页岩气钻井技术(上)
新页HF-2井页岩气钻井技术
井
直 井段 使用 常规塔 式钻 具扫水 泥塞 ，钻 井液采 用 聚胺仿油 基钻 井 液 。钻进 至 １ ８ ３ ２ ． ０ ６ ｍ 后 ，开始 使 用Ｐ Ｄ Ｃ钻头 ＋螺杆 复合 ＋双扶 正器 （ ２ ３ ４ ｍｍ＋ ２ ３ ０ ｍｍ）钻 具钻 进 ，钻进 井 段 １ ８ ３ ２ ． ０ ６ ～２ ３ ８ ９ ． ９ ６ ｍ，但
∞ 处完 钻 ，纯钻 时间 ４ ９ ． ５ ０ ｈ ，平 均钻速 ６ ． ３ ｌ ｍ／ ｈ ，下人 ３ ３ ９ ． ７ ｍｍ×３ ０ ９ ． ９ ６ ｍ 表 层 套管 。固井 采用 常 规 ～
３
１
填
段
固井 ，水 泥浆返 出地 面 。
３ ． ２ 二 开井段 （ ３ １ ２ ． ５ ～１ ８ ２ ３ ｍ）
钻 头 连 续 取 心 作 业 ５次 ，共 耗 时 ７ ． Ｏ ｌ ｄ ，耗 用 金 刚 石 取 心 钻 头 ２只 。取 心 井 段 ３ ０ ５ ５ ～３ ０ ９ ５ ｍ，取 心 总 进
尺 ４ ０ ｍ，岩 心总长 ４ ０ ｍ，平 均 收 获 率 ｉ ０ ０ ，平 均 机 械 钻 速 ０ ． ６ ９ ｍ／ ｈ 。在 该 井 段 钻 进 中 ，将 设计 中 的 ２柱 １ ７ ８ ｍｍ 钻铤增 加至 ７柱 ，有效 地达 到 了释放 钻 井 参数 和 防斜 打直 的 目的 ，钻 进 中扶 正 器 对 井壁
・
４ ４・
石 油 中 旬 刊 ＊ 石 油 天 然 气 工 程
２ ０ １ ５ 年 ９ 月
开 钻 顺 序
井深／ ｍ
钻头尺寸／ ｍｍ 套 管 尺 寸／ ａｍ 套 管 下 人 深 度 ／ ｒ ｍ
页岩气平台气井工艺流程
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焦页197-4HF页岩气长水平段井钻井关键技术
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｊ ｉ ａ ｏ ｙ ｅ １ ９ ７— ４ ＨＦ ｗ ｅ ｌ ｌ ｉ ｓ ａ ｈ ｏ ｉ ｒ ｚ ｏ ｎ ｔ ａ ｌ ｏ ｎ ｅ ｗ ｉ ｔ ｈ ｌ ｏ ｎ ｇ ｈ ｏ ｉ ｒ ｚ ｏ ｎ ｔ ａ ｌ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｖ ａ ｌ ｉ ｎ ｓ ｈ ａ ｌ ｅ—ｇ ａ ｓ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ
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]。
页岩气开采技术
页岩气开采技术1 综述页岩气是一种以游离或吸附状态藏身于页岩层或泥岩层中的非常规天然气，是一种非常重要的天然气资源，主要成分是甲烷。
页岩气的形成和富集有其自身的特点，往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中。
如图1.1所示。
页岩气一般存储在页岩局部宏观孔隙体系中、页岩微孔或者吸附在页岩的矿物质和有机质中。
页岩孔隙度低而且渗透率极低，可以把页岩理解为不透水的混凝土，这也是页岩气与其他常规天然气矿藏的关键区别。
可想而知，页岩气的开采过程极为艰难。
根据美国能源情报署（EIA）2010年公布的数据，全球常规天然气探明储量有187.3×1012m3，然而页岩气总量却高达456×1012m3，是常规天然气储量的2.2倍。
与常规天然气相比，页岩气具有开采潜力大，开采寿命长和生产周期长等优点，至少可供人类消费360年。
从我国来看，中国页岩气探明储量为36×1012m3，居世界首位，在当今世界以化石能源为主要消费能源的背景下，大力发展页岩气开采技术，对我国减少原油和天然气进口，巩固我国国防安全有很重要的意义。
我国页岩气主要分布在四川盆地、长江中下游、华北盆地、鄂尔多斯盆地、塔里木盆地以及准噶尔盆地，如图1.2所示。
图1.1页岩气藏地质条件图1.2中国页岩气资源分布页岩气开采是一种广分布、低丰度、易发现、难开采、自生自储连续型非常规低效气藏，气开采过程需要首先从地面钻探到页岩层，再通过开凿水平井穿越页岩层内部，并在水平井内分段进行大型水力加砂压裂，获得大量人工裂缝，还需要在同一地点，钻若干相同的水平井，对地下页岩层进行比较彻底的改造，造成大面积网状裂缝，最后获得规模产量的天然气。
