页岩气钻井技术(中)
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
页岩气钻井过程中的钻井液技术
页岩气钻井过程中的钻井液技术背景页岩气开发目前成为全球关注的热点。
在我国，由于现有的天燃气产量难以持续满足中国国民经济的发展和社会高速发展的需求，也由于北美页岩气勘探开发的成功经验，所以中国页岩气的发展引起政府、企业和民众的高度关注。
中国的页岩气勘探开发技术刚刚起步，缺乏相关的经验和技术；美国是最早进行页岩气研究和开采的国家，目前已形成相当的规模，并且进入了开发的快速发展阶段。
页岩气钻井方式的选择美国开发页岩气的成功经验表明，水平井和多种储层压裂改造技术是成功开发页岩气的关键。
在页岩气层钻水平井，可以获得更大的泄流面积，更高的天然气产量。
根据美国页岩气开发的经验，水平井成本平均为直井的3倍，但日均产气量及最终产气量是直井3~5倍，产气速率则提高10倍。
因此，水平井成为了开发页岩气最主要的钻井方式。
页岩气水平井钻井存在的主要问题一方面，页岩是以粘土矿物为主的沉积岩，钻井过程中粘土矿物水化造成强度降低，进而产生缩径、井壁垮塌、卡钻等复杂事故；另一方面，在页岩气水平井钻井中，水平段较长，井壁失稳、摩阻、携岩及地层污染等问题非常突出。
因此，钻井液的选择及其配方直接影响钻井效率、工程事故的发生率及储层保护效果。
从钻井液角度看，要求钻井液能提高地层承压能力，防漏堵漏效果好，最重要的是抑制粘土水化膨胀，造成储层伤害。
选择钻井液体系的原则为：要使钻井液有较强的抑制性、封堵性能和较低的渗透性和活度；能阻止滤液进入页岩地层，防止页岩吸水、强度降低。
油基钻井液传统的页岩气钻井过程中，使用最多的是油基钻井液。
油基钻井液具有以下优点；（1）强的抑制性，能防止和减少水敏性地层的水化、膨胀、分散而引起的缩径或井塌；（2）在钻遇石膏层、盐层及水泥塞时，对Ca、Mg、Na等离子具有很强的抗污染能力；（3）由于以油为外相，油基钻井液润湿效果极佳，能大大降低钻进及起下钻时的扭矩、阻力和张力，减少由于阻、卡引起的井下复杂事故；（4）对钻井设备无腐蚀；（5）具有极好的油气层保护特性；（6）与其他水基钻井液相比，油基钻井液的滤饼滤失速率较小，滤液基本不会引起粘土矿物水化膨胀；（7）滤液进入亲水型硬脆性泥页岩阻力大，从而能较好地稳定泥页岩地层。
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。
川庆页岩气钻井技术
面积：543.35km2,资源：2576亿
威远区块龙马溪组资源量7290亿立方。
二 、四川油气田页岩气气藏概况
类比美国页岩气，长宁-威远区块页岩储层具有良好的开发前景
资料说明2021年Haynesville页岩气产量已到达518亿方，已经成为第一大页岩气产量盆地。 Haynesville与长宁-威远区块页岩储层指标相近。
2、页岩气开发的特点
“制造业〞的开发模式： 与常规油气开发相比、页岩气投资、生产规模大，利润低，是制造业的运行模式；技术、管理的高效是规模效益开发的关键。
一 、前 言
3、国外页岩气钻井关键技术
降低井场占用面积，快速钻进、工厂化作业，降低综合本钱。
国外形成了“丛式水平井工厂化钻井、页岩气防塌钻井液、高效地质导向、页岩气井长水平段固井、清洁化生产〞五大关键钻井技术
位于盆地南部，面积3800km2 主要目的层：S1l 与壳牌公司合作
富顺-永川区块
二 、四川油气田页岩气气藏概况
长宁区块龙马溪组资源量6699亿立方。
埋深<4000米，去合作区剩余面积2430Km2，资源7290亿
面积：215.71km2,资源：1041亿
面积：383.11km2,资源：1832亿
确保井壁稳定，利于回收利用，降低本钱，不污染环境
一 、前 言
〔3〕高效低本钱的地质导向技术：
采用MWD+伽马到达提高优质储层钻遇率和降低本钱的作用。
一 、前 言
〔4〕页岩气井长水平段固井：
开发出顶驱下套管、划眼引鞋、高效油基泥浆冲洗液、泡沫水泥浆、塑性水泥浆等技术，确保套管顺利下入、固井质量、和压裂改造效果。
纯钻时效%
DY3-1HF常压页岩气水平井低成本钻井技术
摘 要：DY3-1HF 井是中石化西南油气分公司部署在丁山常压页岩气区的一口水平井，以钻探龙马 溪组页岩气为目的，完钻井深 4193m。该井钻进中面临浅表层裂缝发育易井漏、机械钻速慢、地层倾 角大，轨迹控制难、页岩层水平段易垮塌等问题。针对上述情况，综合应用了井身结构优化、清水及 低密度堵漏浆钻进、PDC+单弯螺杆复合钻井、强封堵油基钻井液、旋转导向钻井等钻井关键技术， 结果表明，直井段最大井斜 1.6°、浅表井漏可控、轨迹平滑、水平段长 1591m、轨迹在目标层段中穿 行、套管一次性下到位等指标均达设计要求，有效降低了钻井成本，为后续完井压裂等提供了合格井 筒条件。通过对 DY3-1HF 井钻井关键技术实施效果分析，认为该井形成的常压页岩气水平井低成 本钻井技术对本区或其它常压区域页岩气水平井具有借鉴作用。 关键词：丁山；常压页岩气；井漏；低成本；轨迹控制；油基钻井液 中图分类号：TE2 文献标识码：B 文章编号：1004-5716(2021)07-0089-03
