页岩气井高效开发井筒稳定性及水力压裂控制技术研究
页岩气藏体积压裂评价及产能模拟研究
随着全球石油和天然气需求的不断增加，非常规油气资源越来越受到人们的。 其中，页岩气作为一种非常规天然气资源，因其储量丰富、开采寿命长等特点， 已经成为国内外研究的热点。本次演示旨在探讨页岩储层体积压裂产能数值模拟 研究的关键问题，以期为页岩油气开发提供理论支持和实践指导。
在国内外学者的研究中，页岩储层体积压裂产能的研究已经取得了一定的成 果。然而，由于页岩储层的复杂性和不确定性，仍存在许多挑战和问题需要解决。 其中，如何准确预测体积压裂对产能的影响是关键问题之一。因此，本次演示将 重点探讨这个问题，并提出相应的解决方案。
页岩气藏体积压裂评价及产能模拟 研究
01 一、引言
目录
02 二、研究现状分析
03 三、重要结论
04
四、未来研究方向和 建议
05 参考内容
随着全球能源需求的不断增长，页岩气作为一种清洁、高效的能源资源，逐 渐受到各国政府的重视和青睐。页岩气藏的体积压裂评价和产能模拟研究是实现 页岩气高效开发的关键环节。本次演示将就这两个方面的研究现状和发展趋势进 行分析和探讨。
影响渗流的主要因素包括：
1、多孔介质特性：多孔介质的孔隙结构、岩石颗粒的大小和形状Hale Waihona Puke 颗粒间 的连通性等因素都会影响渗流。
2、流体性质：流体的黏度、密度、表面张力等性质也会影响渗流。 3、储层压力：储层压力的高低直接影响到流体的流动能力和方向。
4、温度：温度会影响流体的黏度和岩石的渗透性，进而影响渗流。
1、体积压裂评价方面：进一步深化数值模拟方法的研究与应用，通过精细 化建模和模拟算法的优化，提高模拟结果的精确度和可信度。同时，结合地球物 理探测技术，可以更好地揭示裂缝的分布和形态。
2、产能模拟方面：针对不同类型页岩气藏的特点，研究和比较各类产能预 测模型的适用性和精度，为实际生产提供有效的决策支持。此外，应充分考虑实 际生产过程中储层参数的变化以及采收率的影响，提高产能预测的准确性。
煤层气井水力压裂技术
适用于低渗透煤层，能够提高煤 层的渗透性，增加天然气产量， 是煤层气开发中的关键技术之一 。
技术原理
01
02
03
高压水流注入
通过高压水泵将高压水流 注入煤层，利用水压将煤 层压裂。
支撑剂填充
在压裂过程中，向裂缝中 填充支撑剂，如砂石等， 以保持裂缝处于开启状态。
气体流动
压裂后，煤层中的天然气 通过裂缝和孔隙流动，被 开采出来。
智能化发展
利用人工智能、大数据和物联网技术，实现水力压裂过程 的实时监测、智能分析和自动控制，提高压裂效率和安全 性。
绿色环保
研发低污染或无污染的压裂液和支撑剂，降低压裂过程对 环境的影响，同时加强废弃物的处理和回收利用。
多层压裂和水平井压裂
发展多层压裂和水平井压裂技术，提高煤层气开采效率， 满足市场需求。
煤层孔隙度
孔隙度决定了煤层的储存空间和吸附能力，孔隙度高的煤层有利于 气体的吸附和扩散。
压裂液性能
பைடு நூலகம்
粘度
粘度是压裂液的重要参数，它决 定了压裂液在煤层中的流动阻力， 粘度越高，流动阻力越大。
稳定性
压裂液的稳定性决定了其在高压 和高剪切条件下保持稳定的能力， 稳定性好的压裂液能够保持较好 的流动性和携砂能力。
解决方案
为了降低水力压裂技术的成本，研究 人员和工程师们正在探索新型的压裂 液和支撑剂，以提高其性能并降低成 本。同时，优化压裂施工方案、提高 施工效率也是降低成本的有效途径。 此外，加强设备的维护和保养、提高 设备的利用率也是降低水力压裂成本 的重要措施之一。
06
水力压裂技术的前景展 望
技术发展方向
能力和导流能力。
裂缝网络设计
裂缝走向
页岩气储层岩石力学特性及井壁稳定性分析