因此，水平井技术和水力压裂技术的页岩气成功开采的关键。
2 页岩气水平井技术1821年，世界上第一口商业性页岩气井在美国诞生，在井深21米处，从8米厚的页岩裂缝中产出了天然气。
美国也是页岩气研究开采最先进的国家，也是技术最成熟的国家。
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。
页岩气开采技术
据预测，到2030年，中国页岩气产量将达到150亿立方米，占国内天然气产 量的15%左右。随着国际合作和经验技术交流的加强，中国页岩气开采技术也将 逐步走向世界前列。
总之，世界页岩气资源和开采现状表明，页岩气已经成为全球清洁能源领域 的重要角色。中国作为页岩气资源大国，其发展前景在政策支持、市场需求和技 术进步的共同推动下十分看好。随着国内外合作和研发的深入进行，中国页岩气 产业将迎来更为广阔的发展空间，为推动全球清洁能源革命和应对气候变化作出 积极贡献。
总结
国内页岩气开采技术的不断进步和发展，为我国能源结构的优化和清洁能源 的发展提供了有力支持。本次演示介绍了国内页岩气开采技术的现状、技术创新 和未来展望。通过水平井技术和水力压裂技术的不断优化和创新，我国页岩气开 采成本降低、效率提高，
为实现清洁能源的规模化发展奠定了基础。随着技术的进一步突破和市场需 求的增加，国内页岩气开采的前景十分广阔。未来，需要继续加强技术研发和创 新，推动页岩气开采技术的进步，为我国的能源事业作出更大的贡献。
2、水平井技术
水平井技术已成为页岩气开采的重要手段。水平井能够增大储层暴露面积， 提高产能，并有助于降低生产成本。其原理是在垂直主井眼的基础上，侧钻出一 条或多条水平井眼，以实现对更大储层的开发。水平井技术的优势在于提高产能、 降低成本以及减少环境影响。然而，该技术的实施需要先进的设备和钻井技术， 同时对地质和工程要求较高。
3、水力压裂技术
水力压裂技术是页岩气开采过程中的一项关键技术。其原理是通过向储层注 入高压泵入的流体（通常是水和砂），使储层产生裂缝，进而释放出被困的天然 气。水力压裂技术的主要优点是提高产能、降低钻井成本和减少开发时间。然而， 该技术也存在一定的局限性，如对储层造成潜在损害、需要大量水资源以及可能 引起地质灾害等。
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。
《气体钻井教程》课件
气体钻井的应用场景
总结词
气体钻井适用于多种地层和复杂地质条件下的钻井作业，尤其适用于易漏失地层和低渗 透地层的钻井。
详细描述
由于气体钻井具有对地层伤害小、可有效防止地层漏失和降低环境污染等优点，因此适 用于多种地层和复杂地质条件下的钻井作业。例如，在页岩气、煤层气等非常规能源开 发中，气体钻井技术得到了广泛应用。此外，在石油、天然气等常规能源开发中，气体
案例二：某气田气体钻井技术应用
总结词
解决复杂地层问题、提高产能、安全 可靠
详细描述
某气田针对复杂地层采用气体钻井技 术，有效解决了地层漏失和井壁不稳 定等问题，提高了单井产能和采收率 ，同时也保障了钻井施工的安全可靠 。
案例三
总结词
应对复杂地质条件、优化技术方案、提高安全性
详细描述
针对某地区复杂地层的特点，采用气体钻井技术时面临着诸多挑战。通过优化气体钻井技术方案，改 进钻井液性能，加强现场监测与控制，有效提高了钻井施工的安全性和成功率。
环保要求与可持续发展
严格环保法规
01
各国政府将加强环保法规的制定和执行，对气体钻井的环保要
求将更加严格。
清洁能源利用
02
气体钻井将更多地利用清洁能源，如天然气、氢气等，减少对
化石燃料的依赖。
可持续发展战略
03
气体钻井将更加注重可持续发展，通过技术创新和环保措施实
现经济效益和环境效益的双赢。
市场竞争与合作
采收率。
降低摩擦阻力
气体钻井的流体阻力较 小，有利于提高钻柱的
稳定性和旋转速度。
减少环境污染
气体钻井使用的流体不 含有水、盐或其他化学 物质，从而减少了对环
境的污染。
缺点分析
页岩气钻井工程中的钻井液技术
页岩气钻井工程中的钻井液技术页岩气是当前我国绿色可持续发展战略支撑下的，一项绿色能源热点开发工程。
我国贵州省遵义市正安县有着储量丰富的页岩气资源，是我国绿色能源开发的重要地点之一。
本文就围绕这一地区的页岩气钻井开发工程中的钻井液技术，展开了相关探讨和分析。
