页岩气水平井钻完井技术

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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。

页岩气开发水平井技术

页岩气开发水平井技术
水平钻井：页岩气开发的“杀手锏”
今天，水平井已经成为美国页岩气开发最主要的方式，也是页岩生产井最有利的完井方式。水平井单井产量大，生产周期长，特别是对于页岩这样的产层薄，孔隙度小、渗透率低的储层开发，显示出直井无法比拟的效果。页岩气从水平井中获得的估计最终采收率大约是直井的3倍。水平钻井技术是页岩气开发的核心技术之一，广泛应用于页岩气开发钻井。水平井页岩气单井产量高，生产时间长，是页岩气开发最合理的方式，水平井井位应该尽量选择在天然裂缝系统发育、有机质富集、泊松比低和杨氏模量高的地方。水平井钻井主要有低压欠平衡空气钻井、控制压力钻井和旋转导向钻井等技术，低压欠平衡空气钻井技术应用较成熟，控制压力钻井技术能够很好的克服井壁坍塌问题，旋转导向钻井技术是页岩气水平钻井技术发展的方向。水平钻井结合合理的增产措施是提高页岩气产量的必要手段。
杨氏模量是描述固体材料抵抗形变能力的物理量。
页岩气水平井钻井井位的选择
天然裂缝系统发育程度是影响页岩气开采效益的直接因素，因此页岩气水平井井位应选择在裂缝发育程度高的页岩地区及层位，特别是垂直裂缝发育的地方，除此之外，还应尽量选择在有机质富集、黏土含量中等，脆性成分含量高，泊松比低和杨氏模量高的地方。在作业过程中，一般选择与主要裂缝网络系统大致平行的方位钻井，这样能够产生较多的横向诱导裂缝，使天然或诱导裂缝网络彼此连通，沿垂直最大水平应力方向钻井可以增加井筒与裂缝相交的可能性，增大气体渗流面积，从而提高页岩气的采收率。通常情况下，页岩气井的水平段越长，初始开采速度和最终采收率就会越高，美国Barnett页岩水平井水平段长为457.20～1371.60m，据资料统计，页岩气井最有效的造斜及水平段总长度一般为914～1219m。在页岩地层的钻井中，作业者面临着井塌、扭矩和阻力方面的问题，难度比普通钻井更大，特别是完井方案的设计，这是在井身设计阶段就必须考虑好的问题，它对井眼的稳定性及能否获得持续产量至关重要。页岩水平井完井方式有裸眼完井、滑动套管完井、连续油管完井、井下钻具组合完井等。裸眼完井的后期压裂作业难度大，对水力压裂技术的要求较高，往往需要与先进的现代水力压裂技术结合使用，如使用滑动套管压裂，适用于黏土含量小的井。套管完井井筒稳定，在储层改造时能够选择性地射孔，从而进行优化增产作业，套管完井后，可以采用连续油管压裂对页岩储层进行改造。页岩气井的水平井段多采用套管完井。不同完井方式对钻井工艺要求不同，因此在钻井设计时应注意考虑完井方式这一因素。在页岩气井固井和分段隔离作业时，作业者一般使用酸溶性水泥（ASC）作为常规水泥的替代品。酸溶性水泥物理性能和常规水泥十分相似，但不会抑制裂缝的产生，它在酸基压裂液里溶解度很高（>90%），容易清除。

页岩气钻完井技术现状与难点探究

57页岩气与一般的天然气有很大的不同，其形态多样化，大部分存在于裂缝、微孔隙、有机质和粪球粒微孔隙及纳米级孔隙。

为了提高钻井的速度和单井开采效率，必须在开采技术上进行创新和改进，不断攻克技术难点，提高页岩气开采的经济效益，解决人类发展中资源短缺的瓶颈问题。

1 页岩气钻完井技术发展历程1.1 国外页岩气钻完井技术发展美国是目前在页岩气开发方面发展最早，也是发展最为先进的国家，世界上第一口页岩气井就是由美国的技术人员完成，之后又陆续研发了直井、单支水平井、多分支水平井、丛式井等多种方式，页岩气的开发，从垂直井发展到水平井，页岩气的产量也有了很大的提高。

页岩气开发技术水平也走在了世界的前列，而其他国家发展较晚，起步较慢，但随着其他发达国家在页岩气钻完井技术上的成功研发和应用，目前全球都在积极对该技术进行研究创新，由此引发了“页岩气革命”。

1.2 我国页岩气钻完井技术现状　在全球都广泛勘探开发页岩气这一新的天然气能源时，我国迎难而上，很多石油企业都加大了页岩气开发技术的研究，在引进、消化、应用上已取得重大进步。

