页岩气开采压裂技术分析与思考 摘要：目前，社会进步迅速，页岩气存储于致密泥页岩地层中，页岩连续分布、区域广，含有一定量的黏土矿物，塑性强，在高应力载荷下易发生形变，页岩储 层具有低孔低渗等特性，需对页岩储层进行改造才具备商业开发价值。目前涪陵 区块和川东南区块，均已实现页岩气大规模开发，形成一套成熟的页岩气开采工艺，工艺实施需借助现场施工实现，只有严格把控施工质量，确保工艺有效实施，才能够实现对页岩气资源的高效开发。下文对此进行简要的阐述。 关键词：页岩气；开采压裂技术分析；思考 引言 伴随着油田行业的深入发展，如今能源紧缺问题已经成为了社会性现实。页 岩气储层低孔低渗，往往要投入巨大的精力对其进行压裂改造才能够保障产能稳定。水力压裂中压裂液性能带来的影响十分直观与突出。 1页岩气压裂施工质量技术现状 当前，经常使用的技术大多是多级压裂、清水、压裂、水力喷射压裂、重复 压裂与同步压裂等等，页岩气开发过程中所使用的储层改造技术还有氮气泡沫压 裂和大型水力压裂也是国内外目前的主流压裂技术。影响页岩气产量的主要原因 是裂缝的发育程度，如何得到较多的人造裂缝是压裂设计主要应该考虑的。如何 才能得到有效而又经济的压裂成果，在实行水力压裂以前，经常要实行压裂的设计。然而，压裂设计的工作确双有许多，最为主要的核心应属压裂效果的模拟， 经过压裂的模拟才可以预测裂缝发育的宽度及长度，从而知道压裂能否顺利成功。 2页岩气压裂开采中对环境的影响 页岩气压裂在开采的过程当中必定会因为一些噪声及废水废气等开采事故灾 害对环境造成一些污染影响，通常会对水资源进行大量的消耗以及地下水层进行 污染。目前，有些专家和环保人士在对页岩气压裂开采的过程也是提出了很多相 关环境污染的影响问题，同时，岩气压裂在开采过程中确实造成了较为严重的环 境污染。 2.1大量消耗水资源 页岩气压裂的开采使用的水力压裂法是压裂液最为重要的，分别由高压水、 砂以及化学添加剂而组成的。页岩气压裂的开采其用水量也是较大的，一般情况 页岩气压裂开采需消耗四至五百万加化的水资源才能使页岩断裂。 2.2污染地下水层 页岩气压裂开采过程当中，其化学物质有可能会直接通过断裂及裂缝由地下 深处慢慢转向向上移动到地表或者浅层，同时也可能页岩气压裂开采过程中由于 质量问题或者某些操作的不当导致破裂或者空洞。某些石油公司把页岩气压裂使 用过程中的的压裂液中的化学添加剂当成非常重要化学物质，然而，也因为这些 化学物质就可能会造成地下水层的污染。其中的化学物质可能会泄露到地下水层 当中，从而就污染了湖泊及蓄水池等等的地下水资源。当整个开采过程完成以后，其很大部分的压裂液又转回流向了地面，而流回地面的压裂液当中不光只有压裂 液里面某些化学物质，也还有部分地壳中原本就存在的放射性物质以及大量盐之类。当一些有毒污水再流回现场时，转而再流向污水处理厂以及回收再利用，当 遇到雨季来临时，整个过程就造成了严重的地下水层污染。 3页岩气压裂施工工艺 随着页岩气开发力度的不断增大，常规的压裂施工技术已经不能满足大规模
中石化集团公司第一口页岩油水平井完成技术套管固井 泌页HF1井，是中国石化集团公司第一口开钻的页岩油水平井。10月27日，河南油田钻井公司固井分公司对该井实施技术套管固井获得成功。 当天，经过近3个小时的紧张施工，用去183吨水泥，封固井段2598米。最后碰压20兆帕，检查出水泥浆已经全部替注到井眼与套管的环形空间，标志着固井取得成功。 5月13日开钻的泌页HF1井，是中石化集团公司第一口开钻的页岩油水平井，意味着集团公司在页岩油气领域的开拓进入一个新阶段。该井设计斜深3661米，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，为建立中石化陆相页岩油勘探开发先导试验区奠定基础。 目前，钻井进尺是2601米，技术套管固井后，将向1000米的水平井段钻进。 页岩油水平井泌页HF1井完钻 本报讯11月16日20时20分，河南油田钻井公司50863钻井队承钻的中国石化第一口陆相页岩油气勘探水平井——泌页HF1井完钻，完钻井深3722米，侧钻 点在1903米，水平段长1044米。 在钻进过程中，他们采用国际先进的旋转导向工具和油基泥浆钻井技术。这种旋转导向工具携带的监测仪器离钻头只有1.5米的导向距离，远优于国产设备15 米的导向距离，可在地面连续监测和控制井眼轨迹，实时监测目的层岩性变化， 确保钻头在目的层钻进。 为保证钻井设备有足够动力，他们更换了两台泥浆泵，再增两台泥浆泵；更换了3台柴油机，再增加两台柴油机；首次使用5.5英寸钻具和高效PDC钻头，确 保快速钻进。 河南油田工程技术处、工程院和钻井公司技术人员长驻现场，准确掌握现场施工第一手资料，实时分析井场情况，及时采取工程和技术措施，解决现场施工 中遇到的问题，确保该井第二次造斜后优质高效钻进。 集团公司重点水平预探井——泌页HF1井分段压裂施
