油田页岩气水平井钻井关键技术分析
页岩油水平井钻井液技术的难点及选用原则
页岩油水平井钻井液技术的难点及选用原则摘要：随着最近几年我国油气资源勘探开发规模不断扩大，再加上部分地区环境较为恶劣，这也使得勘探开发难度明显增加。
对于页岩层来说，其与常规砂岩层存在较为明显的差别，主要表现为页岩层中的膨胀矿物含量更高，并且经常会出现微裂缝情况，当钻井液进入到地层之后，往往会与粘土矿物、微裂缝等发生综合作用，这一过程会导致井壁稳定性明显下降。
对于现阶段我国页岩油水平井来说，在实际开展施工操作时，保证井壁稳定性是施工难点之一，应该根据现场具体情况应用适合的页岩油水平井钻井液技术。
基于此，本文尝试对页岩油水平井钻井液技术进行了分析，明确了技术难点及选用原则。
关键词：页岩油；水平井钻井液引言我国是世界范围内页岩油气资源较为丰富的国家之一，在我国国土领域内，新疆准格尔盆地东部、四川盆地、渤海湾盆地等都有较为丰富的页岩油气资源储备，页岩油气资源的开发与利用，对我国社会经济整体发展起到了重要促进作用，今后应该结合工程实际情况，选用更具针对性的页岩油水平井钻井业技术，从而实现对油气开发的有效优化。
从当前我国页岩油水平钻井业技术落实应用情况来看，尚且存在一些技术难点，需要根据工程具体需求对技术难点及应用方式进行深入分析。
1.页岩油水平井钻井液技术难点分析1.1井壁稳定性问题对于页岩油气水平井钻井施工来说，想要有效解决钻井液技术存在的一系列难点，应该选择适合的钻井液体系，保证其与工程现场实际情况相匹配，这样才能使技术应用效果得到有效优化，从而满足页岩油气开发及生产需求。
当前来看，井壁稳定性问题是我国页岩油水平井钻井液技术应用过程中最为突出的问题之一。
大量数据调查表明，如果井壁稳定性较差，其在后续施工使用过程中将面临一系列问题，从而影响最终开发及生产质量。
经过对页岩油水平井钻井液技术进行分析之后可以发现，此项技术在实际应用过程中，往往会与地层裂缝互相作用，从而导致页岩油自身所受到的压力及强度发生较大变化。
页岩气水平井钻井技术难点分析韩旭
页岩气水平井钻井技术难点分析韩旭发布时间：2022-02-25T03:26:28.577Z 来源：《基层建设》2021年30期作者：韩旭[导读] 作为页岩气开发的最有效方法之一身份证号码：41022319911126xxxx中石化中原石油工程有限公司钻井二公司河南濮阳 457001摘要：作为页岩气开发的最有效方法之一，定向水平井在新能源开发中的效果很明显，但在水平井钻井施工技术却一直面临摩阻扭矩过大、井壁失稳、岩石地层易坍塌等各个方面问题，并且没有得到根本解决，文章中以某水平井的钻探施工经验为例，在油基钻井液、旋转导向钻井工艺技术等几个方面，对水平井的钻探工艺技术展开了深入研究。
关键词：页岩气水平井钻井技术；难点；分析页岩气属于一个具备丰厚储备且非传统的重要再生能源，在现代工业生产中意义突出，而石油勘探产业对页岩天然气的研究利用程度也在日益提高。
自九十年代中期，大量页岩天然气被发掘以来，其生产总量增长巨大，并将会在未来实现新的重大突破。
目前页岩天然气在盆地中的储备也较为丰厚，据不完全统计，目前全世界页岩天然气储备已冲破了456*1012m3，利用空间很大。
当前在页岩气的钻取、完井，尤其是在孔隙水压力裂、连续石油管线中的射孔和水平井钻井技术的开发之下，页岩气的使用范围将愈来愈宽，所以需要对于页岩气钻井资源开发存在的技术难点进行进一步探究。
一、浅层地层井漏页岩气的储层大多表面地质结构比较复杂，尤其是在中国西南地区涪陵、威远等区域，表层地层一般结构较为松散、溶孔发育没有完全、地下水和暗河散布较广泛，在钻井中井漏现象明显。
地下暗河与地表径流速度差相连，如果井漏还易造成环境污染，常规桥联的堵漏强度也很难完成，井漏后地下水进入井筒，还易冲洗钻井泥浆，从而大大降低了密封强度[1]。
（一）钻井提速困难直井段的浅层地层可钻性差，要求井眼长度变化很大，且钻取速率缓慢，尤其是在龙潭到栖霞地区组会的火岩地层，单钻孔时磨损进尺非常低。