页岩气储层岩石力学特性及井壁稳定性分析页岩气是一种非常有前景的能源资源，其储层岩石力学特性和井壁稳定性对于开发和生产页岩气十分重要。
本文将详细分析页岩气储层岩石力学特性和井壁稳定性，并探讨其影响因素和解决方法。
1. 页岩气储层岩石力学特性页岩气储层岩石具有以下几个主要的力学特性：1.1 低渗透性：由于页岩中孔隙度低、连通性差，储层渗透率低，导致气体难以流通和开采。
1.2 脆性：页岩岩石易于破裂和碎裂，在压力作用下容易萌生裂缝，但裂缝的扩展能力有限，对气体渗透性的改善作用有限。
1.3 维持力弱：页岩岩石强度较低，常常呈现脆性破裂，难以在高温高压环境下维持稳定。
1.4 孔隙结构复杂：页岩储层的孔隙结构相对于传统储层来说较复杂，主要包括纳米孔隙和裂缝孔隙，这对储层渗流特性和岩石力学性质产生影响。
2. 井壁稳定性分析井壁稳定性是指井壁在钻井和生产过程中不发生塌陷、裂缝和滑移等现象的能力。
页岩气储层的井壁稳定性主要受到以下几个因素的影响：2.1 初始地应力：页岩气储层通常位于深部地层，初始地应力较高。
高差异性地应力使得井壁容易发生塌陷和滑移。
2.2 井壁液压：钻井液和地层流体与井壁之间的相互作用会改变井壁的力学性质，进而影响井壁稳定性。
2.3 复杂的页岩岩石力学特性：页岩岩石具有复杂的力学特性，对井壁稳定性的影响也较大。
岩石破碎、断裂和固结都会导致井壁的变形和破坏。
2.4 井壁支撑能力：井壁支撑材料的选择和加固对于井壁稳定性至关重要。
针对这些影响因素，可以采取以下措施来提高页岩气储层的井壁稳定性：1. 优化钻井液：选择适当的液相比重、粘度和有效抑制剂，减小与地层的相容性差异，降低井壁液压引起的问题。
2. 加强井壁支撑：选择适当的井壁支撑材料，如钢夹心井壁、钢网井壁等，提高井壁的强度和稳定性。
3. 预防井壁塌陷：通过合理的斜井设计、优化固井技术和有效的井壁支撑材料，减少井壁塌陷的风险。
4. 精确控制钻井参数：合理控制钻井参数，如钻井液性质、钻进速度和饱和度等，减少对井壁的损害。
水力压裂工艺技术
水力压裂工艺技术汇报人：目录•水力压裂工艺技术概述•水力压裂工艺技术流程•水力压裂工艺技术要点与注意事项•水力压裂工艺技术案例与实践•水力压裂工艺技术前景与展望01水力压裂工艺技术概述定义及工作原理水力压裂工艺技术是一种利用高压水流将岩石层压裂，以释放天然气或石油等资源的开采技术。
工作原理通过在地表钻井，将高压水流注入地下岩层，使岩层产生裂缝。
随后，将砂子或其他支撑剂注入裂缝，防止裂缝闭合，从而提高岩层渗透性，便于油气资源流向井口，实现开采。
技术革新随着技术的不断发展，20世纪中后期，水力压裂工艺技术逐渐成熟，并引入了水平钻井技术，提高了开采效率。
初始阶段水力压裂工艺技术在20世纪初开始应用于石油工业，当时技术尚未成熟，应用范围有限。
现代化阶段进入21世纪，水力压裂工艺技术进一步完善，开始采用更精确的定向钻井技术和高性能支撑剂，降低了环境污染，并提高了资源开采率。
技术发展历程水力压裂工艺技术是石油工业中最重要的开采技术之一，尤其适用于低渗透油藏的开采。
石油工业水力压裂工艺技术也广泛应用于天然气领域，通过压裂岩层提高天然气产能。
天然气工业随着非常规油气资源（如页岩气、致密油等）的开采价值日益凸显，水力压裂工艺技术成为实现这些资源商业化开采的关键技术。
非常规资源开采技术应用领域02水力压裂工艺技术流程在施工前，需要对目标地层进行详细的地质评估，包括地层厚度、岩性、孔隙度、渗透率等参数，以确定最佳的水力压裂方案。
地质评估准备水力压裂所需的设备，包括压裂泵、高压管线、喷嘴、砂子输送系统等，确保设备完好、可靠。
设备准备对井口进行清理，确保井口无杂物、无阻碍，为水力压裂施工提供安全的作业环境。