标签：页岩气;钻井工程;钻井液;技术分析引言钻井液技术是当前国际上开采页岩气的关键点，是保证页岩气开采过程中提高钻井效率和保障紧闭安全的重中之重。
随着我国绿色可持续发展战略对绿色能源开发的力度加大，钻井液技术在页岩气的开采中受到了越来越多的关注。
本文就贵州省遵义市正安在页岩气的开采过程中的钻井液技术进行了分析和探讨。
一、针对遵义正安页岩气钻井的简介随着我国新时期绿色可持续发展战略在社会发展中的不断实施，在极大程度上改变了我国工业发展和社会发展对能源类型的针对性，随着天然气等绿色能源在社会发展中的应用力度不断扩大，我国也加大了对该类能源的探索和开发程度。
而在这其中页岩气就是以多种形态汇聚并存在的一类天然气，为响应我国绿色可持续发展战略和促进经济发展的需求，存在广大面积页岩气的遵义正安县，对页岩气的钻井开发技术和储层压裂改造技术，以及水平井等多方面进行了重点开发和研究，而通过广泛的页岩气开发实践证明，水平井是当前形势下开发的主要方式。
但依托于当前科技的页岩气开发技术在实际操作中，仍有着一系列亟需解决的问题存在，其中地层污染、摩阻以及卡钻和井壁坍塌是其中的重点问题。
针对这些问题在施工过程中，工作人员可以利用欠平衡气体钻井技术和钻井液技术，来防止页岩水化和促进页岩气开发工程顺利进行。
其中钻井液技术在实际应用中对页岩气气钻井的实际效率和储层保护有着极大的影响[1]。
二、在页岩气开发过程中利用钻井液技术时应解决的相关问题（一）利用相关技术对岩屑进行清理在实际的页岩气开发过程中对水平井井眼进行清理是一项非常重要的工作，但是因为水平井井眼清理难度大，受岩屑重力影响和水平段页岩坍塌以及经验空间较小和泵压较高等众多因素的影响，导致这一工作环节在实际实施过程中增加了许多难度。
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。
涪陵页岩气田加密井钻井关键技术
◄钻井完井►doi:10.11911/syztjs.2020039涪陵页岩气田加密井钻井关键技术刘衍前（中石化江汉石油工程有限公司钻井一公司，湖北潜江 433100）摘 要: 涪陵页岩气田加密井多处于页岩气压裂区且井网部署密集，导致钻井溢漏等井下故障多发、钻井液安全密度窗口确定难、压裂液侵入造成井壁坍塌及卡钻、防压裂干扰井眼轨道设计难度大等问题。
针对上述钻井技术难点，从压裂区地层孔隙压力计算模型建立、合理钻井液密度窗口设计、防压裂干扰井眼轨道设计、加密井防漏堵漏和溢漏同存防控等方面进行了技术攻关，形成了适用于涪陵焦石坝主体区块的加密井钻井关键技术。
该关键技术在涪陵页岩气田应用31口井，平均水平段长1 933.25 m，平均钻井周期52.38 d，平均机械钻速10.31 m/h，较前期加密评价井机械钻速提高了15.3%，钻井周期缩短了10.7%。
涪陵页岩气田加密井钻井关键技术为涪陵页岩气田二期产能建设提供了技术支撑，也为其他页岩气田开发提供了技术参考和借鉴。
关键词: 页岩气；加密井；压裂；干扰；钻井液密度；井眼轨道；涪陵页岩气田中图分类号: TE242 文献标志码: A 文章编号: 1001–0890（2020）05–0021–06Key Drilling Technologies of Infill Wells in the Fuling Shale Gas FieldLIU Yanqian(The No.1 Drilling Company, Sinopec Jianghan Oilfield Service Corporation, Qianjiang, Hubei, 433100, China) Abstract: Infill wells in the Fuling Shale Gas Field are mostly located in the shale gas fracturing area with dense well pattern, resulting in many drilling technical problems, such as complex and frequent overflows and leakages, difficulty in determining reasonable drilling fluid density window, borehole collapse and sticking caused by fracturing fluid intrusion, and high