浅析油田水平井钻井技术现状与发展趋势
浅析油田水平井钻井技术现状与发展趋势油田水平井钻井技术是一种通过在地下水平方向钻取井眼来开采油田油气资源的技术。
相较于传统的垂直井钻井技术，水平井钻井技术具有钻效率高、井眼长、开采能力强等优点，已经成为目前常用的油田开采技术之一。
本文将就该技术的现状和发展趋势进行简要分析。
目前，全球范围内水平井钻井技术已经相对成熟。
在美国、加拿大、沙特等油气资源丰富的国家，已经大规模应用水平井钻井技术，有效提高了油气开采量。
在中国，由于拥有丰富的页岩气、致密油等非常规油气资源，水平井钻井技术被广泛应用于非常规油气井的开采。
四川盆地、塔里木盆地和长江口盆地已经成功应用了水平井钻井技术，取得了显著的经济效益。
水平井钻井技术的发展趋势主要体现在以下几个方面：技术装备的不断改进和升级。
随着水平井钻井技术的广泛应用，相关技术装备也在不断升级，以提高钻探效率和钻井质量。
钻头材料的研发，可以提高钻头的耐磨性和抗硬层性能；钻进液的研发，可以提高冲击力和清洁井壁的能力。
自动化钻井装备和智能化管理系统的研发也成为发展的重点，以提高钻井作业的安全性和效率。
增强油气储层评价和导向技术。
水平井钻井技术的关键是在目标油气储层内准确钻造井眼，因此开发先进的储层评价和导向技术是发展的重点。
通过利用地震、测井、岩心分析等技术手段，提高对储层的认识和预测能力，从而准确钻制井眼。
通过开展物性评价、油气储层分布预测和导向技术优化等研究，可以进一步提高油气开采效益。
优化水平井复杂井眼和完井技术。
水平井钻井作业中，复杂井眼和完井技术是实现高效开采的关键。
通过研发新型钻井工具和技术，可以有效解决水平井钻井中的钻眼控制、井眼质量和井眼稳定性等问题。
通过优化完井技术，例如水平井侧钻完井、多段压裂完井等，可以提高油气井的产能和产能维持时间。
水平井钻井技术在油田开采领域中具有广阔的应用前景。
随着技术的不断进步，水平井钻井技术将会进一步提高油气开采效率和产能，为保障能源供应和经济发展做出重要贡献。
浅析油气藏开采过程中水平井钻井技术的应用
浅析油气藏开采过程中水平井钻井技术的应用水平井钻井技术是油气藏开采过程中的一种重要技术手段，其应用可以提高油气产能、延长油气田寿命、降低开采成本等。
本文将从水平井钻井技术的定义、应用领域、技术原理和效果等方面进行较为详细的论述。
一、水平井钻井技术的定义水平井钻井技术是指在垂直井眼基础上，通过特殊工艺和作业流程，沿着特定的地层倾角，在岩层中钻制出一段水平孔道。
其目的是为了提高油气产能、延长油气田寿命、降低开采成本。
二、水平井钻井技术的应用领域1. 页岩气开采：页岩气属于非常低渗透性的油气藏，常规钻井技术难以有效开采。
通过水平井钻井技术，可以增加有效井网，提高页岩气的采收率。
2. 稠油开采：稠油是一种高粘度的油类，通过常规钻井技术难以有效开采。
水平井钻井技术可以增加油水接触面积，提高稠油的采收率。
3. 水平井增产：对于传统垂直井开采的油气田，通过将部分井段改造为水平井，可以增加油气流通通道，提高产能。
三、水平井钻井技术的技术原理1. 地层勘探：通过地震勘探和地质解释等手段，确定目标地层的分布和性质，找出适合钻制水平井的地层。
2. 定位技术：利用导向工具和测井仪器等设备，精确测量井眼的方向和位置，确保水平井能准确钻制在目标地层中。
3. 钻井工艺：通过调整钻井参数和选用合适的钻头和钻井液，控制钻井方向和位移，实现井眼的水平钻制。
4. 完井技术：通过套管和封隔器等设备，对水平段进行完整封隔，防止地层间的交叉流动。
5. 水平井测试：对钻完的水平井进行测试分析，评估水平井的钻制效果和产能水平，为后续的开采作业提供参考。
四、水平井钻井技术的效果1. 提高产能：水平井的井筒面积大，油气流通通道长，增加油气向井筒流动的路径，提高采收率。
2. 延长油气田寿命：通过水平井技术，有效开采残留油气，延长油气田的可开采时间。