2009年中石油第一口页岩气井开钻，中石化集团也紧跟其后于第2010年开始了河页1井开钻工程，并于2011年第一口页岩气水平井-建页HF-1完钻。

我国的页岩气开发区域比较集中，一般在重庆涪陵、四川长宁—威远等区块。

面对如此喜人的成绩，我们仍不可忽视页岩气配套钻完井技术暴露出的缺陷，受各区域页岩气储层的物性、裂隙发育程度、气体吸附特征乃至埋深等差异性因素影响，在开采过程中会因为设备或工艺上的原因导致生产事故，也会影响开采效率和产量，最终导致开采投资成本与收益不相符，因此为了更好地提升钻完井技术的应用效果，技术人员需要根据其施工重难点不断完善钻完井技术体系，促使其发展更为成熟。

2 页岩气钻完井技术体系介绍2.1 页岩气钻井技术现阶段页岩气开采主要应用水平井技术，初期由于技术水平较低，研究还未深入，多采用欠平衡钻井法，但其工作效率和产量还能够满足社会需求，随着我国经济发展加快，且技术水平在不断提升，人们对页岩气钻井技术的研究分析更为深入，在总结欠平衡法弊端，结合社会高需求后旋转导向钻井技术应运而生，这种方式的轨迹控制效果好，且避免了对储层造成污染和伤害，保护了开采地周围的生态环境和地理环境，更重要的是可以更为安全高效地对页岩气进行开发。

页岩气水平井钻完井和水力压裂技术

ＹＡＮＧＳｏｎｇ
（ＹａｎｇｔｚｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＭｎ如￡ｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎＯｉｌａｎｄＧａｓＲｅｓｏｕｒｃｅｓＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎａｄｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙ
ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ｂｕｔａｌｓｏｔｈｅｉｒａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｎｄｃａｓｅｈｉｓｔｏｉｅｒｓ．Ｉｔａｌｓｏａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅ
摘要：页岩气藏作为一种清洁、高效的非常规资源，受到全世界的关注。而水平井钻完井技术和水力压裂技术更是页岩气开发技术的关键。文章综述了几种页岩气水平井的完井方法，包括欠平衡钻井技术、旋转导向钻井技术和控制压力钻井技术，介绍了其各自的优缺点、适用条件和国内外的应用实例。分析了现今页岩气水力压裂的几种主要压裂技术，如重复压裂、多级压裂、清水压裂和同步压裂等几种压裂技术的特点和适用性。并在此基础上，提出加强在页岩地质理论、精确导向与储层改造、含气特点与模拟等开发瓶颈方面的探索与研究等建议。
ｓｅｖｅｒａｌｍａｊｏｒｈｙｄｒａｕｌｉｃｆｒａｃｕｒｔｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ（ｒｅ－ｆｒａｃｕｒｔｉｎｇ，ｍｕｌｔｉｐｌｅｓｔａｇｅｆｒａｃｔｕｉｒｎｇ，ｒｉｖｅｒｆｒａｃｔｒｅａｔｍｅｎｔａｎｄｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ）ｆｏｒｓｈａｌｅｇａｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｔｎａｎｄｔｈｅｉｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙ，Ｓｏｍｅｐｒｏｐｏｓａｌｓａｒｅ

深层页岩气水平井“一趟钻”_技术探索与实践

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ: ｄｅｅｐｓｈａｌｅｇａｓꎻ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｗｅｌｌꎻ ｏｎｅｔｒｉｐꎻ ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎꎻ ｄｒｉｌｌｉｎｇｆｌｕｉｄｃｏｏｌｉｎｇꎻ ｕｎ￣
ｄｅｒｂａｌａｎｃｅｄｄｒｉｌｌｉｎｇ
下井打完某个井段ꎬ 例如水平段、造斜－水平段ꎬ
ｍ以浅的中浅层页岩气区约１６口井实现了２１５９
ｍｍ井段 “ 一趟钻” ꎬ 约占完钻井数量比为１３％ꎬ
其中 “ 一趟钻” 最低进尺为１９４２ｍ、最高进尺为
２３３ｍ、平均钻井周期５２ｄ、平均趟钻数９３趟ꎮ
３７００ｍꎮ 随着页岩气勘探开发向地质条件更为复
高ꎬ 与钻井提质提效目标及国外水平相比存在较大
摘要: 页岩气水平井 “ 一趟钻” 技术能大幅提升钻井效率、降低钻井成本ꎬ 在北美页岩气开
发中得到了广泛应用ꎮ 我国川南深层页岩气储层埋藏深、温度高、地质条件复杂ꎬ “ 一趟钻” 技
术面临诸多挑战ꎮ 基于地质工程一体化理念ꎬ 通过三维地质精细建模与关键层位标定形成了井眼
轨迹优化设计与预调预判方法ꎻ 利用大数据钻头效能评价机制ꎬ 完成ＰＤＣ钻头型号优选ꎻ 融合钻
Ｌｕｚｈｏｕｂｌｏｃｋꎻ ａｎｄｔｈｅｂｏｔｔｏｍｈｏｌｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗａｓｒｅｄｕｃｅｄｂｙ６ ~ ８ ℃ ｔｈａｎｔｈａｔｏｆａｄｊａｃｅｎｔｗｅｌｌ. Ｔｈｅ
ｆｉｅｌｄｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｍｅａｎｓｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｅｃｏｎｏｍｉｃｄｅｖｅｌ￣