井口准备施工前准备通过压裂泵将大量清水注入地层，使地层压力升高，为后续的压裂创造条件。
注水当地层压力达到一定程度时，通过喷嘴将携带有砂子的高压水射入地层，使地层产生裂缝。
压裂随着高压水的不断注入，砂子被携带进入裂缝，支撑裂缝保持开启状态，提高地层的渗透性。
页岩储层水力压裂裂缝扩展模拟进展
页岩储层水力压裂裂缝扩展模拟进展一、本文概述随着全球能源需求的持续增长，页岩气作为一种重要的清洁能源，其开发与应用日益受到人们的关注。
页岩储层水力压裂裂缝扩展是页岩气开发过程中的关键技术，其模拟研究对于优化压裂工艺、提高页岩气采收率具有重要的指导意义。
本文旨在全面综述页岩储层水力压裂裂缝扩展模拟的最新研究进展，以期为相关领域的研究人员和技术人员提供有益的参考。
本文首先介绍了页岩储层水力压裂裂缝扩展模拟的研究背景和意义，阐述了水力压裂技术在页岩气开发中的重要作用。
接着，文章回顾了国内外在该领域的研究现状，包括裂缝扩展模型的建立、数值模拟方法的发展以及实际应用案例的分析等方面。
在此基础上，文章重点分析了当前研究中存在的问题和挑战，如裂缝扩展过程中的多场耦合作用、裂缝形态的复杂性以及模型参数的确定等。
为了推动页岩储层水力压裂裂缝扩展模拟研究的发展，本文提出了一些建议和展望。
应加强基础理论研究，深入探究裂缝扩展的物理机制和影响因素，为模型的建立提供更为坚实的理论基础。
应发展更为先进、高效的数值模拟方法，以更好地模拟裂缝扩展的复杂过程。
还应加强实验研究和现场应用，以验证和完善模拟模型，推动水力压裂技术的不断进步。
通过本文的综述和分析，相信能够为页岩储层水力压裂裂缝扩展模拟研究提供新的思路和方向，为页岩气的高效开发提供有力的技术支持。
二、页岩储层特性分析页岩储层作为一种典型的低孔低渗储层，其独特的物理和化学特性对水力压裂裂缝的扩展具有显著影响。
页岩储层通常具有较高的脆性，这是由于页岩中的矿物成分（如石英、长石等）和微观结构（如层理、微裂缝等）所决定的。
脆性高的页岩在受到水力压裂作用时，更容易形成复杂的裂缝网络，从而提高储层的改造效果。
页岩储层中的天然裂缝和层理结构对水力压裂裂缝的扩展具有重要影响。
这些天然裂缝和层理结构可以作为裂缝扩展的潜在通道，使得水力压裂裂缝能够沿着这些路径进行扩展，从而提高裂缝的复杂性和连通性。
页岩储层射孔水平井水力裂缝起裂数值模拟研究_郭天魁
Abstract：To understand hydraulic fracture initiation mechanism of perforated horizontal well in shale play，the fracture initiation models of a 3D single-stage three clusters perforation and a single cluster perforation (containing natural fracture) were established by using Abaqus finite element calculation software. The effects of crustal stress，wellbore orientation，perforation parameters and natural fracture on fracture initiation pressure and location was studied. The results show that the initiation pressure of open hole perforation is far below that of