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。例如，四川威远-长宁构造完成的3口页岩气水平井，水平井段钻进过程多次遭遇井壁垮塌、掉块等复杂，引发卡钻、报废进尺等事故，并导致3口水平井储层段40%进尺作业占总作业时间70%以上。同时，页岩气水平井井壁失稳问题频发，不但严重影响到钻井周期、钻井成本等问题，还直接导致井身质量差、固井难度大、储层污染严重等问题，这些问题都给后续开发带来极为不利的影响。据不完全统计，截止2012年初，四川威远、长宁及云南昭通页岩气产业化示范区完钻的4口水平井，平均井深3357米，平均钻井时间118天，而北美地区井深4000~5000米，水平段1500~2000米的页岩气井钻井周期通常在15~20天，水平段钻井时间仅为5~8天。由此可见，我国相对落后的页岩气水平井钻井技术，已经成为制约我国页岩气工业快速发展的重要瓶颈。
美国页岩油发展现状与前景分析 1 美国页岩油产量持续增长 绝大部分相关专家认为，自2014年国际油价大幅下跌以来，尽管油价因素对页岩油生产经营造成了一定影响，但事实上美国页岩油产量仍增长强劲。截至2018年年初，美国页岩油平均日产量已接近700万桶/日（约3.0亿吨/年），较2017年同期增长约17%。从区域的角度看，二叠盆地页岩油保持强势，产量接近300万桶/日（约1.28亿吨/年），约占美国总产量的四分之一；伊格尔福特和巴肯两大传统页岩区带紧随其后，产量分别超过了100万桶/日（约0.43亿吨/年）。从公司的角度看，尽管国际石油巨头已开始深度参与页岩油生产，但专注上游油气勘探开发的美国独立石油公司仍是页岩油产量增长的主力军。譬如，在二叠盆地，雪佛龙和埃克森美孚两大国际石油巨头的产量分别为22.4万桶/日（约960万吨/年）和18.2万桶/日（约780万吨/年）；OXY和先锋资源两家美国独立石油公司产量则高达34.9万桶/日（约1500万吨/年）和24.6万桶/日（约1050万吨/年）。预计2018年全年，美国页岩油将迎来技术、投资和管理等多个层面的新机遇，未来产量可能持续增长。 但也有部分专家对页岩油增长的可持续性提出质疑，前EOG资源公司首席执行官马克-帕帕先生就表示，市场对美国石油产量增长的预测过于乐观，因为在本轮低油价期间，各大页岩区带的“甜点”区域已被重点开发，未来页岩油发展必将扩散到“非甜点”区域，而这些区域在现有技术水平下很难维持较高产量水平。
2 技术进步是页岩油产量持续增长的核心驱动要素。 美国能源部长佩里先生指出，为应对油价风险，美国页岩油生产商在钻井、压裂、开发优化和油藏检测等技术领域均获得较好进展，预计相关技术的完善与推广将进一步提升页岩油未来的产量。 各路参会的页岩油相关技术专家分别指出，钻井技术方面，通过将导向钻井技术及有关设备的应用，能够大幅提升钻井的准确性，将水平井段更多的置于储层的目标层内；压裂技术方面，新型化学转向剂的使用能够改造流通性不好的裂缝或压开新裂缝，更小目数支撑剂的使用能够增加裂缝的联通性并减少返排，精确射孔压裂方法的使用能够使压裂点更精确且减少支撑剂在井筒附近的流失；开发优化方面，人工举升效率的提高能够大幅增加单井页岩油的采收率水平，岩石地球化学理论的进步有助于在空间与时间两个维度共同寻找单井“甜点”，而大数据计算、机器学习和实时知识传输等的应用则能够对完善地质建模以及选择最优井场位置提供有力支撑；油藏检测与分析方面，光纤储层评价和数字传感技术以及多元化地层分析和三维模拟技术等，既有助于对油层情况实时监测，也有助于作业者寻找更好的起裂点。 3 投资增长将推动页岩油产业持续发展。 有关专家和参会的金融界嘉宾分别指出，按投资活动的比例分析，二叠盆地的特拉华-沃夫坎普和米德兰-沃夫坎普两大主力页岩区带集中了当年全美页岩油约30%的投资，巴肯、伊格尔福特、SCOOP/STACK和粉河盆地等页岩区带合计投资占比约25%，其它页岩区带合计投资占比约45%，页岩
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。国外页岩气开采主要在美国和加拿大（因为加拿大和美国地质条件类似，因此可以承接美国的开采技术），主要得益于水平井技术、完井及压裂技术的成功应用。 2.1 开采技术 早期的页岩气开采主要运用直井技术，直井开采技术简单，开始投入成本低，但是开采