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]。

页岩气开采原理

页岩气开采原理
页岩气开采原理是通过水平钻井和水力压裂技术将水和添加剂注入页岩岩层，使岩层裂缝扩大并释放出内部储存的天然气。

具体步骤如下：
1. 水平钻井：首先，在地表选择合适的位置进行垂直钻井，当钻杆到达目标页岩层时，钻井工程师会改变钻头方向，将钻孔延伸成水平方向。

这样可以增加页岩岩层与钻孔的接触面积，提高天然气的开采效率。

2. 水力压裂：完成水平钻井后，高压水和添加剂（如砂岩颗粒）被泵送到井中，进入页岩岩层。

压力和添加剂的作用下，岩石发生裂缝和断裂，从而使天然气能够逸出。

水力压裂也可以同时增加岩石孔隙的连接性，便于天然气在岩层内流动和采集。

3. 采集天然气：一旦页岩层被水力压裂，天然气开始从岩石毛细孔隙中释放出来，并通过新形成的裂缝流向水平井筒。

然后，运用抽油泵等装置将天然气输送到地面设备进行储存和处理。

4. 环境保护：在整个开采过程中，需要严格控制水和添加剂的使用，以减少对地下水资源的污染。

此外，储存和处理阶段也要采取相应的措施，以确保环境不受污染。

以上就是页岩气开采的基本原理。

通过水平钻井和水力压裂技术，能够充分利用页岩岩层内部的天然气资源，提高天然气开采效率，促进能源产业的发展。

页岩气完井方式综述

页岩气完井方式综述页岩气井的投产能否成功，完井工艺是关键。

因为页岩气油藏的孔隙度和渗透率极低，必须采用特殊的完井工艺技术才能完成投产。

经调研统计，页岩气井普遍采用的完井方式可分为以下几类类：桥塞+射孔联作完井、滑套封隔器完井、套管固井后射孔完井、尾管固井后射孔完井、尾管固井后射孔完井和裸眼射孔完井。

标签：页岩气；完井；固井页岩地层裂缝发育，长水平段（1200m左右）钻井中易发生井漏、井垮等问题，造成钻井液大量漏失、卡钻、埋钻具等工程事故。

页岩气水平井钻井中，水平段较长，磨阻、携岩及地层污染问题非常突出，钻井液好坏直接影响钻井效率、工程事故的发生率及储层保护。

页岩气单井产能低，勘探开发成本高，需要优化钻井工艺及研发低成本钻井，配套装备，提高采收率，降低钻井工程成本。

1 页岩气井完井方式1.1 组合式桥塞完井（桥塞+射孔联作完井）组合式桥塞完井是页岩气水平井最广泛使用的完井方式，其原理是在套管中用组合式桥塞分隔各段，分别进行射孔或压裂，这是页岩气水平井最常用的完井方法，其工艺流程是下套管、固井、射孔、分离井筒，但由于需要在施工中射孔、坐封桥塞、钻桥塞，因此也是最耗时的一种方法。

1.2 机械式组合完井（滑套封隔器完井）国外近年发展起来的一种新型完井技术，其工作原理是利用膨胀封隔器和滑套系统组成一趟管柱进行固井和分段压裂。

操作流程为：完井管串下入水平段、坐封悬挂器、注酸溶性水泥浆固井、泵入压裂液、井口投球控制滑套系统、水平段最末端第一级压裂、依次第二、三级等逐级压裂、防喷洗井、投产。

该工艺主要适用于长水平段页岩气井的逐级压裂，其中哈里伯顿公司的DeltaStim 完井技术为市场主导。

1.3 水力喷射射孔完井（套管固井后射孔完井）是根据伯努利能量转换原理，使流体通过喷射工具，油管中的高压流体能量被转化为动能，产生高速流体冲击岩石形成射孔通道，实际应用中通常使用低砂浓度携砂液来完成水力喷射任务。