the casing perforation. The fracture initiation pressure increases with the increasing of the minimum horizontal stress，but the influence degree is controlled by the ratio of vertical stress to the minimum stress. The effects of the maximum horizontal stress and vertical stress on the initiation pressure is very weak. The initiation pressure decreases roughly with the wellbore azimuth increases， when the natural fracture is presented， the initiation pressure does not show any linear law. The shear slip for natural fracture easily appears in the shear stress zone. Initiation pressure
深层页岩气水平井体积压裂技术
深层页岩气水平井体积压裂技术一、本文概述随着全球能源需求的不断增长，页岩气作为一种重要的清洁能源，正逐渐在能源领域中占据重要地位。
其中，深层页岩气资源的开发更是当前石油天然气工业面临的重要挑战和机遇。
深层页岩气储层具有低孔、低渗、非均质性强的特点，传统的开发技术难以满足其高效开发的需求。
因此，本文重点探讨了深层页岩气水平井体积压裂技术，旨在通过该技术提高页岩气储层的改造体积和导流能力，从而实现深层页岩气的高效开发。
本文首先介绍了深层页岩气储层的特点和开发难点，阐述了体积压裂技术在深层页岩气开发中的重要性。
随后，详细阐述了深层页岩气水平井体积压裂技术的原理、工艺流程、关键技术和装备，以及在实际应用中的效果分析。
总结了深层页岩气水平井体积压裂技术的发展趋势和未来研究方向，为相关领域的科研人员和技术人员提供参考和借鉴。
通过本文的研究，旨在为深层页岩气的高效开发提供有力的技术支持，推动页岩气产业的可持续发展，为实现全球清洁能源转型做出积极贡献。
二、深层页岩气地质特征深层页岩气储层通常位于地下数千米的深处，其地质特征相较于浅层页岩气储层具有显著的不同。
深层页岩气储层的地层压力普遍较高，这增加了钻井和压裂作业的难度。
深层页岩气储层的岩石矿物成分、有机质含量、热成熟度等参数也会随着深度的增加而发生变化，从而影响页岩气的生成和聚集。
深层页岩气储层中的裂缝系统通常更加复杂，裂缝密度和走向多变，这给体积压裂技术的实施带来了挑战。
为了有效开发深层页岩气资源，需要对储层的地质特征进行深入研究和精细描述，包括储层的厚度、埋深、岩石类型、有机质丰度、成熟度、含气性、物性特征、应力场特征以及裂缝系统等。
还需要对深层页岩气储层的温压系统进行准确预测，以确保钻井和压裂作业的安全和有效。
在此基础上，结合地质特征和工程技术要求，制定适合深层页岩气储层的体积压裂技术方案，包括压裂液的选择、压裂参数的优化、裂缝监测和评估等，以实现深层页岩气的高效开发。
页岩气水平井压裂对井筒完整性的影响
页岩气水平井压裂对井筒完整性的影响发布时间：2021-10-21T02:52:53.240Z 来源：《基层建设》2021年第20期作者：马勇[导读] 摘要：页岩气是非常规天然气资源，孔隙度极低，天然裂缝不发育。