南北 （m） 0.00 0.00 -1.13 -7.35 -36.32 -55.09 -253.87 -270.55 -501.54 -608.87 -1585.87
东西 （m） 0.00 0.00 -5.46 -35.44 -140.45 -205.50 -420.81 -429.44 -549.24 -604.81 -1109.81
测深 （m） 0.00 1600.00 1680.00 1900.00 2131.24 2220.15 2549.04 2567.82 2828.18 2949.12 4051.75
井斜 (°) 0.00 0.00 8.00 8.00
49.60 49.60 91.00 91.94 91.94 85.89 85.89
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。
页岩气钻井新技术初步假想
页岩气钻井新技术初步假想页岩气是以连续型和吸附型存在于暗色泥页岩和高碳泥页岩中的生物成因气或者热解成因气。
据探明中国有很大的页岩气储量，但是由于技术、成本、政策等方面的原因无法进行工业性开采。
现就根据页岩气的独特成藏特征和存在形式，大胆提出一种新的页岩气开采方式，旨在提高页岩气的采收率和降低开采成本。
关键词：页岩气经济高效“针管”全方位一、世界页岩气的开采现状自美国1821年钻成的第一口页岩气井开始，页岩气就登上了非常规油气资源的舞台，特别是在近几年美国在页岩气开采技术上的创新（水平井和分段压裂技术等），更使得页岩气成为发展最为迅猛的非常规油气资源。
据美国能源信息署（EIA）数据显示，美国2000年页岩气产量为122×108m3；2005年，美国页岩气井40000余口，年产量168×108m3—196×108m3；2007年总产量500×108m3，占美国天然气总量的8%以上；2009年美国页岩气总产量接近1000×108m3，超过我国常规天然气的产量。
技术的进步也使美国探明储量有大幅度的增长。
（如表1）新技术的突破使美国天然气储量增加了40%，转变的美国天然气产量下降的趋势，降低美国队进口天然气尤其是LNG的依赖。
与美国相比，加拿大的页岩气商业开采还处于起步阶段，但与世界其他国家和地区相比，已步入了前列。
尤其近两年，加拿大面对传统天然气开发利用的紧张局势，加大了对本国页岩气的研究投入和勘探开发力度。
加拿大页岩气资源分布广、层位多，预测页岩气资源量超过42.5×1012m3。
主要的页岩气资源分布在不列颠哥伦比亚（British Columbia）、阿尔博塔（Alberta）和萨斯喀彻温（Saskatchewan）、南安大略（Ontario）、魁北克（Quebec）低地、滨海诸省（Mar-itimes）5 个地区。
二、我国页岩气的发展现状与美国早已大规模经济开发页岩气相比，我国针对页岩气的勘探和开发还处在初期阶段。
页岩气储层到钻井到完井到勘探开采的全部技术介绍
页岩气储层到钻井到完井到勘探开采的全部技术介绍伴随页岩气在国内市场逐渐兴起，这个产业的投资逻辑也在逐渐发生变化。
据中石化江汉油田一位专家介绍，中国已经初步掌握从地震技术测算页岩气储层到钻井到完井到勘探开采的全部技术。
一、钻井关键技术及钻井成本钻井的核心技术主要有两个：一是在长水平段使用的地质导向，即LWD，俗称“随钻录井”(Logging While Drilling )；另一个是钻井液，俗称“泥浆”。
**LWD**目前中国已经初步掌握LWD，胜利油田已可以生产相关低端产品，价栺在300万元左右，国外LWD低端产品也只有几百万元，但高端产品近5000万元。
目前，在中国将要开钻的区块内，胜利油田生产的LWD可以胜仸，三大油从国外购买的LWD，大约也是300-400万元的产品。
**钻井液**三大油已经建成或在建的页岩气井使用的钻井液多是哈里伯顿和贝克休斯生产。
此前，钻井液的主要技术只有哈里伯顿、贝克休斯和斯伦贝谢拥有，这些企业一般只卖配方。
一张配方价栺约600-800万元。
由于地质条件不同，一张配方只能供应一口井，但是现在随着试验井的频繁试验，中石化已经初步掌握相关配方的技术，同时由于同一地区地质条件有相似处，所以钻井液未来在规模化生产后可以反复利用，那么钻井液的成本将大幅下降。
关键技术掌握后主要是成本是否经济。
目前勘探开采主体，主要是将钻井工程交给钻井队，钻井所需的设备、人员、技术都由钻井队购买配置，如LWD、钻井液、钻头、钻井等。
