全做法； 检查方法：一般静态方法； 有效动态方法； 效果评价：人员意识、组织协调、安全能力； 井控检查中发现的主要问题
二、井控工作九项管理制度
1.井控分级责任制度 管理网络： 公司 管理局 钻井公司 基层施工队； 井控职责
在各次开钻前，特殊作业（取心、测试、完井作 业等）前，都必须进行防喷演习，达到合格要求。
6.坐岗观察制度 开发井从打开油气层前l00m，探井从安装防喷器 到完井应有专人24小时坐岗观察溢流．坐岗观察 由钻工、泥浆工和地质录井人员负责。
7.钻井队干部24小时值班制度；
开发井从进入产层前100m，探井从安装防喷器 到完井均应有干部跟班作业。 8.井喷与硫化氢泄露事故逐级汇报制度；
执行定期检测制度； 严格服务质量承诺。
4.钻开油气层的申报.审批制度； 钻开前准备与验收； 施工中做好防涌措施； 钻进、起下钻、空井； 施工后总结与培训；
5.防喷与硫化氢防护演习制度； 以班组为单位落实责任制。按要求进行防喷演习， 并将演习情况记录于 “防喷演习记录表” 中。
要求： 钻进和空井时，3min内控制住井口。 起下钻时，5min内控制住井口。
9.井控例会制度；
10、井控检查制度 11、防爆、防硫化氢中毒制度 12、查验收制度
感谢各位领导和专家的光临！
211004393_页岩气长水平段水平井钻完井关键技术
185中石化在涪陵、南川、威荣等多个区块开展页岩气水平井开发，其水平段长历经1500以内、1500~3000米、3000米以上三个阶段，针对国内页岩气水平井开发，一般把水平段超过3000m的水平井称为长水平段水平井，通过施工3500米以上水平段水平井，其压裂改造段长、产气量将提高至少30%以上，大幅度提高单井产量，减少部署井数量、节省土地征用，突破地形地貌限制等，真正实现“少井高产”，对于页岩气的效益开发具有重要意义。
1 钻完井难点问题针对东胜页岩气区块，从前期施工情况分析来看，主要存在以下钻井难点问题：（1）浅表层漏、垮风险高。
东胜区块浅层以须家河组、雷口坡组地层出露为主，溶洞、裂缝发育，部分井区与地下暗河连通，极易发生恶性漏失，同时由于沉积过程中砾石对原有缝洞的充填，导致钻井过程中易发生掉块垮塌，钻井过程也易发生卡钻事故，严重影响钻井进度。
（2）中上部地层差异大，从上部地层到目的层，发育灰岩、白云岩、泥岩地层，灰岩裂缝发育易造成井漏，而夹杂的泥岩地层也影响井眼稳定性。
（3）长水平段施工井壁稳定与降摩减阻难度大，目的层为泥页岩地层，受钻井液浸泡、地层岩石矿物的水化膨胀、应力传递等影响存在垮塌风险，同时长水平段施工摩阻扭矩急速增加，倒是后续施工难度大幅增加。
（4）固完井难度大，长水平段水平井钻井施工后，套管无法与钻具一样实现倒装，提高上部载荷，套管的下入存在较大难度。
2 井身结构设计井身结构设计是钻井安全顺利施工的首要条件，合理的井身结构设计能有效针对各类风险提供保护措施，为下步施工提供条件，同时能最大限度地减小裸眼段摩阻，为长水平段水平井提供保障。
页岩气水平井井身结构设计主要考虑两点因素，一个是封固不同压力层系的地层；二是封固各类不稳定地层，为下开次的施工提供井眼条件。
其井身结构设计具体为：导管段采用Φ609.6mm钻头×Φ473.1mm套管封固雷口坡组易漏失、易跨地层；一开采用Φ406.4mm钻头×Φ339.7mm套管封固嘉陵江组裂缝发育层；二开采用Φ311.2mm钻头×Φ244.5mm直至进入目的层龙马溪组顶部，套管封固上部二叠系、志留系易漏失层，为三开油基钻井液施工提供条件；三开采用Φ215.9mm钻头与油基钻井液施工水平段直至完钻[1]。
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
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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