3. 降低开采成本：水平井减少了钻探井的数量，降低了钻井和完井的成本，提高了采收效益。
4. 减少地面占地面积：水平井的单口井产能较高，可以减少地面占地面积，提高油气田开采的空间利用率。
页岩气水平井固井技术难点分析与对策
页岩气水平井固井技术难点分析与对策发布时间：2021-06-10T11:04:00.777Z 来源：《中国科技信息》2021年7月作者：付江超[导读] 页岩气储层具有特殊特征，孔隙率较低。
同时，页岩储层渗透率相对较低。
在此基础上，页岩气井主要通过针对油田或油井的技术措施，为保护石油资源提供技术支持。
随着石油工业的迅速发展，对钻井技术进行了有效的革新，传统的钻井技术已不再适合现代钻井项目的需要。
山东省山东滕州市煤田地质局第一勘探队付江超 277599摘要：页岩气储层具有特殊特征，孔隙率较低。
同时，页岩储层渗透率相对较低。
在此基础上，页岩气井主要通过针对油田或油井的技术措施，为保护石油资源提供技术支持。
随着石油工业的迅速发展，对钻井技术进行了有效的革新，传统的钻井技术已不再适合现代钻井项目的需要。
因此，有必要进一步研究水平固井技术，并提出有效解决固井问题的办法，这是提高工程质量和保护资源所必需的。
关键词：页岩气水平井；固井技术；难点分析；处理对策随着人口的增长、工业的发展、石油和天然气勘探的扩大、开采的逐步发展、页岩气资源的不断发现、生产成本的大幅降低以及对其经济价值和战略重要性的日益重视。
作为一名现场技术人员，经过多年的页岩气井固井实践，对页岩气井的固井难点有了一定的认识，并采取了技术措施。
一、页岩气固井技术的特点1.页岩气固井是短期工程、技术密集型工程和劳动密集型工程。
2.页岩气固井是一个系统工程。
它涵盖广泛的学科。
第一，有许多学科，包括地质、石油、机械、化学、流体力学和电子。
其次，由于组织管理、供应、运输和场地建设等部门众多，直接促进了社会的快速发展。
最后，还有许多其他因素，包括施工准备、下钢管或者套管、注人水泥等。
3.固井作业是一个非常隐蔽的项目。
首先，主要工艺在地下完成，不能直接观察和测试。
其次，质量控制主要取决于设计的准确性和准备程度。
最后，施工过程中会发生不可预测和未知的事故目前正在实施的三个隐藏的高风险特征将直接影响工程的实施，并妨碍工程工作的快速完成。
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]。
页岩气水平井固井技术研究进展
页岩气水平井固井技术研究进展页岩气水平井固井技术研究进展随着能源需求的日益增长，页岩气逐渐成为了替代传统石油天然气的重要资源。
水平井作为主要的生产工具，其固井技术成为了页岩气开发中的重要问题。
近年来，国内外学者针对页岩气水平井固井技术进行了研究，本文就其研究进展进行了综述。
一、水泥固井技术水泥固井是目前水平井固井技术的主流方案，其通过注入水泥浆将套管与井壁固定，防止井壁侵蚀和漏失油气。
然而，页岩气水平井中存在的大量细小裂缝会导致水泥浆的染浸，影响其固结力，并产生裂缝，从而使油气渗漏。
因此，国内外学者在水泥固井领域的研究主要围绕水泥改性与水泥浆稳定性。
其中，P. L. Dürig等(2015)提出了一种纳米级碳酸钙在水泥胶凝体中的应用，该技术能够形成更致密、更均匀的水泥固结体，并使固井力度提高60%以上。
另外，A. C. Boivie等(2018)研究了不同温度下水泥胶凝体的强度和耐久性，发现在较高温度下固井效果更佳。
同时，X. Chen等(2019)通过添加聚丙烯酰胺( PAA)改善了水泥浆体的流动性，并提高了固井效果。
二、环氧树脂固井技术除了传统的水泥的固井技术，针对页岩气开发中水泥固井存在的问题，环氧树脂固井技术被提出。
与水泥固井相比，环氧树脂具有更高的渗透性和粘附性，可以更好地填补井壁的裂缝和孔隙。
因此，为了提高环氧树脂固井的效果，国内外学者进行了一系列相关研究。
其中，B. Li等(2016)研究了环氧树脂固井的最佳浓度、固化时间和接触时间，提高了固井效果并减少了漏失。