钻井队目前的成本核算方法有两种：一是如果钻井队没有工作，人员加设备每天的费用为2.5万元；另一个是如果钻井队工作，成本为每米1000-2000元左右。
目前，一个水平井长度约3000米(垂直段+水平段+弯曲段)，那么钻井成本为450万元左右。
根据测算，未来打生产井按主流3500-6000米的垂直深度、1000米的弯曲长度、1500米的水平长度，按最快每天钻1000米，60天一个水平井的周期，那么一个钻井队工作9天，休息51天，钻井的最大成本为1827.5万元(1700万元+127.5万元).二、测录井关键技术及测录井成本**录井**录井就是随着钻头测试地层的岩石性质，有没有油气，该技术国内已经比较成熟，成本为每月16-20万元左右。
647.2-2013 页岩气水平井钻井作业技术规范 第 2 部分：钻井作业(出版稿)
防碰作业严格按Q/SYCQZ 372-2011的规定执行。 5.3 直井段防碰绕障作业严格控制井斜 ≤6°，全角变化率 ≤5°/30 m。
6 水平段安全钻井
6.1 采用合理的钻具结构尽量使用复合钻进。 6.2 每钻进 50 m ～ 100 m 使用清扫液携砂。 6.3 每钻完一立柱应正、倒划眼 1 次以上。 6.4 每钻进 200 m ～ 400 m 短程起下钻一次。 6.5 观察振动筛出口有无垮塌物，若有垮塌物进行循环处理钻井液。
4.5 分段井眼轨迹控制
在井眼轨迹控制过程中，应由地质人员及时、准确预告地质目标，由定向井工程师根据地质目标优 化调整井眼轨迹。
4.5.1 直井段
4.5.1.1 加强井眼轨迹监测和防碰扫描。 4.5.1.2 固井前应投测电子多点。
4.5.2 斜井段
4.5.2.1 增斜钻进前应对已钻井段投测电子多点。 4.5.2.2 按已钻井段实钻井眼轨迹数据修正下部井眼轨道设计。 4.5.2.3 根据设计造斜率、地层造斜能力选择弯壳体动力钻具或旋转导向工具。
SY／T 1296 密集丛式井上部井段防碰设计与施工技术规范 SY／T 5088-2008 钻井井身质量控制规范 SY／T 5416 定向井测量仪器测量及检验 SY／T 5435-2003 定向井井眼轨迹设计与轨迹计算 SY／T 5547 螺杆钻具使用、维修和管理 SY／T 5619 定向井下部钻具组合设计方法 SY／T 6332-2004 定向井轨迹控制 SY／T 6396 钻井井眼防碰技术要求 Q／SYCQZ 001 钻井技术操作规程 Q／SYCQZ 372-2011 丛式井井眼防碰技术规程
Q/SYCQZ
川庆钻探工程有限公司企业标准
Q/SYCQZ 647.2—2013
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。
中国石化页岩气超长水平段水平井钻井技术新进展与发展建议
doi:10.11911/syztjs.2023030引用格式：袁建强. 中国石化页岩气超长水平段水平井钻井技术新进展与发展建议[J]. 石油钻探技术，2023, 51（4）：81-87.YUAN Jianqiang. New progress and development proposals of Sinopec’s drilling technologies for ultra-long horizontal shale gas wells [J]. Petroleum Drilling Techniques ，2023, 51(4)：81-87.中国石化页岩气超长水平段水平井钻井技术新进展与发展建议袁建强（中石化石油工程技术服务股份有限公司, 北京 100020）摘 要: 为实现页岩气超长水平段水平井高效开发，中国石化围绕页岩气地质选区评价、装备配套、降摩减阻、低成本高效地质导向、钻井参数分层优化、长寿命高效破岩工具及高效固井等技术进行攻关研究，成功实施了水平段长度超过2 700 m 的水平井15口、超过3 000 m 的水平井5口，初步形成了4 000 m 页岩气超长水平段水平井钻井技术，有力支撑了东胜区块、焦石坝区块等页岩气的高效开发。
概述并分析了中国石化页岩气超长水平段水平井钻井技术的新进展，分析认为，与国外相比，中国石化页岩气超长水平段水平井钻井技术仍存在较大差距，因此建议重点攻关地质选区及评价、关键提速工具、高效钻井液体系、降摩减阻和套管下入与长效封固等关键工具与技术，为实现超长水平段水平井安全高效钻井提供技术支撑。