伊犁天山水泥有限责任公司新疆伊犁 835300摘要：页岩气是非常规天然气资源，孔隙度极低，天然裂缝不发育。
美国在页岩气开发方面取得了成功，但在中国仍处于起步阶段。
页岩气商业化开发的成功主要依靠水平钻井和分段压裂技术的突破，而水平井分段压裂作业会对套管-水泥环-地层系统产生很大的作用力，影响水平井眼的完整性。
关键词：页岩气；水平井；压裂；套管-水泥环；井筒完整性；页岩气水平井井筒完整性对区域页岩气水平井单井产量有一定影响。
在统计分析过程中，受其他因素影响，可能存在不同程度的套管损坏和下套管困难。
一、页岩气水平井井筒完整性的问题1.套管损坏的概率很高。
结合区域实施概况可以看出，大型水力压裂后，会出现不同程度的破坏变形，在进行区域压裂处理的前提下，可能会出现异常现象。
考虑到井筒的完整性，需要从不同的方面确定破坏点的具体位置。
压裂的概率很大。
套管损坏后，可能发生在不同地层的交界处，以裂缝层为基础。
如果岩性变化较大，岩石力学和应力结构异常，总体发生概率会增加。
2.下套管很困难。
根据页岩气水平井的井筒完整性问题和模式，在整个生产管理阶段下钻的概率较高。
以生产套管和井深为例，如果出现下放不畅或其他现象，结合上下活动范围可知，在整个管理阶段，需要按要求做好处理工作，交接处岩性变化较大，增加了岩石力学和地应力结构异常后的难度。
3.水泥环的稳定性无法保证。
在页岩气水平井的开发范围内，固井水泥环的完整性受到影响。
根据区域段实际情况，由于高密度油基钻井液冲洗困难、套管对中困难等因素，不同程度存在异常现象，稳定性受到严重影响。
二、水泥环破坏的敏感性页岩气井的开发需要大规模体积压裂。
体积压裂时，压裂液量大，井筒附近温度变化大。
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目录
一 背景 二 页岩气井井筒失稳机理与控制技术 三 页岩储层高效压裂地质力学关键技术 四 基础条件
二、强水敏页岩地层井壁失稳机理与对策
1、传统井壁稳定研究存在的问题
9 页岩储层致密，渗透率极低（纳达西）, 钻井液如何参与井壁围岩破坏； 9 提高密度不能有效抑制垮塌，钻井液性能、井眼轨迹如何影响井壁破坏； 9 传统钻井液性能对坍塌压力影响程度偏经验化，缺乏科学性量化指标。
二、强水敏页岩地层井壁失稳机理与对策
2、需要解决的关键难题
难题1
井壁围岩微裂 缝如何形成
确定合理的 钻井液密度
合理液柱压 力支护井壁
难题2
钻井液如何参与 井壁围岩破坏
优化钻井液的化 学性能
强化井壁岩石强 度
传统井壁稳定理论存在的缺陷
J.C. ROEGIERS Younane N.
从1962 ~ 2012年，E. Detourny, Rice, Yew, Reogiers, Younane认为岩石应力超过破坏准则井壁破坏，没有解 释两个问题：
页岩气井井筒稳定性是页岩气高效开发最为关注的重大攻 关方向之一，是具有挑战性的国际难题。
一、背景
我国页岩气赋存环境
与美国页岩气相比： z 中国页岩气赋存环境恶劣，储层埋藏深度更深（一般大于2000m）； z 断层与构造运动更加剧烈、产层不均质性显著，页岩储层以裂隙和微孔
为主，层理、节理及夹层发育。
2014年西南油气田预计总开钻100口多井，在2015 年年初、一季度、二季度分别投产1/3
一、背景
页岩气开发现状
地质构造特征
构造地应力 断层
岩石力学特征 分段压裂方式 钻井液体系
中石化焦石坝产区
中石油长宁产区
位于包鸾-焦石坝背斜带焦石坝构造，焦石坝构造 位于四川盆地东部川东隔挡式褶皱带、盆地边界 断裂齐岳山断裂以西，是万县复向斜内一个特殊 的正向构造。焦石坝构造主体变形较弱，上、下 构造层形态基本一致，表现出似箱状断背斜形态， 即顶部宽缓、地层倾角小、断层不发育，两翼陡 倾、断层发育； 储层为上奥陶统五峰组-下志留系龙马溪组下部为 主