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910334971.2 (22)申请日 2019.04.24 (71)申请人 中国石油大港油田勘探开发研究院 地址 300280 天津市滨海新区大港油田幸 福路 (72)发明人 周立宏 肖敦清 蒲秀刚 刘子藏 官全胜 范军侠 杨朋 贾丽 唐鹿鹿 许静 李玲玲 姜文亚 祝必兴 曲宁 (74)专利代理机构 北京国坤专利代理事务所 (普通合伙) 11491 代理人 王峰刚 (51)Int.Cl. G06F 17/50(2006.01) E21B 7/04(2006.01) (54)发明名称 一种页岩油水平井轨迹设计与现场跟踪调 整研究方法 (57)摘要 本发明公开了一种页岩油水平井轨迹设计 与现场跟踪调整研究方法，包括页岩油甜点识别 与评价、水平井优选与轨迹设计、页岩油水平井 现场跟踪调整。本发明页岩油水平井轨迹设计与 现场跟踪调整研究方法形成的“四优-二精”做法 为实现闭塞湖盆页岩油高产稳产，建产增储一体 化奠定基础。对在页岩油发育区开展水平井位优 选设计研究及钻井动态跟踪分析提供了一套技 术方法， 具有较大借鉴和推广意义。权利要求书2页 说明书6页 附图3页CN 109960897 A 2019.07.02 C N 109960897 A
权 利 要 求 书1/2页CN 109960897 A 1.一种页岩油水平井轨迹设计与现场跟踪调整研究方法，其特征在于包括以下步骤： 步骤A、页岩油甜点识别与评价 以系统取心井分析化验联测结果为基础，开展七性关系研究，建立单井页岩油油层地球物理响应特征标准，明确甜点平面分布； 步骤B、页岩油水平井轨迹设计“四优”方法 (1)优选靶区：根据页岩油甜点段的厚度、埋深及其与页岩热演化程度的耦合关系，选择有利的勘探靶区； (2)优选靶层：由优选靶区开展油层精细对比，根据油层厚度大、分布稳定、已知井钻遇率高、测井地震特征易识别等原则，确定最优甜点段； (3)优选靶向：对确定靶层的地层产状、断层影响、压裂缝发育方向等因素进行综合分析，选取最佳钻探方向； (4)优化轨迹：开展地震精细标定，基于优选靶向确定的钻探方向，进一步优化水平井轨迹方案，保障最优甜点段的最大钻遇率； 步骤C、页岩油水平井跟踪调整“二精”方法 (1)精细分析准确入靶：钻井过程中及时开展地层速度准确性与地震解释方案合理性分析，及时调整确保精准入靶； (2)精细跟踪防止脱靶：根据综合录井资料、随钻测井曲线精细开展对比，修正轨迹，保障优质小层钻遇率。 2.根据权利要求1所述的一种页岩油水平井轨迹设计与现场跟踪调整研究方法，其特征在于：所述步骤A中，利用声波时差、自然伽马、电阻率、核磁测井等测井资料建立页岩油甜点段识别标准开展单井甜点识别，落实页岩油甜点平面分布。 3.根据权利要求1所述的一种页岩油水平井轨迹设计与现场跟踪调整研究方法，其特征在于：所述步骤B的优选靶区中，完成页岩油甜点段顶面地震解释与构造成图，根据分析测试结果勾画Ro等值线图,甜点埋深、页岩演化程度与甜点段厚度三元耦合选择有利勘探靶区。 4.根据权利要求1所述的一种页岩油水平井轨迹设计与现场跟踪调整研究方法，其特征在于：所述步骤B的优选靶层中，利用已知井开展细分小层的联井油层精细对比，选取厚度大、分布稳定的小层作为目的层，曲线形态或曲线值有明显的识别特征，如可作为区域对比标志层，地震反射连续，易于追踪。 5.根据权利要求1所述的一种页岩油水平井轨迹设计与现场跟踪调整研究方法，其特征在于：所述步骤B的优选靶向中，地层产状是指地层产状尽可能平直，挠曲构造少；断层影响是指井轨迹离断层150m以上；压裂缝发育方向是指井轨迹方向与最大水平主应力方向夹角锐角大于30°以上。 6.根据权利要求1所述的一种页岩油水平井轨迹设计与现场跟踪调整研究方法，其特征在于：所述步骤B的优化轨迹中，明确的油层小层地质信息通过井震精细标定与地震反射同相轴建立关系，并赋予地震同相轴地质意义，提高最优小层中的水平进尺。 7.根据权利要求1所述的一种页岩油水平井轨迹设计与现场跟踪调整研究方法，其特征在于：所述步骤C的精细分析准确入靶中，及时利用声波、电阻率、自然伽马等测井曲线做好层位标定，分析速度准确性；并运用多套数据体或多种解释方案约束和验证。 2
页岩油形成机制地质特征及发展对策
页岩油形成机制地质特征及发展对策 能源情报按：加州页岩油储量下调曾引起激烈讨论，页岩油在国内是什么情况？带你了解一下。 文/邹才能杨智等，中国石油勘探开发研究院 引言 世界石油工业正在从常规油气向非常规油气跨越。非常规油气主要为页岩系统油气，包括致密油和气、页岩油和气。致密油和气是储集在致密砂岩或灰岩等储集层中的石油和天然气，油气经历了短距离运移。页岩油和气是指富集在富有机质黑色页岩地层中的石油和天然气，油气基本未经历运移过程，目前页岩气已成为全球非常规天然气勘探开发的热点，页岩油的相关研究也正在兴起。笔者在充分调研国内外页岩油气、致密油气最新勘探开发和研究进展的基础上，根据对鄂尔多斯盆地中生界延长组等中国陆相湖盆页岩油的研究，系统总结页岩油的基本内涵和基本特征，详细阐述了页岩油形成的沉积环境、地球化学特征、储集空间和聚集机制等基本石油地质问题，最后预测中国页岩油的资源潜力，提出页岩油“核心区”评价标准和“三步走”的具体发展思路。 1 研究背景 全球油气工业发展正在不断突破油气生成最高温度极限、突破油气储集最小孔喉极限、突破油气聚集最大深度极限，“3 个极限”的突破，推动油气发展地域由陆地向深水区、深度由中浅层向深层—超深层、资源由常规油气向非常规油气快速延伸，大于3 000 m海洋超深水等新区、超过6 000 m 陆地深层等新层系、小于1 000 nm 孔径超致密储集层等新类型，将成为石油工业发展具有战略性的“三新”领域。 