关键词: 页岩气水平井；超长水平段；钻井技术；技术进展；发展建议；中国石化中图分类号: TE243 文献标志码: A 文章编号: 1001–0890（2023）04–0081–07New Progress and Development Proposals of Sinopec’s Drilling Technologiesfor Ultra-Long Horizontal Shale Gas WellsYUAN Jianqiang(Sinopec Oilfield Service Corporation, Beijing, 100020, China )Abstract: In order to achieve the efficient development of ultra-long horizontal shale gas wells, Sinopec made breakthroughs in technologies such as evaluation of geological area selection, supporting equipment, friction reduction, low-cost and efficient geo-steering, layered optimization of drilling parameters, long-life and efficient rock breaking tools, and efficient cementing, etc. As a result, 15 horizontal wells with a horizontal section of more than 2 700 m and 5 wells with a horizontal section exceeding 3 000 m have been drilled. The technical system for the drilling of horizontal shale gas wells with an ultra-long horizontal section of 4 000 m was formed preliminarily. The above have provided strong support for efficient shale gas development in the Dongsheng Block and the Jiaoshiba Block. However, there is still a big gap between Sinopec’s shale gas ultra-long horizontal well drilling technologies and those of foreign countries. Hence, it was suggested that breakthroughs should be mainly made in tools and technologies including the selection and evaluation of geological areas, key speed-up tools, efficient drilling fluid systems, friction reduction techniques, and casing running and long-term cementing technologies, etc. In this way, it would provide technical support for realizing safe and efficient ultra-long horizontal well drilling.Key words: shale gas horizontal well; ultra-long horizontal section; drilling technology; technological progress;development proposal; Sinopec超长水平段水平井一般指水平段长度大于3 000 m 的水平井。
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
２ ０ １ ３年 ９月
石
油
钻
探
技
术
Ｖｏ ｌ ＿ ４ １ Ｎｏ ． ５
Ｓ ｅ ｐ ． ， ２ ０ １ ３
Ｐ ＥＴＲＯＬＥＵＭ ＤＲＩ Ｉ ＬＩ ＮＧ ＴＥＣＨ ＮＩ ＱＵ Ｅ Ｓ
． ． 页 岩气 钻 井完 井专题
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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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水平段井眼位置及方向的设计主要依据地应力资料 水平段井眼位置及方向的设计主要依据地应力资料 位置
最大应力方向
水平井眼取向
水平井眼位置选择在低应力区、高孔隙度区、脆性矿物 富集区和富干酪根区，为后期压裂提供有利条件。