页岩气三代钻井技术、压裂技术
页岩气三代钻井技术、压裂技术怎样开采页岩气？页岩气是充填于页岩裂隙、微细孔隙及层面内的自然气。
开采页岩气通常要先打直井到几千米的地下，再沿水平方向钻进数百米到上千米，并采纳大型水力压裂技术，也就是通过向地下注入清水、陶制颗粒、化学物等混合成的压裂液，以数十到上百兆帕的压力，将蕴含自然气的岩层“撬开”，就像在致密的页岩中建设一条条“高速大路”，让深藏于页岩层中的页岩气沿“高速大路”跑到水平井段，最终从直井中采出来。
页岩气井钻井示意图页岩气三代钻井技术●一代技术2023年~2023年，勘探开发初期，水平段1000~1500米，周期80~100天。
主要以常规油气钻井技术工艺+水平井钻井技术+油基钻井液为主。
●二代技术2023年~2023年，一、二期产能建设时期，水平段1500~2200米，周期60~80天。
针对页岩气开发特点，开展页岩气工程技术“一次革命”，攻关完成了“井工厂作业+国产化工具+自主化技术+系列化工艺”，实现提速降本增产。
●三代技术2023年至今，页岩气大进展时期，水平段2000~3000米，周期40~60天，围绕“四提”目标，开展页岩气工程技术“二次革命”，主要技术路线是“个体突破向综合配套转变，单项提速向系统提速进展”，技术要点是两个方向（钻井工艺+钻井工具）、三大核心（激进参数+精益施工+超常工艺）、三大基础（地面装备+井下工具+钻具组合）。
页岩气三代压裂技术●一代技术2023年~2023年，渐渐形成自主化的以“桥塞分段大规模体积压裂+井工厂运行”为核心的页岩气长水平井高效压裂技术系列。
●二代技术2023年~2023年，自主页岩气压裂技术转变为追求改造体积裂缝简单度最大化，攻关形成了“多簇亲密割+簇间暂堵+长段塞加砂”主体压裂工艺等低成本分段工具及工艺为代表的二代压裂技术系列。
●三代技术2023年至今，为满意多层立体开发和不同类型储层要求，乐观开展全电驱压裂装备配套适应性讨论，推广牵引器射孔技术和延时趾端滑套工艺，优化高效可溶桥塞结构，研发井口快速插拔装置、多级选发点火装置、高效连续油管钻塞液体系，持续更新升级压裂装备及其配套工具，全面提升了装备作业水平，实现低成本、规模化、绿色施工。
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。
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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
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一、页 岩 气 基 本 情 况 页
威远页岩气水平井防塌防卡钻井液技术
威远页岩气水平井防塌防卡钻井液技术威远页岩气水平井是指在威远页岩气田开发过程中，为了获取更大的开采面积和提高产能，在垂直井的基础上进行水平井钻探。
由于威远页岩气层的特殊性，水平井钻探过程中常常会面临防塌和防卡的挑战。
为了解决这些问题，需要采用适合的钻井液技术。
防塌是指在钻井过程中，由于地层岩石的不稳定性，容易发生地层坍塌的现象。
在威远页岩气水平井钻探过程中，由于井壁的巨大侧压力和地层的不稳定性，防止井壁塌方至关重要。
钻井液的主要作用是形成一个稳定的井壁，防止地层的坍塌。
在威远页岩气水平井防塌钻井液技术中，常采用的方法有以下几个方面：1. 选用合适的钻井液体系：钻井液通常由基础液体、添加剂和填充物组成。
在威远页岩气水平井钻井液中，选用高密度的水基钻井液，以增加井壁稳定性，防止地层塌方。
添加剂可以增加钻井液的黏度和凝聚力，提高井壁的强度和稳定性。