目前，以页岩气为代表的非常规油气引发了一场重大石油科技革命，其有3 个显著特征：理论的颠覆性，技术的突破性，生产的工业性。勘探开发非常规油气是从常规寻找圈闭向寻找大面积储集层转变，颠覆了传统圈闭油气聚集理论；从常规直井开发向水平井规模压裂转变，突破了直井传统开采方法；从常规单井开采向平台式多井“工厂化”开采转变，打破了一个井场单井开采模式。非常规油气突破具有3 大战略意义：①延长石油工业的生命周期，突破了传统资源禁区和成藏理论，增加了资源类型与资源量；②引发了油气科技革命，推动整个石油工业理论技术升级换代；③改变了全球传统能源格局，形成以中东为核心的东半球“常规油气版图”，以美洲为核心的西半球“非常规油气版图”，影响世界发展秩序。美国主要依靠非常规油气推动“能源独立”战略实施，真正实现美国“能源安全”，深远影响世界大国在政治、经济、军事等领域的战略调整和新布局。
本人是中石油川庆钻探的一名一线钻井工程师，在一线做了6，7年，主要是负责油、气井直井、定向井、水平井的钻探施工，对这个行业还算比较了解，但目前国内的页岩气技术并不成熟，施工井较少，实际工作中并未直接接触过页岩气的开发井，因此，仅就自己的知识水平和对该行业的了解，浅谈下页岩气及相关上市公司。 谈页岩气肯定首先要说美国，美国页岩气工业迅速发展的主要原因之一是技术的进步， 特别是水平井钻井和水力压裂技术的进步提高了页岩气单井产量，降低了开发成本。其中经历的几个开发阶段如下： 直井+泡沫压裂（1981-1985）->直井+交联冻胶压裂（1985-1997）->直井+清水压裂（1997-现今）->清水压裂+重复压裂（1999-现今）->水平井+清水压裂+同步压裂（2006-现今）。 页岩气的特点是储集层薄，渗透率低，直井单井产量低，生产周期不长，水平井能够穿过更多的储层，捕获更懂裂缝，单井产量高，生产周期长。水平井的钻井成本是直井的至少2倍，但产量却是直井的3-4倍。因此水平井钻井技术得到了很快的发展，相关数据如下： 年份直井数水平井数 2003 850 78 2004 598 284 2005 372 708 2006 287 1323 2007 170 1670 因此，目前页岩气开发的核心技术实质是水平井钻井技术和水力压裂技术。 页岩气水平井钻井流程： 1、确定井位、修建井场、准备场地并安装好井架和其它设备； 2、钻井施工整口井的垂直部分； 3、使用具有一定弯度的井下马达（国内称螺杆钻具）和钻头进行造斜钻进，钻进期间通过无线随钻测斜仪（简称MWD）控制井斜和方位，使井斜最终达到90度附近（该段称为斜井段）； 4、水平段钻进，通过MWD控制井斜和方位； 5、针对完井方案和压裂方式下入套管，为后期生产做好准备。 水力压裂作业流程： 钻井及资料收集->模型模拟->设备搬运->准备压裂流体->酸化处理->洗井并开 始压裂->生产套管射孔->安装管道->注入减阻水->泵入支撑剂->泵入更多支撑剂-> 井眼清洗（因本人属于钻井工程师，对压裂技术并不十分熟悉，因此写的相对简单） 在来看下目前市场表现相对活跃的相关A股上市公司：
页岩气开采压裂技术 摘要：我国页岩气资源丰富但由于页岩地层渗透率很低,页岩气井完井后需要经过储层改造才能获得理想的产量,而水力压裂是页岩气开发的核心技术之一。在研究水力压裂技术开发页岩气原理的基础上,剖析了国外的应用实例,分析了各种水力压裂技术( 多级压裂、清水压裂、水力喷射压裂、重复压裂以及同步压裂技术)的特点和适用性, 探讨了天然裂缝系统和压裂液配制在水力压裂中的作用。 关键词：水力压裂页岩气开采压裂液 0 前言 自1947年美国进行第1次水力压裂以来,经过50多年的发展,水力压裂技术从理论研究到现场实践都取得了惊人的发展。如裂缝扩展模型从二维发展到拟三维和全三维; 压裂井动态预测模型从电模拟图版和稳态流模型发展到三维三相不稳态模型,且可考虑裂缝导流能力随缝长和时间的变化、裂缝中的相渗曲线和非达西流效应及储层的应力敏感性等因素的影响; 压裂液从原油和清水发展到低、中、高温系列齐全的优质、低伤害、具有延迟交联作用的胍胶有机硼和清洁压裂液体系;支撑剂从天然石英砂发展到中、高强度人造陶粒,并且加砂方式从人工加砂发展到混砂车连续加砂;压裂设备从小功率水泥车发展到1000型压裂车和2000 型压裂车;单井压裂施工从小规模、低砂液比发展到超大型、高砂液比压裂作业;压裂应用的领域从特定的低渗油气藏发展到特低渗和中高渗油气藏(有时还有防砂压裂)并举。同时, 从开发井压裂拓宽到探井压裂,使压裂技术不但成为油气藏的增产增注手段,如今也成为评价认识储层的重要方法。 1 国内外现状 水力压裂技术自1947年在美国堪萨斯州试验成功至今近半个世纪了,作为油井的主要增产措施正日益受到世界各国石油工作者的重视和关注,其发展过程大致可分以下几个阶段: 60 年代中期以前, 以研究适应浅层的水平裂缝为主这一时期我国主要以油井解堵为目的开展了小型压裂试验。 60 年代中期以后, 随着产层加深, 以研究垂直裂缝为主。这一时期的压裂目的是解堵和增产, 通常称之为常规压裂。这一时期,我国进入工业性生产实用阶段,发展了滑套式分层压裂配套技术。 70年代，进入改造致密气层的大型水力压裂时期。这一时期,我国在分层压裂技术的基