其优点是免去下封隔器或桥塞，缩短完井时间，工艺相对成熟简单，有利于后期多段压裂，缺点是有可能造成水泥浆对储层的伤害。

页岩气水平井钻井技术

页岩气水平井钻井技术摘要当前我国页岩气水平井钻井施工整体表现出成本高、周期长、复杂事故多等问题。

针对这些问题，本文对国内页岩气井进行了技术跟踪，归纳了当前我国页岩气水平井钻井过程中所面临的轨迹优化及控制、井壁稳定、摩阻扭矩、井眼清洁以及固井技术等难点问题。

关键词页岩气水平井轨迹控制井壁稳定摩阻美国页岩气资源的规模化开发和商业化利用，正在改变着世界能源格局，而同为世界能源进口大国的中国，同样拥有丰富的页岩气资源。

政策以及相关支持政策的陆续出台，不但表明了我国政府大力发展页岩气资源的决心，而且正在积极推进我国页岩气产业的全面、快速发展。

页岩气是指赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附或游离状态为主要存在方式，在一定地质条件下聚集成藏并具有商业开发价值的非常规天然气。

与常规天然气藏相比，页岩气储层孔隙度主体小于10％，储层孔隙为0~500nm，孔喉直径介于5~200nm，渗透率极低，一般多采用水平井并经水力压裂技术改造后进行开发。

当前，公认的具备商业开采价值的页岩气藏需具备以下条件：①页岩气储集层厚度大于100ft（30m）；②富有机质页岩有机质丰富，TOC > 3 %；③成熟度Ro在1.1-1.4之间；④气含量>100ft3/t；⑤产水量较少，低氢含量；⑥黏土含量小于40 %，混合层组分含量低；⑦脆性较高，低泊松比、高杨氏弹性模量；⑧围岩条件有利于水力压裂控制。

页岩气藏作为典型的连续型油气聚集，往往分布在盆地内厚度大、分布广的集“生-储-聚”为一体的页岩烃源岩地层中。

页岩作为粘土岩常见岩石类型之一，是由粘土物质经压实、脱水、重结晶作用后形成的，其成分复杂，除包含高岭石、蒙脱石、水云母、拜来石等粘土矿物外，还含有诸如石英、长石、云母等碎屑矿物和铁、铝、锰的氧化物与氢氧化物等自生矿物，页岩层理构造发育，多呈页状或薄片状（图1左），并沿层理发育有大量裂隙和微裂隙（图1右），脆性高、易碎，外力击打作用下易裂成碎片，且吸水膨胀性强，长时间裸露浸泡后极易引起井壁缩径、垮塌、掉块等复杂事故。

水平井钻井完井关键技术

水平井钻井完井关键技术摘要：随着新技术的不断发展，水平井完井技术作为连接钻井和石油开采而又相对独立的一门科学技术，为我国油气开发开辟了一种新的途径，并迅速在石油开采行业得到了广泛的推广和应用。

但是，目前水平井完井中存在的技术难点，仍然制约着该技术的进一步发展。

针对开采现场条件、设备的变化对水平井完井关键技术进行了探讨，以期为相关工作者提供一定的借鉴。

关键词：水平井；钻井；完井；关键技术引言我国石油产业近几年的规模不断扩大，为我国经济的发展提供了充足的石油能源。

但由于石油开采量的逐年增加也导致石油的产油量逐渐下降。

同时石油开采的地理环境也更加复杂，对石油开采的技术水平提出了更高的要求。

因此，我国石油企业为了解决这些问题，开始不断提高自身的钻井技术，从而保证油田的产油能力。

1水平井完井技术简介水平井完井技术于20世纪80年代开始用于石油工业勘探开采领域，我国于20世纪90年代引进、推广、应用，为我国提高油气开采效率和开采质量发挥了巨大的作用。

完井作业作为钻采过程的最后一道工序，同时又是采油的开始，为国内外油气田开采带来了巨大的社会效益和经济效益。

水平井完井技术是指水平裸眼井在钻井时，一旦达到设计井深，就应具有以一定结构将井底和油层联通的工艺过程，这样建立起来的水平井能为油层提供更多关于油层储藏的信息，对丰富人们对油藏的认识具有极大的作用。

完井方式的优选、完井工具的开发以及完井质量的好坏直接关系到探井能否顺利实施、油井能否长期稳定使用，并最终影响到油田的经济效益。

因此，在进行水平井完井作业时，必须严格遵守一定的原则，保证完井顺利进行。

2重点探区钻井完井技术2.1超深井安全高效钻井关键技术为降低超深井钻井过程中的钻井液漏失量并提高机械钻速，在建立地层压力剖面、研究井漏与井眼失稳机理的基础上，优化了井身结构，研制了系列钻井提速工具，研发了微流量早期监测系统及防漏堵漏浆，形成了超深井安全高效钻井关键技术，并取得了较好的应用效果。

页岩气水平井钻井技术与难点分析

页岩气水平井钻井技术与难点分析页岩气水平井钻井技术应用受到了地质特点的影响，存在着一定难点，为了顺利进行钻井施工，需要对钻井技术进行合理应用。

本文介绍了页岩气井的钻探的含义，分析了页岩气水平井钻井难点，阐述了水平钻井技术在页岩气井中的应用，提出了加强钻井技术效果的措施，使页岩气水平井钻井的进行更加顺利，为页岩气资源开采提供了便捷的条件。