二、强水敏页岩地层井壁失稳机理与对策
应力作用下井壁围岩压力传导规律
最大应力出现在 井壁至井周515mm
径向应力
周向应力
9 随着距井眼半径增大，径向应力逐渐减小，随着时间的增加，径向应力增大。 9 随着距井眼半径的增加，井周切向应力先减小后增大。当地层压力扩散传导一段
时间后，切向应力随着距井眼半径的增加而增大，并始终处于拉伸状态。
预计产量：
9 2014年在涪陵实现40亿立方米页岩气总产量 9 2015年力争在涪陵形成50亿立方米/年的产能。 9 2017年焦石坝地区计划建成产能100亿立方米页岩气田
新井：
2014年计划新开钻页岩气水平井87口，投资52‐70亿元；
至2015年底共开钻253口井，2013年‐2015年总投 资152‐ 202亿元 2014年1月29日，随着涪陵工区焦页15-2HF井正式开钻，标志 涪陵国家级页岩气示范区圆满收官，一期产能建设拉开序幕。
南充 内江
达县 重庆
昭通
六盘水
贵阳
昆明
中国南方地貌卫片解译图
明确国内外页岩气开采的理论、技术和方法的差异性
建立适合国内的“工厂化”钻井和压裂理论、技术方法可以有效指导我国 页岩气储层的高效开发。
一、背景
z 钻完井井筒稳定是指井眼在钻完井过程中保持规则的尺寸与形状且与水泥 环、套管协同作用降低地层流体在井眼整个寿命期间无控制流动的风险， 保证油气井安全钻进与开采，是事关钻完井安全、高质的核心技术。
9延长油矿：直井1口、水平井2口
9壳牌：直井5口、水平井3口
一、背景
页岩气开发现状
中石化焦石坝产区
中石油长宁地区
当前产量：
2013年 累计产气1.43亿立方米，建成产能6亿方； 其中： 焦页1‐HF井日产20.3万立方米；
焦页1‐3HF井日产11万立方米； 焦页7‐2HF井日产12万立方米； 焦页6‐2HF井日产37.6万立方米； 焦页8‐2HF井日产54.7万立方米； 焦页9‐2HF井日产6万立方米。
9南方勘单探一：裂涪陵缝国家级页岩气示范区日产气220万立方米
，进入产能建设阶段；随着丁页1HF和丁页2HF的成功开发 ，丁山地区成为中石化第二个页岩气突破区。 9华东局：直井4口、水平井2口。其中南页1HF井深 5820m，成为国内最深页岩气井 9河南油田：水平井1口 9胜利油田：水平井1口：渤页平1 9江汉油田：直井1口、水平井3口 9西南局：直井1口
过困难，施工压力较高； ¾ 加砂困难和频繁砂堵； ¾ 压裂液返排出液量较高； ¾ 同步压裂井间缝网干扰； ¾ 同步压裂压裂施工参数设计缺少理论支持； ¾ 工程设计与施工缺乏有效基础参数支撑；
一、背景
压裂解决方案
针对储层地质环境特点，进行地质力学精细描述，为压裂设计 和施工提供理论支持和有效基础参数。
当前产量：
目前长宁—威远国家级页岩气示范区完钻16口井， 完成压裂试气12口井，直井日产量0.2‐3.3万方，水平 井日产量1‐16万方。 其中：宁201‐H1井日产15万方，其他产量较低。
预计产量：
9 2014年在长宁‐威远、云南昭通区块完成20‐30亿方的 页岩气产量。
新井：
2014年长宁‐威远地区预计投产8口新井；
理论：揭示页岩储层同步压裂井间缝网干扰机理和层间扩展
机理，实现页岩气生产与压裂缝网的主动调控。
方法：基于岩石力学、断裂力学和损伤力学相结合，将微观
-细观-宏观多尺度协同研究方法引入到页岩气压裂设计中， 以实现页岩气的高效开发。
技术：针对地质环境因素和现场施工难点，结合室内理论和
研究方法，提出可行技术措施，有效指导压裂设计和施工。