difficulty in designing borehole trajectory to avoid fracturing interference, etc. To solve the above problems, technical research has been carried out from the perspectives of establishing a formation pore pressure calculation model for fracture zones, reasonable drilling fluid density window design, anti-fracturing interference borehole trajectory design, leakage prevention and plugging, and the prevention and control of simultaneous overflow and leakage in infill wells, etc., forming the key drilling technology suitable for infill wells in the Jiaoshiba main block of Fuling. The key technology has been applied in 31 wells in the Fuling Shale Gas Field, with an average horizontal interval of 1 933.25 m, an average drilling cycle of 52.38 days, and an average ROP of 10.31 m/h. Compared with previous infill evaluation wells, the ROP was increased by 15.3%, and the drilling cycle was shortened by 10.7%. The key drilling technology for infill wells in the Fuling Shale Gas Field provided technical support for the phase II productivity construction of the Fuling Shale Gas Field, and also provided technical references for the development of other shale gas fields.Key words: shale gas; infill well; fracturing; interference; drilling fluid density; hole trajectory; Fuling Shale Gas Field涪陵页岩气田是我国首个大型页岩气田，地表属山地喀斯特地貌，海拔300.00～1 000.00 m[1–4]。
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。
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【摘要】：页岩气是一种重要的天然气资源，对其进行开采主要采用的是水平井钻井技术，此项钻井技术不仅能提升单井的采收效率，还能提高采油产量，在页岩气开发中具有显著作用。
但是，水平井钻井技术还是存在一些技术难点问题，钻井过程中扭矩、摩擦阻力大，井壁稳定性差，井眼轨迹难以精准控制等，给实际的勘测开发工作带来一定的影响。
因此，我们需要对水平井钻井技术难点进行全面分析，采取有效的措施解决技术难点问题，确保页岩气水平井钻井顺利进行，推动页岩气水平井技术长远发展。
【关键词】：页岩气；水平井钻井技术；难点；措施；引言目前，社会广泛关注和研究非常规油气资源的开发，页岩气作为储量丰富、开发潜力大的非常规能源，自然受到了人们的重视。
在页岩气开发过程中，常用的开发技术是水平井钻井技术，水平井钻井技术在钻井速度、单井开采产量、开采时间等方面都具有显著的应用优势，但是，在实际开采过程中，水平井钻井技术也存在一些技术难点问题。