水平井眼方向沿最小水平应力方向钻进，后期压裂裂 缝与井眼方向垂直，压裂改造效果好。
科学钻探 永无止境
建页HF-1： φ215.9mm牙轮钻头+φ165mm×1.5°螺杆+φ210mm扶正器+浮阀+无磁 承压钻杆+MWD无磁悬挂短节+短无磁钻铤+ φ127mm斜坡钻杆 ×1500m+φ127mm加重钻杆×30根+ φ127mm斜坡钻杆
科学钻探 永无止境
五、页岩气钻井技术措施 3、井眼轨迹控制
坚持“少滑动，多旋转，微调和勤调”的原则。根据井 眼轨迹的控制要求、钻具造斜率变化要求频繁以及尽可能减 少起下钻次数，以有效降低键槽的发生，可采用可变径弯壳 单弯螺杆进行定向，或者使用变径扶正器来有效调整造斜率 的变化。对于水平段后期的施工过程中的扭矩、摩阻明显增 加，钻压无法传递到钻头时，可采用旋转导向钻进的方法， 从而实现旋转，并实现及时清理岩屑床，降低磨阻的目标
机械扭矩和动态扭矩
科学钻探 永无止境
四、页岩气钻井技术难点
钻具屈曲情况
屈曲当轴向力低于临界屈曲载荷时，钻柱随这压力并不屈曲，当超过这个临界值时将会发生屈曲
变形成正弦波或者是“蛇形状”。钻具中和点以下钻具是受压的，中和点以上钻具是受拉的。当钻杆 承受过大的轴向压缩载荷时，钻杆会因较小的抵抗轴向阻力而失效变弯，导致屈曲。一旦轴向压力超 过了正弦临界屈曲力，钻柱会发生正弦屈曲（蛇形）。 继续增加钻压，将导致钻柱的轴向压力继续增加，如果超过了螺旋临界屈曲力，钻柱将由正弦弯曲过 渡到螺旋弯曲，即沿着井壁盘成螺旋状。
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
科学钻探 永无止境
四、页岩气钻井技术难点
3、岩屑床难清除
泥页岩的崩塌 井壁稳定
钻井液性能及返速
岩 屑 床 难 清 除
进一步增加磨阻、扭 进一步增加磨阻、 矩 和井下事故复杂发生 的机率
钻井岩屑重力效应
科学钻探 永无止境
四、页岩气钻井技术难点
4、井眼轨迹控制难
造斜点浅， 造斜点浅，井壁稳定性差 井壁稳定 目的层疏松，机械钻速高，井径变化 目的层疏松，机械钻速高， 大、扭矩规律性不强
五、页岩气钻井技术措施
注意事项
设计合理的螺杆外径（在满足功率和造斜率的情况下，可考虑小尺寸的螺杆，同 时，严格控制螺杆本体扶正器的尺寸，以减小井下摩阻，保证定向施工顺利。如建 页平1井设计井下动力钻具时，所有螺杆外径应选为φ165mm，本体扶正器φ211～ 212mm。 井下钻具所有扣型均应设计为同一扣型，减少或杜绝转换接头数量，尽量简化钻 具，保证井下施工安全
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五、页岩气钻井技术措施
稳斜井段摩阻在总摩阻中占主要部分，当 弯曲井段钻柱受压时，将导致总滑动摩阻 增加。因此，建页平1井采用单圆弧增斜剖 面，这种剖面轨迹简单，减少了大井斜井 段复合钻进尺，增加了连续定向增斜进尺， ， 能保证井眼轨迹平滑，减少了局部增斜和 降斜井段，减小了钻柱与井壁接触面积， 能有效降低全井摩阻。
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五、页岩气钻井技术措施
建页HF定向造斜设计：0.3°/m造斜率 建页HF-1井 定向造斜设计：0.3°/m造斜率 HF
0.25°/m造斜率 0.25°/m造斜率
0.25°/m造斜率剖面设计方案中可以看出，造斜率较为紧张，复合钻井 段很少，调整段基本没有，对于实际施工控制十分不利，一旦造斜率突 变或地层提前，工作会十分被动。而0.3°/m造斜率以上的施工剖面中， 有相应的复合调整段，有利于实际施工中的轨迹调整和着陆控制。但如 果造斜率过高，大井斜稳斜段过长，又会造成井下摩阻增加，增加井下 安全隐患，同时螺杆度数过大无法进行复合钻进
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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
建 页HF-1井选择水平段1003m、钻压100KN、泥浆密度1.8 g/cm3、旋转钻进工况做计算
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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四、页岩气钻井技术难点 难点
井壁稳定
摩阻、 摩阻、扭矩
岩屑床清除
轨迹控制
套管受损
套管居中
轨迹控制 钻具组合
摩阻、 摩阻、扭矩 套管下入
钻具组合 套管磨损
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浸泡10分钟 浸泡10分钟