同时，Q. Zeng等(2018)通过与水泥固井技术的组合应用，有效地提高了固井的完整性和耐久性。
三、石墨烯增强固井技术石墨烯具有极高的强度和导电性，其与水泥等材料的复合可以有效地加强其力学性能。
因此，石墨烯增强固井技术被提出，并取得了一定的研究进展。
例如，L. Huang等(2019)研究了石墨烯在水泥浆体中的添加量，发现当石墨烯/水泥比例为0.25%时，固井力度可提高71.6%，漏失率降低至0.8%以下。
浅析油田水平井钻井技术现状与发展趋势
浅析油田水平井钻井技术现状与发展趋势油田水平井钻井技术在石油勘探开发中扮演着至关重要的角色，随着技术的不断突破和发展，水平井钻井技术也在不断创新和完善。
本文将对当前油田水平井钻井技术的现状进行浅析，并展望其未来的发展趋势。
我们来看一下油田水平井钻井技术的现状。
随着传统油田的逐渐枯竭，勘探开发难度的增大，水平井钻井技术逐渐成为了石油行业的主流。
水平井的优势在于可以有效增加油井的产能，减少油田开采的成本，延长油井的寿命，提高勘探开发的效率。
目前，国内外许多油田都已经采用了水平井钻井技术，取得了较好的效果。
在水平井钻井技术的应用方面，目前的主要挑战在于如何提高水平井的钻井效率和控制钻井成本。
首先是钻井效率的提升，目前随着工程技术的不断发展和改进，水平井的斜井段长度不断增加，钻井速度也在不断提高，提高了单井产能和降低了钻井成本。
其次是钻井成本的控制，随着水平井钻井技术的普及和深入，钻井设备和工艺也在不断改进，钻井成本也在逐渐下降。
水平井钻井技术在横向延伸方面仍然有待完善，尤其是在超长水平井的钻井工艺和技术方面还存在一定的挑战。
让我们来分析一下水平井钻井技术的发展趋势。
随着石油勘探开发技术的进步和油价的波动，水平井钻井技术在未来将会有很大的发展空间。
首先是技术方面，未来水平井钻井技术将更加注重智能化和自动化，通过先进的测井、定向钻井、地质解释等技术手段，实现对油田地质结构的精准识别和油层的精准开发，提高水平井的产量和采收率。
其次是装备方面，未来的水平井钻井技术将更加注重装备的先进性和智能化程度，例如自动钻井平台、无人作业系统、智能管柱等装备将会成为未来水平井钻井的发展趋势，提高水平井钻井的效率和安全性。
随着在非常规石油开发方面的不断突破和油价的波动，水平井钻井技术在未来还将会有更多的应用场景。
例如页岩气、页岩油、油砂等非常规石油资源的勘探开发，都需要大量的水平井钻井技术的支持。
经济和环保的需求也在推动油田水平井钻井技术向更加清洁和高效的方向发展，例如水力压裂、CO2注入等技术的引入，将会促进水平井的生产技术不断完善和提高。
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油田页岩气水平井钻井关键技术分析
本文在研究中以油田页岩气水平井钻井关键技术为核心，列举工程案例，分析油田页岩气水平井钻井关键技术，明确该技术的应用效果，钻井效率高、成本低，值得被广泛应用，并为相关研究人员提供一定的借鉴和帮助。
标签：油田页岩气;水平井;钻井技术
一、工程概况
某油田页岩气水平井钻进施工中，基于导眼井实施水平井侧钻，以“导管+四开制”为主进行布设，完工后井深为5179m，施工周期为45.38天，机械钻进均速为7.19m/h。
如图1为井身结构。
导眼井属于直井型，以“导管+三开制”为主进行布设，运用导管钻进，完工后井深为3433m，施工周期为74.33天，机械钻进均速为4.59m/h。
二、油田页岩气水平井钻进关键技术
（一）旋转导向钻井技术
当前，旋转导向钻井技术应用中，具有较大的应用优势，技术水平比较先进，大多应用在特殊油藏的高难度定向井、大位移井、水平井、超深井以及水平分支井。
在实际应用中，旋转导向钻井技术主要通过远端计算机，在计算机界面输入工具参数值，由脉冲传至井底仪器，优化工具面角，以实现井眼轨迹的控制。