因此，为了充分发挥出水平井钻井技术的作用，就针对技术难点问题采取有针对性的解决措施，确保页岩气水平钻井技术的成功率，确保页岩气的开采效率和质量。
1.页岩气水平井钻井技术进行页岩气开发过程中，最关键、最常用的技术就是水平井钻井技术。
目前，常用的水平井钻井技术包括欠平衡钻井、旋转导向钻井、控制压力钻井等。
欠平衡钻井技术可以很好的克服井壁坍塌问题，避免钻井液伤害储层，机械钻井速度快，开采产能高。
旋转导向钻井技术在水平井钻井中主要使用旋转钻井导向工具，具有边滑动边旋转特点，能够精准的控制井眼轨迹，钻出来的井眼会更加光滑，能够有效减少扭矩、摩擦阻力，减少井下复杂情况的出现。
控制压力钻井技术是指在钻井过程中，能够对井筒液柱压力剖面进行有效控制，将全部的井筒压力始终控制在地层孔隙压力和破裂压力中间，实现安全钻井和高效率钻进的先进钻进技术。
此项钻井技术的准确性、及时性较强，钻井速度快，在高难度定向井、水平分支井、超深井等都有广泛的应用。
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。
页岩气开采技术
2010，宣页1、河页1井——找到页岩，见气显示；
2011，黄页1、湘页1井——找到页岩，获低产气流；
2012.7, 彭页HF-1井——找到优质页岩，产工业气流；
2012.12,焦页1HF井——找到优质页岩，获高产气流。
2012年，勘探分公司针对焦石坝区块志留系龙马溪组部署
钻探了焦页1HF井，11月28日放喷测试获20.3万方/天的工业气
射孔弹——聚能射孔弹是根据聚 能效应原理设计的。聚能射孔弹是射 孔器的主体部件，由传爆药、主炸 药、药型罩和壳体四部分构成，当射 孔弹被引爆后，装药爆轰，压垮药型 罩，形成高温高压高速聚能射流，射 流冲击目的物，在目的物内形成孔 道，达到射孔目的。装药量、药型罩 配方及药型罩几何形状尺寸决定了聚 能射孔弹的穿透深度。
课程目录
第一章 页岩气开采概述 第二章 页岩气钻井技术 第三章 页岩气完井与射孔作业 第四章 页岩气分段压裂技术 第五章 页岩气连续油管技术 第六章 页岩气试气工艺 第七章 页岩气井的生产管理技术
第二章 页岩气钻井技术
19
国外页岩气钻井分析
2002年Devon能源公司在沃斯堡盆地进行了7口页岩气试验水 平井的试采，取得了巨大成功。水平井最终评价的开采储量是直 井的3倍以上，成本只相当于直井的1.5倍，初始产量与最终总产 量也有很大关系，由此，业界开始大力推广水平钻井 。
二、页岩气特点
3.较常规天然气相比，具有单井产量低、开采寿命长、生产 周期长、产量稳定的特点。
4.分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中，连 续性分布。
抛光前
抛光后
三、页岩气赋存页岩类别
——页岩气主要赋存在黑色富有机质泥页岩中
四、页岩气与常规油气的关联性
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。
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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
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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
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三、页岩气钻井关键技术 2、钻井井位部署 钻井井位部署 页岩气的吸附气含量达到25%-85%，同时没有远距离的运移和聚合，因 此，其开采必须借助于现代化的压裂工艺，通过进一步扩充裂缝，连通相 关的孔隙，从而获得一定产能的页岩气。以前由于压裂工艺和设备的限 制，导致无法获得页岩气具有工业价值的页岩气。现代设备和技术的快速 发展，是目前页岩气工业能够有快速发展的重要因素之一
四川盆地寒武系筇竹寺组、志 留系龙马溪组页岩气资源初步 估算：寒武系页岩气资源量 (7.14~14.6)× (7.14~14.6)×1012m3，志留系 (2~4)× (2~4)×1012m3。
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一、页岩气基本情况 页岩气基本情况