标签：水平井钻井;页岩气;难点引言页岩气作为一种天然气，是重要的资源，在勘测中受到了多种因素的影响，开采可能会遇到问题。

由于我国的页岩气勘探及开发还处于发展过程中，钻井技术水平还没有达到较高的程度，这使勘测的进行受到了影响。

应结合页岩气的特点，分析水平井钻井技术的应用难点，页岩气的开采效果，使页岩气开发能够有效实现，为我国的能源供应带来帮助。

一、页岩气井的钻探概述同时采用压力控制和钻井平衡测量凿岩的技术，解决施工中遇到的重大技术难题。

对于非传统天然气资源的页岩气来讲，我国储量非常丰厚，但是开发难度系数较大，需要进行科学、系统的分析和研究，并采取措施改善井内钻井技术，解决工作中遇到的各种问题，提高页岩气和天然气的利用率和质量，并延长页岩气的使用期限，满足人们的需求。

在开展页岩气水平钻井工作的过程中，一般常用井眼轨迹控制技术进行作业，并且借助井的地质钻井技术导向使用，使钻探过程中的井眼轨迹问题得到了解决，为钻探工作带来相应的支持。

二、页岩气水平井钻井难点通过对某地区的地质构造情况进行分析，该地区的地质构造属于纵向上孔隙、裂缝发育，在结构中易产生钻井口的出口失返或者漏水问题，对钻井作业造成了影响，钻进水平井的过程中可能会产生更多的问题，导致周期延长。