页岩油形成机制地质特征及发展对策 能源情报按：加州页岩油储量下调曾引起激烈讨论，页岩油在国内是什么情况？带你了解一下。 文/邹才能杨智等，中国石油勘探开发研究院 引言 世界石油工业正在从常规油气向非常规油气跨越。非常规油气主要为页岩系统油气，包括致密油和气、页岩油和气。致密油和气是储集在致密砂岩或灰岩等储集层中的石油和天然气，油气经历了短距离运移。页岩油和气是指富集在富有机质黑色页岩地层中的石油和天然气，油气基本未经历运移过程，目前页岩气已成为全球非常规天然气勘探开发的热点，页岩油的相关研究也正在兴起。笔者在充分调研国内外页岩油气、致密油气最新勘探开发和研究进展的基础上，根据对鄂尔多斯盆地中生界延长组等中国陆相湖盆页岩油的研究，系统总结页岩油的基本内涵和基本特征，详细阐述了页岩油形成的沉积环境、地球化学特征、储集空间和聚集机制等基本石油地质问题，最后预测中国页岩油的资源潜力，提出页岩油“核心区”评价标准和“三步走”的具体发展思路。 1 研究背景 全球油气工业发展正在不断突破油气生成最高温度极限、突破油气储集最小孔喉极限、突破油气聚集最大深度极限，“3 个极限”的突破，推动油气发展地域由陆地向深水区、深度由中浅层向深层—超深层、资源由常规油气向非常规油气快速延伸，大于3 000 m海洋超深水等新区、超过6 000 m 陆地深层等新层系、小于1 000 nm 孔径超致密储集层等新类型，将成为石油工业发展具有战略性的“三新”领域。 目前，以页岩气为代表的非常规油气引发了一场重大石油科技革命，其有3 个显著特征：理论的颠覆性，技术的突破性，生产的工业性。勘探开发非常规油气是从常规寻找圈闭向寻找大面积储集层转变，颠覆了传统圈闭油气聚集理论；从常规直井开发向水平井规模压裂转变，突破了直井传统开采方法；从常规单井开采向平台式多井“工厂化”开采转变，打破了一个井场单井开采模式。非常规油气突破具有3 大战略意义：①延长石油工业的生命周期，突破了传统资源禁区和成藏理论，增加了资源类型与资源量；②引发了油气科技革命，推动整个石油工业理论技术升级换代；③改变了全球传统能源格局，形成以中东为核心的东半球“常规油气版图”，以美洲为核心的西半球“非常规油气版图”，影响世界发展秩序。美国主要依靠非常规油气推动“能源独立”战略实施，真正实现美国“能源安全”，深远影响世界大国在政治、经济、军事等领域的战略调整和新布局。
Q/SYCQZ 川庆钻探工程有限公司企业标准 Q/SYCQZ 647.2—2013 页岩气水平井钻井作业技术规范 第2部分：钻井作业 2013-12-22发布2014-01-22实施
目次 前言................................................................................. II 1 范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 钻井工程设计 (1) 4 井眼轨迹控制 (2) 5 防碰作业 (3) 6 水平段安全钻井 (3)
前言 《页岩气水平井钻井作业技术规范》分为五个部分： ——第 1 部分：丛式井组井场布置； ——第 2 部分：钻井作业； ——第 3 部分：油基钻井液； ——第 4 部分：水平段油基钻井液固井； ——第 5 部分：井控。 本部分为第 2 部分。 本标准按 GB/T 1.1-2009《标准化工作导则第 1 部分：标准的结构和编写规则》进行编写和表述。 本标准由川庆钻探工程有限公司提出。 本标准由川庆钻探工程有限公司钻井专业标准化技术委员会归口。 本标准起草单位：川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院、川庆钻探工程有限公司川东钻探公司、川庆钻探工程有限公司川西钻探公司 本标准主要起草人：张德军、赵晗、卓云、叶长文。