2. 控制井壁压力：由于威远页岩气水平井具有较大的侧压力，容易导致井壁的坍塌。
在钻井过程中，需要通过调整钻井液的密度和压力来控制井壁的稳定性。
合理的井壁压力可以有效地防止地层的坍塌。
3. 加强井眼质量管理：在威远页岩气水平井钻井液技术中，还需要加强井眼质量管理。
通过密切监测井眼的情况，及时调整钻井液的性能和参数。
需要加强井眼清洁作业，及时清除井眼中的渣层和滞回物，保持井眼畅通。
防卡是指钻井作业中钻头容易卡在井壁或地层裂缝中，导致钻井停滞、损坏设备等问题。
在威远页岩气水平井钻井过程中，由于页岩气层的特殊性，容易形成泥浆堵塞和岩屑积聚，导致钻井工具卡住。
为了防止钻井工具卡钻，采用以下技术：1. 选择合适的钻井液类型：在威远页岩气水平井钻井液技术中，选择有助于降低摩阻、减少泥浆堵塞的钻井液类型。
如钻井胶体稀土水基钻井液，它具有良好的抗渗性能和高扩散率，可以减少页岩气层渗透率的影响。
2. 加强泥浆携砂能力：为了防止岩屑积聚，需要加强泥浆的携砂能力。
可以通过调整泥浆的密度和黏度，加强其对岩屑的悬浮能力，防止岩屑陷落。
页岩气井施工技术总结
页岩气井施工技术页岩气属于非常特殊的天然气类型，它通常被嵌藏在岩石之中，难以开采。
在过去，技术难以突破，需要耗费大量时间和资金才能提取出来。
但是，页岩气却是未来能源的一个非常重要的来源，因此我们需要了解更多关于页岩气的井施工技术来提高开采效率。
一、井底钻探井底钻探技术对于页岩气井的施工非常重要，因为只有在掌握了页岩岩层信息的同时，才能够制定出合理的施工方案。
在井底钻探过程中，需要在钻头周围布置一些传感器来进行测量，以便收集相关数据。
在采集到数据后，需要进行分析和处理，以便更准确地进行井斜、方向和位置控制。
二、地质特征分析在进行井底钻探时，需要将收集到的岩层特征和井口到井底的井眼轨迹分析。
这样可以进一步准确了解到岩层的厚度、硬度、稳定性和孔隙度等参数信息。
这些参数信息是制定后续井施工方案的重要基础。
三、深度呼吸深度呼吸是指在施工过程中采取的为保障施工人员安全而进行的一种技术措施。
当井底深度达到1000米或更深时，井内空气中的氧气含量会减少，其中二氧化碳和甲烷的含量则会增加。
这种深度呼吸技术可以调节井内空气成分，从而保证施工人员的安全。
四、水力压裂水力压裂（Fracking）是进行页岩气开采的一种重要技术。
在施工水力压裂之前，需要对井眼进行钻孔，然后启动一个产生压力的泵。
具体操作需要在钻孔周围注入含有砂和水的液体钻井泥浆，以产生压力,从而形成裂缝以便天然气出现和流动到井眼内。
然后将砂和水混合物继续注入，以保持这些裂缝的开放状态。
五、固井固井是指在进行页岩气井施工时用于保护井身的管道并防止岩石塌方的一种技术。
它涉及到将水泥和其它添加剂注入到井中，以填满井中空间并稳定周围地层。
固井技术不仅可以加强结构，还可以保护井壁和限制压力泄漏。
六、气井开发气井开发是指将页岩气井从钻探状态转化为生产状态的过程。
它需要采取一系列的技术措施，以便将气体从岩石中提取出来。
根据页岩气井不同的特征，气井开发的具体技术会有所不同。
石油天然气页岩气钻井施工安全技术
二、钻井施工设备安装安全
2.塔型井架安装 塔型井架安装的工序为基础施工、安装井架底座、 安装井架主体及附件。其安装作业一般由专业的井架 安装队伍来完成。上井架的操作人员必须经“登高架 设作业”安全技术培训、考核，并取得操作证。 在安装过程中，要正确使用施工机械，防止发生 机械伤害和触电事故。在摆活动基础时，要预先对吊、 索具进行检查。所有吊装作业都要严格执行起重作业 安全规程。安装前，应对滚筒车、钢丝绳、扒杆、滑 轮等机具进行安全检查。在施工过程中，地面人员与 井架上的作业人员要密切配合，并有干部或安全员进 行监控。安装工应把安全带系在稳固的地方，将手工 具拴好尾绳并拴挂于腰间。应注意扒杆的正确使用， 避免因超负荷或者扒杆吊物失衡造成损坏引发事故。 遇浓雾、5级以上风力及其它恶劣天气时，不能进行 井架安装作业。在井架主体安装结束后，各种附件也 应相继安装完工。 在使用井架前，使用单位要严格对井架质量和安 装质量的验收，并与安装单位办理交接手续。