由于地表的沉岩性比较差，易产生垮塌的问题或者掉块问题。

井壁切向应力等多种因素的作用下，水平井以及大斜度井中可能会出现井壁垮塌的问题。

同时，该地区的地层构造中可钻性比较差，地层中的夹层较多，对钻头有着较高的要求，一般使用单只钻头进行施工，避免对钻井效果产生不良的影响。

水平井完井工艺技术

水平井完井工艺技术水平井是指与地表垂直井相比，井身倾斜角度在70度至90度之间，并且是在目标层内以水平方向钻探出来的井。

水平井在石油、天然气等资源勘探开发中具有重要意义，因为它可以最大限度地拓展产能，并提高资源的采收率。

水平井完井工艺技术是指在水平井钻探完毕后，进行井身完井以保证产能有效释放和生产设备的安装。

下面将介绍水平井完井工艺技术的几个关键步骤。

首先是井筒清洗。

井筒清洗是指将井底残留物和钻井液冲掉，以净化井筒环境。

该步骤使用高压水冲洗井底，将残留物冲刷到井口，并通过抽泵设备将其抽出。

接下来是井筒壁完井。

井筒壁完井是指在井筒内铺设一层水泥浆或涂饰一层聚合物涂料，以加固和保护井壁。

这一步骤可以防止井筒塌陷、砂浆渗入井内以及地层污染。

然后是套管固井。

套管固井是指在水平井内铺设套管，并通过向套管外注入水泥浆来加固井壁。

这样可以防止井筒塌陷和地层涌入，保证井筒的稳定性和完整性。

最后是水平井井口装置和设备的安装。

这包括安装油气产量计量装置、防喷器、管柱软接头、泥浆泵等设备，并进行连接和调试。

这些设备的安装能够实现对水平井产能的有效释放和产量的测量。

水平井完井工艺技术具有复杂性和重要性，需要经验丰富的工程师和技术人员进行操作。

通过科学合理的井筒清洗、井筒壁完井、套管固井以及设备安装，可以保证水平井的高效生产和资源采收。

同时，合理的完井工艺技术也能够降低井筒的维修和施工风险，提高生产设备的使用寿命和运行效率。

水平井是目前石油、天然气勘探开发领域的重要技术之一，它能够充分利用油气层的储量，提高采收率。

而水平井完井工艺技术作为水平井开发中不可或缺的环节，对于确保井筒的稳定性和生产设备的安全运行至关重要。

在水平井完井工艺技术中，井筒清洗、井筒壁完井、套管固井和设备安装是重点环节，下面将对这几个环节进行详细介绍。

井筒清洗是水平井完井的第一步。

其目的是清除井底残留物和钻井液，净化井筒环境，保证井壁的清洁。

水平井通常是在地表水平段结束后开始完井的，而地表水平段施工时难免会有残留物和泥浆进入井底，因此需要进行井筒清洗。

涪页HF_1页岩气水平井钻井关键技术

石 2013 年第 41 卷第8 期
油
机
械 — 107 —
CHINA PETＲOLEUM MACHINEＲY
前沿技术
涪页 HF － 1 页岩气水平井钻井关键技术
马庆涛
1
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葛鹏飞
1
王晓宇
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贾江鸿
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( 1. 中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院
2. 中国石油大学 ( 北京) 石油工程学院)
摘要：涪页 HF － 1 井是一口页岩气预探水平井，在钻井过程中面临地质不确定因素多、地层可钻性差、页岩层易坍塌、井身质量难以控制、机械钻速低及固井难度大等难题。实际施工中综合应用空气锤钻井、油基钻井液和漂浮下套管技术，并在水平段优选钻头和钻具组合，最终成功钻达目的层。介绍了该井的井身结构和井眼轨迹设计，详细描述了空气锤钻井和漂浮下套管技术的应用过程，并对钻头的优选和油基钻井液的使用做了分析说明，为涪陵区块页岩气大规模勘探开发提供了指导和借鉴。关键词：页岩气；水平井；井壁稳定；空气锤钻井；油基钻井液；涪页 HF － 1 井中图分类号： TE243 文献标识码： B doi： 10. 3969 / j. issn. 1001 － 4578. 2013. 08. 027
problems，such as many indeterminate geologic factors，poor formation drillability，collapsibility of shale layer， difficulty in control of wellbore quality， low rate of penetration ( ＲOP) and great difficulty in cementing. In practical construction，comprehensive use of air hammer，oil base drilling fluid and float casing running technology was made. Drilling bit and drill assembly were optimized at horizontal section. Finally，the target layer was reached successfully. The design of wellbore structure and hole trajectory was introduced in the paper. The application process of air hammer drilling and float casing running technology were described in detail. The optimization of drilling bit and use of oil base drilling fluid were analyzed and discussed. The study can serve as a guide and reference to the largescale exploration and development of shale gas in Fuling Block. Key words: shale gas; horizontal well; well wall stability; air hammer drilling; oil base drilling fluid; Well HF － 1 of Fuye 展示了自流井组大安寨段良好的页岩气资源潜力，

页岩气水平井钻井技术难点及对策研究

页岩气水平井钻井技术难点及对策研究[摘要]：我国已探明的页岩气储量丰富，已然成为油气勘探领域的热门。

目前，我国针对页岩气的钻探主要采用的是水平井钻井技术，在实际勘探开发过程中暴露出了许多问题，本文主要概述了页岩气水平井钻井过程中的常见问题，有针对性的提出了一些完善对策，旨在能够进一步的推动我国页岩气水平井钻井技术更上一个台阶。

[关键词]：页岩气水平井钻井难点对策一引言石油天然气资源是我国目前主要的能源物质，随着勘探开发的不断推进，油气资源的开采难度越来越大。

近些年，页岩气资源的开采研究工作如火如荼的进行着，根据探明储量表明，页岩气资源储存量大已然成为一种新型的能源物质。

目前，我国针对页岩气资源的钻探主要采用的是水平井钻井技术，但是在钻进的过程中会遇到一些新的问题比如页岩遇水易膨胀、井壁失稳等，这在一定程度上严重的制约了页岩气钻井技术的发展。

因此，本文从页岩气的特征出发，指出了在页岩气水平井钻井过程中存在的难点，并有针对性的给出了完善措施，旨在能够为我国的页岩气勘探开发奠定一定的理论基础。

二页岩气特征页岩气是一种存在于泥岩或者页岩结构中的天然气，由于其自身的产能很低，所以必须要借助更加先进的钻采技术来提高页岩气资源的产量。

相比于常规气藏而言，页岩气藏有很多独特的特征。

首先是从成藏条件上来说，页岩气主要是通过自生自储的方式，而常规气藏主要是通过在路径上进行圈闭；其次，从储集介质上来看，页岩气的岩层主要是页岩和砂质岩夹层，但常规的气藏的介质主要是多孔隙的碳酸盐岩；再者，从气藏的分布来看，页岩气分布面积广，丰度低，但常规气藏相对比较集中，丰度也较高；最后，在气藏的开采方式上来看，页岩气的开采主要是通过压力驱动的方式来进行开采，但常规气藏主要通过储层压裂改造，开采的周期更长。

三页岩气水平井钻井技术难点3.1 钻井摩阻较大页岩气主要通过水平井的方式进行钻采，由于存在着水平段，而且页岩气水平井自身的结构比较复杂，所以在进行钻进的过程中，钻柱在重力的作用下就会和井壁之间产生一定的摩擦力。