相比于传统螺杆导向钻井方式而言，旋转导向钻井技术具有极强的准确性和及时性，可以实现经验轨迹控制的最大精度，保证导向钻井中的持续性旋转，实现摩阻扭矩的控制。
（二）固井技术
通过对本油田页岩气水平井钻进难点的分析，参考国内外固井技术，选择双凝双密度水泥浆，配置比例為 1.38：1.88=低密度缓凝水泥浆：髙胶结弹性防气窜水泥浆，二者配合使用，不仅可以降低水泥浆液柱压力，还可以提高下部产层固井质量，避免固井中出现水泥浆泄露问题。
且由于髙胶结弹性防气窜水泥浆具有极强的胶结能力与防气窜能力，便于后续压裂施工，提高固井综合质量。
（三）激进式钻井技术
为了环节环空压耗较高的问题，本钻进工程中选择激进式钻井技术，在设置钻井水力参数中，将钻井参数和水力参数的实际值都超出其设计值。
与此同时，必须对现有钻井设备进行升级，把原有35MPa地面高压管提高到52MPa，根据井深大于5000m的水平井应用大功率F-2200型钻井泵，符合激进式水力参数要求。
选择Landmark软件进行岩屑床厚度和井斜角关系进行模拟，发现若井斜角
高于50°，则岩屑床厚度激增后提高了井眼清洁程度要求，必须优化钻井液排量与钻具转速，进而保证钻进效率和水平井质量。
1.钻具转速设计
设井斜角65°下，钻井液排量达到40L/s，其机械转速设定 5.2m/h，通过Landmark软件模拟，获得岩屑床厚度和钻具转速间的关系，如图1。
由图中可得，在钻具钻速不断增加后，岩屑床厚度与悬浮岩屑浓度呈逐渐下降趋势，基本判定当前增加钻具钻速可以促进井眼清洁度的提升，结合井壁稳定性，确定钻具钻速要从60-80r/min增加到80-100r/min。
2.排量设计
设井斜角65°下，钻井液排量达到40L/s，其机械转速设定 5.2m/h，通过Landmark软件模拟，获得岩屑床厚度和钻井液排量间的关系，如图2。
由图中可以得到，随着钻井液排量不断增加后，岩屑床厚度呈现持续下降的趋势，基本判定钻井液排量可以促进井眼清洁程度的提高。
按照水平井钻井要求，将钻井液排量由原来的30L/s，增加到32L/s，在水平段钻进过程中要增加到3532L/s，进而有效控制岩屑沉降，达到最佳的井眼清洁情况。
三、油田页岩气水平井钻进施工中的注意事项
（一）使用油基钻井液
考虑到本油田页岩气水平井施工难度，选择高性能油基钻井液，这是因为页岩具有亲水性特征，吸水后迅速膨胀，造成井壁掉块脱落的情况，降低井壁的稳定性，钻进中必须使用高性能的钻井液，而高性能油基钻井液在高温高压环境下30分钟的虑失量达到1.8ml，大大提高了井壁稳定性。
与此同时，在实际应用中，油基钻井液主要以柴油为基础油，以脂肪酸和共聚物为原材料，对传统油基钻井液进行了改进，取替有机膨润土，将固相含量控制在5%-9%之间，有效提升了泥饼质量，实现摩阻扭矩的控制。
除此之外，油基钻井液的凝胶强度高，有效预防井漏问题。
（二）合理选择钻具组合
由于本水平井的水平段长，且井眼轨迹控制难度大，需要配备斜坡钻杆进行同步钻进，通过倒装钻具组合，可以保证井身质量，控制摩阻扭矩，进而提高钻进效率。
水平段钻具组合设计中，设置：钻头+“旋转导向+MWD”组合+加重钻杆×1根。
（三）选择适宜的钻头
由于该区域地层可钻性不高，在钻进过程中，必须要合理选择适宜的钻头，使得钻头符合地层岩性特征，配备相应的旋转导向工具，保证钻进施工中的机械转速为6.54m/h，值得注意的是，旋转导向工具要和PDC钻头共同使用，使用在钻进井段中，保证机械钻进速度为7.52m/h。
综合考量油田页岩气水平井目的层钻头使用情况，由于PDC钻头的适用性更优于牙轮钻头，在本次钻进施工中选择WH-MGE951-3型PDC钻头。
结束语：
综上所述，在油田页岩气水平井钻进过程中，要不断优化钻井关键技术，改变原有的钻进方式，综合分析水平井轨迹控制、摩阻扭矩以及固井质量等方面因素，确定机械钻进速度，将摩阻扭矩控制在合理范围内，配合旋转导向钻井技术，实现油田页岩气水平井可以成功钻进，提高施工质量，保证施工进度，进而达到最佳的应用效益。