6、页岩气开采方式 页岩气开采方式
页岩气层低孔、低渗，多数含气页岩都需要实施水力压裂
非洲沙哈拉地区 7.76 2%
前苏联 17.75 4%
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一、页 岩 气 基 本 情 况 页 5、中国页岩气分布情况 中国页岩气分布情况 中国
我国探明储量约30千亿立方米，超过常规天然气4.1千亿立方米 30千亿立方米， 4.1千亿
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一、页 岩 气 基 本 情 况 页
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一、页 岩 气 基 本 情 况 页 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ、页岩气、煤层气、天然气对比 页岩气、煤层气、 页岩气 页岩气
成因类型 主要成分 成藏特点 分布特点 储集方式 储层特征 埋藏深度 资源潜力 开采特点
有机质热演化成因， 有机质热演化成因，生物成 因 甲烷为主， 甲烷为主，少量的乙烷丙烷 等 自生、自储、 自生、自储、自保 受页岩分布控制， 受页岩分布控制，有广布性 吸附气和游离气并存， 吸附气和游离气并存，吸附 气占20%～85% 气占 ～
中国石化第一口开钻的页岩油水平井开钻。 中国石化第一口开钻的页岩油水平井开钻。
2011年4月23日，由河南油田施工的部署在河南油田泌阳凹陷深凹区的泌 页HF-1井正式开钻，该井是我国第一口页岩油水平井设计斜深3661米， 主要钻探目的是评价泌阳凹陷深凹区页岩油产能，进一步落实储量规 模，为建立中国石化陆相页岩油勘探开发先导试验区奠定基础。
煤层气
有机质热演化成因， 有机质热演化成因，生物成因 甲烷为主 自生、自储、 自生、自储、自保 受煤层分布控制， 受煤层分布控制，有广布性 吸附气为主， 吸附气为主，占85%以上 以上
天然气
有机质热演化成因，生物成因， 有机质热演化成因，生物成因，原油裂解 成因 甲烷为主，乙烷、 甲烷为主，乙烷、丙烷等含量变化较大 生、储、盖合理组合 受生、 受生、储、盖组合控制 受生、 受生、储、盖组合控制
4、世界页岩气分布情况 页岩气分布情况
太平洋（经济合作与发展组 织） 65.5 14% 亚太其他地区 8.89 2% 南亚 0 0% 北美 108.8 24%
总量： 总量：456 单 位：1012m3 （千
亿）
中亚和中国 99.9 22%
拉丁美洲 59.95 13%
中东和北非 72.15 16% 西欧 14.44 中欧和东欧 3% 1.1 0%
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二、页 岩 气 开 发 情 况 页
2、加拿大页岩气勘探开发情况 、
加拿大是第二个开发页岩气勘探、研究和开发的国家。据估算加拿大西部沉 积盆地页岩气原资源量约24.4×1012m3。加拿大不列颠哥伦比亚东北部页岩 气资源量超过28.3×1012m3，保守估计也有7.1×1012m3，占该地区未发现天 然气资源(包括常规和非常规)的34%。目前加拿大商业开采还处于起步阶 段，1998 年底开始页岩气商业开采，2008年的日产量超过2.3×106m3；而 欧洲才刚刚起步。
低渗： 为 低渗：φ为8%—20%，k为0.1—50md;中 ， 为 中 低孔、低渗特征， 为 ），φ为 低孔、低渗特征，φ为4%-6%， 双重孔隙（基质和割理系统）， 为1%—5%， ， 双重孔隙（基质和割理系统）， ， 高渗： 渗:φ为20%—25%，k为50—300md;高渗： 为 ， 为 高渗 k<0.001md k为0.5—5.0md 为 φ>25%，k>300md ， 较浅，最浅 米 较浅，最浅8.2米 456×1012m3 × 排气降压解析开采 一般大于300米 米 一般大于 37× 37×1012m3 排水降压解析开采 一般大于500米 米 一般大于 44× 44×1012m3 自然压力开采
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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