深层页岩气水平井优快钻井技术分析

深层页岩气水平井优快钻井技术分析摘要：深层页岩气水平井的钻井过程面临着诸多技术难题，包括钻井周期长、复杂事故发生率高以及定向工具故障等问题。

为了克服这些难点并提高钻井效率，本文对深层页岩气水平井的优快钻井技术进行了全面分析。

钻井提速的关键技术包括井身结构优化、井眼轨道优化、钻井提速提效技术等。

此外，优选定向钻具组合及其应用效果以及钻井液体系的优化和应用也得到了研究。

通过实践和数据分析，本研究验证了这些技术在深层页岩气水平井钻井中的应用效果。

关键词：深层页岩气水平井；优快钻井技术；钻井提速；定向钻具组合引言深层页岩气水平井作为一种重要的油气勘探与开发方式，具有巨大的潜力和经济价值。

然而，传统的钻井技术在深层页岩气水平井的钻井过程中面临着诸多挑战。

本文以提速为核心目标，通过优化钻井工艺和应用新的技术手段，旨在缩短钻井周期，减少事故发生率，改善定向工具的性能，并提高钻遇优质储层的概率。

1钻井提速关键技术1.1井身结构优化技术第一，根据地层特性和井深条件，选择适当的井筒材料，如高强度钢管或复合材料管，以提供足够的强度和耐磨性，减少井壁塌陷和磨损。

第二，优化钢管螺纹连接设计，确保连接的强度和密封性，减少漏失和断裂的风险，提高井身整体的稳定性和可靠性。

第三，根据地层压力、井深和井斜要求，合理确定井身壁厚，并采取加固措施，如设置加强环、钢带包覆等，提高井身的抗压和抗弯能力。

第四，根据井身结构要求和施工工艺，合理设计管柱组合，考虑钻进、套管和固井等工序的需求，确保井身的完整性和施工效率[1]。

1.2井眼轨道优化技术第一，根据地层特性、井眼形状和钻井目标，合理设计钻进曲线，确定井斜和方位角的变化规律，以实现预期的井眼轨道。

第二，选择适当的定向钻具，如测斜仪、方位仪和导向钻头，根据钻进曲线要求进行合理配置和组合，以确保井眼轨道的准确性和稳定性。

第三，轨迹实时监测和调整。

利用测斜仪和方位仪等装置，实时监测井眼轨迹的测量数据。

页岩气水平井钻井技术与难点分析

页岩气水平井钻井技术与难点分析目前全世界对页岩气的开发已经成为新能源研究的突破口，具有很大的开发潜力，具有使用寿命和生产周期长的优点，广泛的得到了人们的关注，我国的页岩气开发要根据实际储藏的特点，在借鉴国外先进技术和经验的基础上，研究出适合我国页岩气水平井钻井的技术方案，形成配套的钻井、固井、压裂等作用流程，实现废水、废渣等處理不不会造成环境的污染，促进我国页岩气水平井技术健康、可持续发展。

标签：页岩气；水平井钻井技术页岩气是一种以多种形态存在的天然气聚集物，主要富集与泥页岩地层中，页岩气的特点是储量丰富、开采周期较长，开发的潜力非常大，作为一种新能源目前已经成为全世界研究的对象，页岩气藏的地层一般呈现孔隙度较低、渗透率较低的特点，因此与传统的常规天然气相比，气流的阻力较大，开采率也比较低，通常情况下需要进行页岩气储层的压裂改造，才能进行开采，因此开采页岩气的成本也就相对比较高。

所以我们想要增加经济效益，就要适当的提升钻井的速度、提升单井的产量、延长开采时间。

1. 水平井钻井技术水平井钻井技术是页岩气成功开发的核心技术之一，深受业界重视。

与直井相比，水平井成本虽然是直井的2～3 倍，而产量却是直井的3～5 倍。

水平井提高了与页岩层中裂缝接触的可能性，增大了与储层中气体的接触面积，在直井收效甚微的地区，水平井开采效果良好。

同时，水平井减少了地面设施，开采延伸范围大，避免地面不利条件的干扰。

当前，国外常用的水平井钻井技术有欠平衡钻井、旋转导向钻井、控制压力钻井等，其中：①欠平衡钻井技术可实施负压钻井，减少循环漏失，提高采收率和机械钻速，避免损害储层；②旋转导向钻井技术由于在水平井钻井中采用旋转钻井导向工具，可以形成光滑的井眼，更易较好的进行地层评价，同时可有效提高钻井速度；③控制压力钻井技术在钻井过程中能有效控制井筒液柱压力剖面，达到安全、高效钻井；④随钻测井技术（LWD）和随钻测量技术（MWD）可以使水平井精确定位，引导中靶地质目标，保证井眼轨迹，同时可以准确评价地层。