钻台、机房、泵房设备的安装 进行钻台、机房、泵 房设备的安装作业时，经常需要进行电、气焊割作业 和高处作业，有时还需要拖拉机配合作业，其危险因 素较多，应做好各个方面的安全生产工作。在校正设 备时，应尽量使用千斤顶、手动葫芦等工具或移动设 备。使用拖拉机时，要注意协作配合，指定专人指挥， 防止拉翻、拉坏设备，防止崩断钢丝绳等情况的发生。 上井架进行挂滑车等作业时，井架上的工作人员必须 系好安全带，在其下方的工作人员应躲到安全的地方， 避免进行立体交叉作业。所有的滑车钩口都必须封牢。 需要用电、气焊（割）时，其操作人员必须是经安全 专业培训并持有有效操作证的人员。动火时，要有相 应的防火措施。设备校正、固定好后，钻台、机房、 泵房及设备本身的梯子、栏杆、护罩、保险绳、安全 阀等安全设施和装置应按标准安装齐全。
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三次井控状态
•一级（次）井控： •二级（次）井控： •三级（次）井控：
P
b
Pb
PP
Pb >PP
• • • • • •
井侵 溢流 井涌 井喷 井喷失控 地下井喷
逐级发展---逐渐演变
井内的压力组成及与井控相 关的压力 • 静液柱压力； • 地层压力； • 抽汲压力； • 激动压力； • 环空流动阻力；
半封 剪切 全封
半封
六类控制参数
1、保证关井参数 （1）气源0.65—0.8MPa； （2）蓄能器压力17.5—21MPa；
（3）环型、闸板压力10.5MPa；
（4）变送器一次气压0.14MPa；
特殊关井程序--剪切钻具关井
液控关闭压力为14-21MPa时可剪断 5″、G级 19.5lb/ft的钻杆； 液控关闭压力为16-21MPa时可剪断 5″、S级 19.5lb/ft的钻杆 密封时额定液控工作压力为21MPa
整体式
分体式
⑴发：发出报警信号； ⑵停：停止作业；并锁定钻机绞车刹车 装置； ⑶开：开液（手）动平板阀； ⑷关：关闭环形防喷器； ⑸泄：打开主放喷管线泄压； ⑹卡：在钻杆上（转盘面上）适当位置 安装上相应的钻杆死卡，用钢丝绳与 钻机连接固定牢靠； ⑺开：打开剪切闸板下面的半封闸板； ⑻关：打开控制装置上储能器旁通阀， 关闭剪切闸板剪断井内钻杆或油管； ⑼关：关闭全封闸板，控制井口； ⑽锁：手动锁紧全封闸板和剪切闸板；
井、测井、录井、测试、注水（气）、井下
作业和报废井弃置处理等各生产作业环节。 问题：为什么要扩展到“大井控”的要求？
为什么要全方位推行“井控”技术？
二种控制手段；
• 保持井底压力稍大于地层压力的平衡
保持：设计明确 严格规程 施工维护
•防止失控与恢复油气井的压力平衡。
恢复： 溢流关井 失稳压井 井喷抢险
• 地层破裂压力； • 关井极限套压；
P
b
Pb
PP
Pb >PP
四种主要工况
• • • •
溢流征兆、预防措施 正常钻进 起钻 下钻 空井
五项关井程序（正常）关 Nhomakorabea1、 钻进时发生溢流关井程序； 2、 起下钻杆时发生溢流关井程序； 3、起下钻铤时发生溢流关井程序； 4、空井时发生溢流直接关井程序； 5、空井时发生溢流抢下钻关井程序；
井控技术内容
•一个基本概念； •七项压井准备；
•二种控制手段；
•三次井控状态；
•八种特殊压井；
•九项设计要求；
•四种主要工况；
•五项关井程序； •六类控制参数；
•十项施工要求；
•十一项检查项目； •十二项管理制度；
一个基本概念
井控：是指油气田企业油气井勘探开发全过程的油
气井、注水（气）井控制与管理。包括：钻