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三、页岩气钻井关键技术
1、页岩气进入井眼途径
在钻井、完井降压的作用下，裂缝系统中的页岩气流（游离气）向井 眼并且基质系统中的页岩气（吸附气）在基质表面进行解析； 在浓度差的作用下，页岩气由基质系统向裂缝系统进行扩散； 在流动势的作用下，页岩气通过裂缝系统流向井眼。
分布范围广
早期以游离气为主， 产量 早期以游离气为主 ， 较高， 递减快（ 较高 ， 递减快 （ 第一年产量 降到65 65% 降到65%） 后期以吸附气产出为主， 后期以吸附气产出为主 ， 产量相对较低，年递减率 2%～3%，产量稳定 预测页岩气田开采寿命可 50～80年 达50～80年
厚度大
普遍含气
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二、页 岩 气 开 发 情 况 页 3、中国 、
建111，建页 ，建页HF-1井、涪页 等大量页岩气井陆续生 井 涪页1等大量页岩气井陆续生 产、开钻和通过井位论证 2010年4月16日至 日，国土资源部油气 年 月 日至 日至17日 战略研究中心在重庆市组织召开全国页岩 气资源战略调查和勘探开发学术研讨会， 气资源战略调查和勘探开发学术研讨会， 2009年8月，国土资源部在重庆市 綦江县启动了中国首个页岩气资 源勘查项目 2004年开始前期基础性研究工 作，2007年10月中国石油与美 国新田石油公司签署了《威远 地区页岩气联合研究
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二、页 岩 气 开 发 情 况 页
2010年10至12月，由中石化江汉油田钻井公司在中扬子湘鄂西 花果坪复向斜钻探了的第一口页岩气参数井——河页1井
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二、页 岩 气 开 发 情 况 页 江汉油田建南地区首口页岩气井—— 建111井，该井位于湖北省利川市建 南镇茶坪村，于2010年6月23日开 钻，7月14日完钻，完钻井深845米， 完钻层位上三叠统须家河组须五段。 12月2日，针对该井东岳庙段610 ～ 646米泥页岩段采用页岩气大型水力 压裂测试，点火成功，焰高0.5 ～ 5 米，测试获2998 ～ 3925立方米/天工 业气流，目前该层系稳定日产量2000 余方，试采运行良好。自今年1月1日 试采以来，由最初的自喷带水、注气 试采，转到目前的注气稳定产气阶 段，截止到目前，已累计产气28万余 立方米。 建111井在东岳庙段获得的 勘探突破，证实了建南地区侏罗系陆 相地层具有页岩气勘探开发潜力，展 示了鄂西渝东浅层的勘探前景，为油 田“稳油增气”提供了新的增长点。
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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
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二、页 岩 气 开 发 情 况 页
1、国外
4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 2001 2002 2003 2004 2005 2006 1082 1840 2156 2223 2842 4259
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二、页 岩 气 开 发 情 况 页
2011年4月18日，勘探南方分公司第一口页岩气水平井——涪页HF1井通 过集团公司专家审查。该井构造位于川东弧形高陡褶皱带拔山寺向斜，以 页岩气勘探有利层系下侏罗统自流井组大安寨段页岩层为目的层，设计完 钻井深3692米，水平段长度1200米左右，钻井的目的是评价该地区页岩气 产能，准确获取页岩气评价指标参数，力争涪陵地区页岩气勘探突破，为 页岩气开发奠定基础。 勘探南方从2010年开始着手页岩气的勘探研究，通过与Weather Ford和 国内高校共同研究后认为，涪陵地区页岩气分布广，厚度大，总资源量达 到1.028亿方，有着良好的勘探开发前景。