彭水区块页岩气水平井钻井关键技术

第４１卷第５期
２０１３年９月
石
油
钻
探
技
术
Ｖｏｌ＿４１Ｎｏ．５
Ｓｅｐ．，２０１３
ＰＥＴＲＯＬＥＵＭＤＲＩＩＬＩＮＧＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ
．．页岩气钻井完井专题
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１ — ０８９０．２０１３．０５．００２
ｔｉｅｓｉｎｓｈａｌｅｇａｓｗｅｌｌｄｒｉｌｌｉｎｇｆａｃｅｌｏｗｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎｒａｔｅ，ｌｏｎｇｄｒｉｌｌｉｎｇｃｙｃｌｅ，ｈｉｇｈｃｏｓｔａｎｄｐｏｓｓｉｂｌｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｌｏｓｓ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｄｒｉｌｌｉｎｇｐｒａｃｔｉｃｅｏｆ４ｓｈａｌｅｇａｓｗｅｌｌｓｉｎＰｅｎｇｓｈｕｉＢｌｏｃｋ，ａｎｉｎｄｅｐｔｈｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｌｉｔｈｏｌｏｇｙ，ｄｒｉｌｌａｂｉｌｉｔｙ，ｓｈａｌｅｃａｖｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｓｐｅｃｉａｌｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒｃｅｍｅｎｔｉｎｇｗａｓｍａｄｅ

页岩气与钻井技术

页岩气与水平井钻井技术石工10-9班林鑫2010022116(中国石油大学石油工程学院，北京102249)摘要：页岩气在世界油气资源中占有巨大的比重，但因其渗透率低，开采难度大。

目前对页岩气的开采方式主要是以水平井为主。

水平井与直井相比，具有与油层接触面积大，采油率高等特点，因而被广泛的应用到非常规油气和老井增产中去。

本文分析介绍了水平井钻井技术中的一些关键技术，对水平井技术中存在的问题进行了探讨，并对水平井的几个研究的方向进行了介绍。

1.目的：页岩气是从页岩层中开采出来的天然气，主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中，页岩气是主体上以吸附或游离状态存在于泥岩、高碳泥岩、页岩及粉砂质岩类夹层中的天然气，它可以生成于有机成因的各种阶段天然气主体上，以游离相态（大约50%）存在于裂缝、孔隙及其它储集空间，以吸附状态（大约50%）存在于干酪根、粘土颗粒及孔隙表面，极少量以溶解状态储存于干酪根、沥青质及石油中天然气也存在于夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、甚至砂岩地层中为天然气生成之后，在源岩层内的就近聚集表现为典型的原地成藏模式，与油页岩、油砂、地沥青等差别较大。

与常规储层气藏不同，页岩既是天然气生成的源岩，也是聚集和保存天然气的储层和盖层。

因此，有机质含量高的黑色页岩、高碳泥岩等常是最好的页岩气发育条件。

中国主要盆地和地区页岩气资源量约为15万亿－30万亿立方米，经济价值巨大。

另一方面，生产周期长也是页岩气的显著特点。

页岩气的储量巨大，但开采难度也很高，为能充分开采页岩气，目前采用的技术有水平井技术和压裂技术，为此，对页岩水平井钻井技术的研究具有重要的意义。

2.技术进展水平井是定向井的一种，指井眼轨迹达到水平后，井眼继续眼神一定长度的定向井。

这里所说的“达到水平”是指井斜角达到90°左右（一般大于85°）。

“延伸一定长度”一般是在油层里延伸，并且延伸的长度要大于有层厚度的六倍。

根据垂直段向水平段转弯时的曲率半径的大小，将水平井分为五类，分别为：2.1水平井的优势1.水平井的突出特点是井眼穿过油层的长度长，大大增加了井与油层的接触表面积，从而使油井的单井产量高，油井的生产速度快，减少了生产时间。

涪陵焦石坝区块页岩气水平井钻井完井技术

１７口井进行了现场实践及应用，初步形成了涪陵焦石坝区块页岩气水平井钻井完井技术。应用表明，该技术可显
著提高机械钻速、缩短钻井周期，可为涪陵焦石坝区块页岩气规模开发提供技术支持。
高不下的问题，在分析该区块页岩气钻井完井技术难点的基础上，进行了页岩气水平井钻井工程技术适应性评价，通过对丛式井布井方案、井身结构、井眼轨道设计、优快钻井技术、钻井液技术及页岩气层长水平段固井技术等进行优选及进一步优化，提出了涪陵焦石坝区块页岩气水平井钻井完井技术方案。该技术方案在焦页卜２ＨＦ井等
第４１卷第５期
２０１３年９月
石油钻探技术ＰＥＴＲ（）ＬＥＵＭＤＲＩＬＬＩＮＧＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ
Ｖｏ１．４１Ｎｏ．５
Ｓｅｐ．。２Ｏｌ３
．．页岩气钻井完井专题
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１ — ０８９０．２０１３．０５．００５
ｊｉａｎｇ，Ｈｕｂｅｉ，４３３１２４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｖｉｅｗｏｆｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｆｒｅｑｕｅｎｔｄｏｗｎｈｏｌｅａｃｃｉｄｅｎｔｓｉｎｓｈａｌｅｇａｓｗｌｌｄｒｉｌｌｉｎｇｉｎＪｉａｓｈｉｂａＢｌｏｃｋｏｆ