页岩气水平井钻井作业技术规范第2部分：钻井作业 1 范围 本标准规定了页岩气丛式井组钻井工程设计、井眼轨迹控制、防碰作业、水平段安全钻井等内容和要求。 本标准适用于川渝地区页岩气井的钻井作业。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 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 3 钻井工程设计 3.1 井身结构 3.1.1 表层套管应封隔地表漏层和垮塌层，相邻两井表层套管下深错开20 m以上。 3.1.2 水平井技术套管下入位置井斜应不低于60°，若井下出现严重垮塌、钻遇高压油气，可提前下入技术套管。 3.1.3 油层套管尺寸不小于 11 4.3 mm，抗内压强度与增产改造施工压力之比＞1.25。 3.1.4 水平段长度宜控制在800 m ～ 1400 m。 3.2 靶区 3.2.1 靶区半径设计符合SY／T 5088-2008的规定，且满足井眼轨迹控制要求。 3.2.2 水平段井眼方向与地层最小主应力方向的夹角不小于 15°。 3.3 井眼轨道 3.3.1 每口井地下靶心与井口位置连线相互之间不宜空间交叉。
区块页岩气水平井钻井完井技术 摘要：相对于发达国家，我国区块页岩气勘察起步较晚，仍然处于起步阶段， 勘察技术有待提高。而一些发达国家已经积累了丰富的经验，特别在页岩气水平 井钻井完井技术上，起步较早、技术水平趋于成熟。就此，文章就区块页岩气水 平钻井完井技术展开分析 关键词：区块页岩气水平井；钻井完井；技术分析 笔者以涪陵焦石坝区块为例，该地区地理环境复杂、各向差异显著容易出现 井下安全事故且钻井时间长。经过对该区块页岩气钻井完井技术难点展开适应性 评估，制定可行性方案从而为涪陵焦石坝区块页岩气开发创造条件。 一、页岩气水平井钻井特点分析 水平井和页岩之间的储层和中裂缝相交，基于现有条件下扩大接触面积，完 善页岩气流动状态。由于水平井井眼在最小的主应力位置，可以使井眼基于压裂 条件下与井筒相交从而压裂增产。水平井比直井要求较低，地下延伸性较大，防 止受到地面因素影响。基于费用投资上分析，水平井经济造价多，但是采量较多 有助于经济收入的提升。因为页岩气在钻完井上呈现复杂性、系统性特点，特别 在低空隙度和低渗透上。所以，钻井开采过程中应注意储存保护。泥页岩呈现碎 花膨胀特点，目前当务之急是提高钻井工艺。此外，由于经济投入较多需要注意 垂直井段深度控制。钻井时避免坍塌问题，采取科学的控制方案。这样做的原因 的是：不同区域的页岩气地质和储量不同，在页岩气水平开采过程中应立足于现 实状况、学习发达国家成功经验从而研发适应国内的水平井开采技术。 二、页岩水平井钻井液研究 泥页岩自身有着吸水膨胀性特点，所以容易发生井壁失稳，这也是导致安全 事故的主要原因。由于页岩地层层理和页岩裂缝发育，岩心外层存在细小缝隙， 钻井液流入垮塌页岩层内并通过体表水化反应在泥页岩地层内产生膨胀，引发坍 塌与井壁失稳。所以，在选择页岩气水平钻井液过程中应做好密封工作。伴随着 开采页岩气的快速发展，有关技术并未得到了研发使得实际开采成功率较低。国 内关于开采页岩气研究上缺少充足的资料依据与经验积累，极容易出现钻井液密 度较大，尤其是钻井开采过程中井壁失稳严重。就此，页岩气水平井钻井开采多 利用基础钻井液，直井段开采会利用水基钻井液。开采页岩气钻对水基站井液有 着严格要求，油基钻井液要求有细小的润湿角与页面张力，有助于提高水平井井 壁强度。同时，防止井壁塌陷。 三、页岩气水平井固井技术分析 页岩气水平井固井多利用分段压裂方法提高产量，这对固井胶结性提出了较 高要求。因为页岩气有着水化膨胀特点，作业时间长容易出现井壁失稳。此外， 井眼椭圆度较高使得水平井段下套管难度大。由于页岩气水平井集中选择油基钻 井液，特别是低温浅井时期固井时顶替率较差。页岩气提高产量的方法为射孔与 压裂，使得生成射孔的过程中导致水泥破损。针对这一问题，可以采取以下方法：第一，检查铜井并对井眼质量给予重视。第二，通过套管漂浮固井技术缩减上提 套管拉力与下放阻力，保证施工稳定性。此外，确保套管下放作业有效开展。第三，利用套管抬头下套技术与前置液固币清洁技术，尽可能规避油膜残留影响。 页岩气水平井完井技术分为：裸眼射孔完井、组合式桥塞完井，其中常见的 是套管固井后射孔完井技术与组合式桥塞完井技术。射孔完井技术多利用下套管 固井后，作为生成射孔的目标。
钻井完井化 工 设 计 通 讯 Drilling Completion Chemical Engineering Design Communications ·239· 第45卷第6期 2019年6月 1 概况 蚌页油2井为湖北省潜江市江汉油田广华寺的一口直探井，设计井深4 590.00m （垂深），实钻井深4 624.00m （垂深4 619.00），其中纯盐层1 136.02m ，井段为1 703.5m 至4 619m 。2 存在技术重点及难点 1）本井钻遇平原组、广华寺组地层松软易垮塌，预做好防沉砂卡钻工作，荆河镇组、潜一段至潜三段地层倾角大易斜，做好防斜打直工作。 2）潜江组上部灰、深灰色泥岩易缩径。 3）本井设计取心，要求取心进尺达270m ，严格执行取心技术措施，确保收获率，取心施工中要注意防盐卡安全。 4）本井盐层发育，潜三段下部盐层蠕变能力增强，钻进技术方面注意防盐卡工作。 5）主要目的层易发生井漏、卡钻、缩径及溢流。 6）潜三段下部地层井底温度高，钻井液盐溶解度处于过饱和状态，钻井液上返过程中随井筒内温度降低易发生盐结晶，进而引起盐结晶卡钻。 