在获得不同体系钻井液条件井壁围岩裂缝应力强度应力后，即可利用 井壁围岩的断裂韧度 来判断井壁围岩缝网的扩展情况。当裂纹尖端的应 力强度因子K大于断裂韧度KIC后，裂缝发生扩展。
二、强水敏页岩地层井壁失稳机理与对策
钻井液润湿特性对岩石裂缝网络的影响规律
9 界面张力与应力强度因子呈线性关系； 9 随着润湿角的增加，应力强度因子减小，且在润湿角在90°附近时应力强度因子
井壁的破坏首先发生在井壁围岩内部，而非在井壁； 致密地层井壁失稳发生在井眼裸露一段时间后发生。
二、强水敏页岩地层井壁失稳机理与对策
3、揭示了页岩地层井壁围岩失稳的本质
通过室内试验发现了致密性页岩内部微裂缝萌生、扩展和形成缝网导致 井壁呈现周期性垮塌的现象。
二、强水敏页岩地层井壁失稳机理与对策
提出了“井壁围岩裂缝萌生、发展、贯穿解体模型”新概念
焦页1HF井井下掉块
一、背景
9 水平井分段压裂时井下动态应力条件井筒完整性失效机理不清； 9 常规水泥环封隔质量难以保证，现有室内试验条件无法准确评价水泥环在井
下动态应力环境的密封失效问题。
封隔器上下第一界面失效，射孔段完 整性好？？？
抗压强度不能作为是否成为有效层间 封隔的指标。
一、背景
国内外井筒稳定技术现状
井壁围岩失稳本质：密度偏低，非均匀地应力挤压形成的应力集中导致 井筒附近微裂缝区形成，钻井液滤液沿沟通井筒的弱面（层理面、裂缝） 进入地层，钻井液和地应力联合作用导致裂缝传播、扩展与裂缝网络形 成，直至本体解体，井壁围岩发生周期垮塌。
裂缝如何产生？裂缝为什么会扩展、转向并形成裂缝网络？ 裂缝扩展、转向的本质是什么？
页岩气井井筒稳定性 及水力压裂控制技术
• 中国石油大学（北京） • 陈勉 • 2014 年 4 月
目录
一 背景 二 页岩气井井筒失稳机理与控制技术 三 页岩储层高效压裂地质力学关键技术 四 基础条件
一、背景
页岩气开发现状
中石油
中石化 延长油矿 壳牌合作
92009年12月第一口页岩气井威201井开钻 9 西南油气田：自营区直井16口、水平井4口；壳牌钻直井5 口、水平井3口。其中宁201-H1井和阳201-H2井初期产量 超过15万方，其它产量不高。 9浙江油田：直井5口、水平井1口
目的层 龙马溪 龙马溪 筇竹寺
复杂情况 井漏、井壁垮塌、卡钻
垮塌、阻卡、井漏 侧钻，垮塌提前完钻
损失时间d 73 38.8 62
一、背景
9焦页1HF井井漏后井壁发生垮塌，起下钻8次其中5次上提遇卡，在2300m2430m井段遇阻频繁，提前中完。 9焦页10-2HF井志留系韩家店组时发生严重的井塌卡钻事故，造成填井侧钻。 9泌页HF-1井、建页2HF井：井漏导致垮塌，填井侧钻。
一、背景
钻完井井筒失稳难题
9威201-H1井采用了油基防塌钻井液体系并提高钻井液密度在龙马溪页 岩层段井壁垮塌严重，高密度段塞累计举出垮塌物约35m3。 9威201-H3井钻进至井深3642.24m因井下垮塌造成卡钻，提前完钻。
井号 宁201‐H1 威201‐H1 威201‐H3
井深m 3790 2823 3648
9 国外主要依靠油基钻井液技术解决页岩地层井壁失稳难题，但我国部分页岩地层 采用油基钻井液井壁垮塌更严重（威201-H1井）；
9 采用弹塑性水泥、泡沫水泥及套管居中技术提高固井质量，技术封锁，成本高。
探索适合中国页岩气地层特征的钻采技术显得尤为重要。
一、背景
高效压裂技术关键
页岩气储层一般低孔隙度、低渗透率，采收率低。水平井及分段 压裂成为提高储层泄流面积和天然气产量的主要技术。
走滑断层
发育多条走滑断层
垂直与水平方向均质性好，利于水平井井壁稳定
页岩水平层理非常发育
单井压裂、拉链式压裂
单井压裂、拉链式压裂
油基钻井液体系（与长江大学合作）
油基钻井液体系
提出符合构造地质环境的井筒稳定控制技术和高效压裂设计理论和方法。