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四、页岩气钻井技术难点
页岩气井埋深浅 井壁稳定 井 壁 稳 定 性 差 各种相应的井下事故 或复杂情况（井漏、 井垮、钻具阻卡严重、 埋钻具）的发生，从 而限制了钻头、钻具 组合、钻井液以及钻 井参数的选择和确定；
泥页岩胶结差
井斜大、稳斜段长
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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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五、页岩气钻井技术措施 1、井身剖面设计
井位选择时，应尽量保证井口的水平投影与A、B靶点在同一条直线上，以减少方位上的拐点。 。 如果是丛式水平井，本着综合设计的原则进行水平井组的整体设计，避免今后的防碰等意外情 况的发生。
三、页岩气钻井关键技术
井眼轨迹优化设计 和控制技术
B
井壁稳定技术
A 页岩气钻井
C
下套管与固井技术
井眼清洗技术
E
D
降摩阻技术
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三、页岩气钻井关键技术
4、江汉油田浅层井施工情况
井 号
代斜9-3 长斜10 代8斜-3 代斜14-3
井别
生产井 预探井 评价井 开发井
开钻日期
2000.3.27 2001.4.14 2011.3.15 2011.1.15
钻柱深度 ( m )
钻柱深度 ( m )
800
800
1000
1000
1200
1200
1400
1400
1600
1600
0
20
40
60
80
100
120
140
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
摩 擦 阻力 (kN)
轴 向 拉 力 ( kN )
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五、页岩气钻井技术措施 抗扭强度校核
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四、页岩气钻井技术难点
11、固井过程中井漏 、
固井作业过程中，井底浆柱产生的正压差要比钻井过程中压差大得多。且要求水泥 浆返至地面，封固段长，由于水泥浆摩阻及携砂能力大于常规钻井液，顶替钻井液 后期易造成水泥浆漏失。河页1井替浆过程中漏失严重，井口失返，建111井、黄页 1 1井也均出现不同程度漏失
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四、页岩气钻井技术难点 滤液进入后破坏泥页岩胶结性
★ 层理和微裂缝较发育； 层理和微裂缝较发育； ★ 水或钻井液滤液极易进入 微裂缝破坏其原有的平衡， 微裂缝破坏其原有的平衡， 导致岩石的碎裂。 导致岩石的碎裂。 扫描电镜照片 (裂缝,45倍) 裂缝,45倍
浸泡前
浸泡5 浸泡5分钟
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五、页岩气钻井技术措施
旋转导向钻井和常规螺杆复合定向井眼形状对比
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五、页岩气钻井技术措施 5、合理的模拟计算
井眼参数：0.3 °/m造斜率井眼剖面，水平段长1003m。 首先我们以泥浆密度1.2g/cm3进行计算。该方案以7吨钻压滑动钻进时，最大摩阻12.9吨，起钻摩阻9.3吨，下钻 摩阻10.4吨，侧向力、三轴应力、抗拉、抗压强度都可满足安全系数要求。但滑动钻进时钻压如果超过8吨，钻具会在 井深318m处发生正弦屈曲。
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五、页岩气钻井技术措施 2、优化钻具组合 采用倒装柔性钻具结构，钻具下部使用斜坡钻杆，将加重钻杆放在井斜角 30°以上井段，由上部加重钻杆提供钻压，下部钻杆代替钻铤传递轴向载 荷，从而减少钻柱与井壁之间的作用力，降低摩阻和扭矩。优先“小度数 单弯螺杆+无磁承压钻杆”的柔性倒装钻具组合
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五、页岩气钻井技术措施
4、使用旋转导向等先进钻井技术和工具 旋转导向钻井技术是一项尖端的自动化钻井新技术,国外钻井 实践证明,在水平井、大位移井、大斜度井、三维多目标井中推 广应用旋转导向钻井技术,既提高了钻井速度,也减少了钻井事故, 从而降低了钻井成本 使用变径弯壳单弯螺杆和变径扶正器
完钻日期