7）加强落实井控工作，保证现场双岗连坐。 8）井温比较高，会影响钻井液性能的稳定以及动力钻具寿命。 3 主要技术措施 3.1 复合钻进技术 （1）一开采用常规钻具组合444.5mm 牙轮+730×410接头+ φ177.8mmDC ×6根+φ127mmDP ×10根+133方钻杆 指标分析：进尺285.00m ，纯钻时间4h ，机械钻速11.83m/h 。施工重点本区块平原组至广华寺组易垮缩径，控制划眼速度，起钻前一定要搞好短起下，钻进中，保证足够的排量循环带砂，保证套管顺利下入。 （2）二开井段，复合钻具组合：Φ311.2mmPDCm ×1°螺 杆+Φ308mm 扶正器+Φ203.2mm 无磁螺旋钻铤×1根+ Φ203.2mm 螺旋钻铤×2根+Φ177.8mm 螺旋钻铤×3根+ Φ158.8mm 螺旋钻铤×3根+Φ127mm 加重钻杆×21根+ Φ127mm 钻杆+133方钻杆 钻进参数：钻压40～60kN ，转速60+螺杆r/min ，排量：45L/s ，泵压：16～18MPa ，划眼1遍 施工重点本区块广华寺组易垮，控制划眼速度，排量必须达到50L/s ，进尺到600m 或钻进天数到3d 必须搞短起下，防止缩径等复杂情况出现。 （3）三开井段，复合钻具组合：Φ215.9mm 牙轮（PDC ）+ 螺杆*1°+212扶正器+4A11×410接头+无磁承压钻杆+411× 4A10无磁接头+定向组件+随钻震击器+浮阀+Φ127mm 加重钻杆×21根+Φ127mm 钻杆 指标分析：施工重点本区块潜三下段至潜四下，盐层发育，潜三段下部盐层蠕变能力增强，钻进技术方面注意防盐卡工作，下部地层井底温度高，钻井液盐溶解度处于过饱和状态，钻井液上返过程中随井筒内温度降低易发生盐结晶，进而引起盐结晶卡钻，钻遇盐层每打0.3m 至0.5m 必须上提钻具勤划眼，钻进过程中注意扭矩变化，扭矩变化较大时，必须上提钻具进行划眼，严格遵守盐层防卡操作。起下钻时磨阻突然变大，停止起下钻立即接顶驱，进行正反划眼直至该井段无明显过大磨阻或无较大扭矩变化为准，避免盐卡事故发生。 3.2 钻井液技术 3.2.1 钻井液维护措施 本井在钻进施工过程中，钻井液施工坚持做好以下几项重点工作： 导眼段用正电胶钻井液，钻完进尺后用稠浆把井底的沙子带干净后再下表套。（1） 一开导眼段施工完成以使用后两性离子聚合物泥浆进行钻进按照设计使用低黏，超细，FA-367片碱，纯碱，铵盐和二元聚合物来配制泥浆，加强固控设备的管理及使用，勤掏漏斗，保持清水低含砂，减少对泥浆泵的损害，尽可能提高排量保证携砂性。 （2)泥浆钻进过程中，保持钻井液低失水、低摩阻、抑制能力强，以及良好的流变性，保证安全快速钻进。 (3）二开采用密度1.05～1.15g/cm 3的两性离子钻井液体系钻进，钻进广华寺时，严格要求缓慢、多次挂合泥浆泵，避免由于开泵过猛造成激动压力过大憋漏地层。钻穿广华寺后转化为盐水泥浆，按照设计加入淀粉，片碱，高黏，絮凝剂，抗盐等。配制好以后再加入氯化钾，盐转化稳定后再加入改性沥青。密度1.24～1.32g/cm 3盐水泥浆，有效地保护了广华寺组的井壁，防止井壁垮塌，在钻进过程中用盐水配制胶液，能有效的保持泥浆里的盐含量。进入盐层前保证泥浆的盐含量在25万以上，维持泥浆性能：1.24～1.32g/cm 3，黏度：50-70s ，API ：2-4mL ，pH ：8-10，在加胶液时要做到细水长流保持泥浆的稳定性。二开钻完在起钻前配稠浆把井内沉砂带干净，做好电测准备。 (4)三开进入潜四层，使用1.55～1.60g/cm 3磺化饱和盐水泥浆高密度钻井液体系，加入足够的磺化特种树脂和盐抑制剂，提高钻井液抗高温和抑制盐结晶。在随着井深的增加和井温的升高会因盐层结晶、蠕动引起卡钻。高温导致药品失效，要注意泥浆的携带悬浮性，药品高温稳定性，在配制胶液时要 （下转第268页） 摘 要：随着石油开采工作的发展，以及科学技术水平的提升，使得钻井技术得到了很大提升。在石油开发中，把页岩油成功开发出来，进行大规模开采具有重要意义。因此主要对存在技术重点及难点和相关措施进行了阐述。 关键词：盐层；难点；措施；钻井液；取芯中图分类号：TE243 文献标志码：A 文章编号：1003-6490（2019）06-0239-02 Drilling Techniques and Countermeasures for Horizontal Shale oil Horizontal Well Drilling Deng Hong Abstract ：With the development of oil exploitation and the improvement of science and technology ，drilling technology has been greatly improved.In the development of oil ，it is of great signi fi cance to successfully develop shale oil and carry out large-scale mining.It mainly expounds the existence of technical priorities and dif fi culties and related measures. Key words ：salt layer ；dif fi culty ；measure ；drilling fl uid ；coring 盐间页岩油水平井钻井技术难点及对策 邓 红 （江汉石油工程公司钻井一公司，湖北潜江 433100） 收稿日期：2019-03-06作者简介： 邓红（1988—），男，贵州毕节人，工程师，主要研究方 向为石油天然气钻井技术。
页岩气开采（压裂技术）对环境、健康的影响 Shale gas exploitation (Fracking）and its environmental and health impact 周睿译普红雁程浩毅校 本译文由云南省健康与发展研究会提供 来源：《世界页岩气资源：美国以外14个区域的初步评估》，美国能源信息署，2011年，https://www.doczj.com/doc/c214096313.html, 页岩气开采也涉及到许多其他的环境和健康问题。欧盟2012年8月的一项研究表明，压裂法开采页岩气存在着较高的风险，它有可能引发一系列环境问题，例如污染地下水、地表水和空气，引发水资源安全问题，占用土地资源，影响生物多样性，产生噪声污染及交通问题。
（1）用水 页岩气开采需要大量的水，可能会（导致）对钻井所在地区造成供水压力。每一次压裂操作大约使用1500万升水，而钻井可被压裂多达10次。根据我们的计算，单独一口井所使用的水能够供大约10000欧洲人使用一年。 在水资源供应本已存在压力或是由于气候变化可能存在压力的地区，水量需求水平尤为重要。在欧洲，德国和波兰拥有有丰富的页岩气储量，但其人均可再生水资源位列欧盟国家最末。在英国，目前进行的页岩气开采的地区，其供水情况已经被认为处于“超负荷”水平。2012年美国大部分地区遭遇夏季干旱的侵袭，页岩气开采表现出这种缺水的影响，德克萨斯和堪萨斯的某些地区被迫停止了页岩气的开采，而在宾夕法尼亚州，页岩气的开采则被禁止使用河水。在其他地方，页岩气运营商试图通过收买农场主或向土地所有者支付大量金钱来获得水资源的使用权。 尽管通常认为压裂法比煤和核能用水更少，但却不太可能简单地替代上述两种能源。实际上，如果将多种装置的累积效应考虑在内时，压裂法反而可能会需要更多的水。
中国页岩油地质特点及储量研究 文|邹才能等 中国石油勘探开发研究院副院长 世界石油工业正在从常规油气向非常规油气跨越。非常规油气主要为页岩系统油气，包括致密油和气、页岩油和气。致密油和气是储集在致密砂岩或灰岩等储集层中的石油和天然气，油气经历了短距离运移。页岩油和气是指富集在富有机质黑色页岩地层中的石油和天然气，油气基本未经历运移过程，目前页岩气已成为全球非常规天然气勘探开发的热点，页岩油的相关研究也正在兴起。 笔者在充分调研国内外页岩油气、致密油气最新勘探开发和研究进展的基础上，根据对鄂尔多斯盆地中生界延长组等中国陆相湖盆页岩油的研究，系统总结页岩油的基本内涵和基本特征，详细阐述了页岩油形成的沉积环境、地球化学特征、储集空间和聚集机制等基本石油地质问题，最后预测中国页岩油的资源潜力，提出页岩油“核心区”评价标准和“三步走”的具体发展思路。 1、研究背景 全球油气工业发展正在不断突破油气生成最高温度极限、突破油气储集最小孔喉极限、突破油气聚集最大深度极限，“3个极限”的突破，推动油气发展地
域由陆地向深水区、深度由中浅层向深层—超深层、资源由常规油气向非常规油气快速延伸，大于3000 m海洋超深水等新区、超过6000 m 陆地深层等新层系、小于1000 nm 孔径超致密储集层等新类型，将成为石油工业发展具有战略性的“三新”领域。 目前，以页岩气为代表的非常规油气引发了一场重大石油科技革命，其有3 个显著特征：理论的颠覆性，技术的突破性，生产的工业性。勘探开发非常规油气是从常规寻找圈闭向寻找大面积储集层转变，颠覆了传统圈闭油气聚集理论；从常规直井开发向水平井规模压裂转变，突破了直井传统开采方法；从常规单井开采向平台式多井“工厂化”开采转变，打破了一个井场单井开采模式。 非常规油气突破具有3 大战略意义： ①延长石油工业的生命周期，突破了传统资源禁区和成藏理论，增加了资源类型与资源量； ②引发了油气科技革命，推动整个石油工业理论技术升级换代； ③改变了全球传统能源格局，形成以中东为核心的东半球“常规油气版图”，以美洲为核心的西半球“非常规油气版图”，影响世界发展秩序。美国主要依靠非常规油气推动“能源独立”战略实施，真正实现美国“能源安全”，深远影响世界大国在政治、经济、军事等领域的战略调整和新布局。