页岩气开发水平井技术

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。

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。

威远页岩气水平井防塌防卡钻井液技术威远页岩气田位于四川盆地西南部，地处页岩气丰富的地区，是中国页岩气资源的重要组成部分。

在威远页岩气田的开发中，水平井是一种常用的钻井方式，由于地层复杂、井深较深等因素的影响，水平井在钻井过程中容易出现防塌、防卡等问题，因此需要使用特殊的钻井液技术来解决这些问题。

威远页岩气水平井防塌防卡钻井液技术是通过合理选择钻井液的配方和性能，以及采用适当的工艺方法和设备，来有效地解决页岩气水平井钻井过程中可能出现的防塌和防卡问题的一种技术。

这种技术能够保证页岩气水平井的安全、高效地钻进，提高钻井作业的成功率和经济效益。

1. 合理选择钻井液的配方和性能。

在威远页岩气水平井的钻井过程中，要根据地层条件、孔隙结构、井眼稳定性和岩性等因素，科学合理地选择钻井液的密度、黏度、滤失控制能力、亲油性、PH值等性能指标，并结合实际情况进行调整和改进，以确保钻井液能够满足钻井过程中各种复杂地质条件的要求，达到防塌、防卡的目的。

2. 采用适当的工艺方法和设备。

在钻井作业中，要根据不同的地层条件和钻井液配方的要求，选择适当的搅拌设备、泵浦设备和循环系统，采用合理的作业工艺方法和流程，保证钻井液能够充分地混合和循环，使其性能得到有效地发挥，达到防塌、防卡的目的。

3. 加强现场管理和监控。

在使用威远页岩气水平井防塌防卡钻井液技术的过程中，要加强现场管理和监控，保证钻井液配方、性能和使用符合规范要求，及时发现和解决可能出现的问题，确保钻井作业的安全、高效进行。

在威远页岩气田的实际应用中，威远页岩气水平井防塌防卡钻井液技术取得了良好的应用效果，具体体现在以下几个方面：1. 提高了钻井的成功率。

通过合理选择钻井液的配方和性能，采用适当的工艺方法和设备，加强现场管理和监控，可以有效地提高水平井的钻井成功率，降低了钻井的风险和成本。

2. 改善了页岩气水平井的钻进速度。

采用威远页岩气水平井防塌防卡钻井液技术，可以有效地改善井眼稳定性，提高了水平井的钻进速度，节约了钻井作业的时间和成本。

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。

298我国经济的快速发展离不开能源资源的使用，我国能源紧缺问题一直没有的得到有效的解决。

页岩气是继煤炭、石油、天然气之后的又一新能源。

新能源的使用是经济效益和环境效益新的平衡点。

大部分页岩气藏为低孔隙度和低渗透气藏。

必须采用压裂等增产措施与天然裂缝进行沟通，需要较高的固井质量。

随着科学技术的不断推进和社会天然气需求的不断提高，页岩气水平井固井技术问题必须在短时间内解决。

一方面要保证新工艺的稳定性和耐久性，另一方面必须提高生产能力，保证固井质量的进步。

1 页岩气水平井固井技术难点分析1.1 对水泥环的破坏性较大在页岩气水平井施工后期，由于压裂作业对水泥环和套管的巨大冲击压力，使得部分地区容易产生高压、高压应变带。

此外，普通水泥浆材料的抗拉强度和抗压强度较差。

页岩气水平井施工容易产生宏观裂缝，降低了其使用寿命，限制了其生产效率。

1.2 水平段下套管难度较大由于页岩储集层易膨胀，所以，页岩气水平井的井眼呈现出的是椭圆形。

此外，水平位移越大，水平截面越长，套管的阻力越大，并且套管很难放置在预定位置。

当井的水平位移较大，新侧SH井的水平位移较大时，最后一次套管作业的阻力较大。

1.3 顶替效率得不到有效的提升由于井斜角的影响，套管的应力方向将来自高偏差部分的轴向、径向和横向部分，从而导致套管偏心，影响钻井液正常驱动套管的底部，进而导致导向问题，最终影响驱油效率。

对于页岩水平井来说，钻井作业中的不稳定性一直是钻井作业中的一个主要问题，因此在钻井过程中经常使用油基钻井液。

钻井液的实际影响主要体现在钻井液的质量、顶替效率和水泥浆强度上。

油基钻井液的顶替难度很大，特别是在温度很低的情况下，这将直接影响油基钻井液在运行过程中的保护效果。

另外，为了避免钻井液的不稳定性，保证钻井液的效率，钻井液使用的粘度和密度都很高，而且性能较差，这也会对钻井液的效率产生不利的影响。

1.4 射孔、压裂对水泥环的破坏除上述三点外，射孔压裂损伤水泥环也是页岩气水平井技术的难点之一。

威远页岩气水平井防塌防卡钻井液技术威远页岩气水平井是指在威远页岩气田开发过程中，为了获取更大的开采面积和提高产能，在垂直井的基础上进行水平井钻探。

由于威远页岩气层的特殊性，水平井钻探过程中常常会面临防塌和防卡的挑战。

为了解决这些问题，需要采用适合的钻井液技术。

防塌是指在钻井过程中，由于地层岩石的不稳定性，容易发生地层坍塌的现象。

在威远页岩气水平井钻探过程中，由于井壁的巨大侧压力和地层的不稳定性，防止井壁塌方至关重要。

钻井液的主要作用是形成一个稳定的井壁，防止地层的坍塌。

在威远页岩气水平井防塌钻井液技术中，常采用的方法有以下几个方面：1. 选用合适的钻井液体系：钻井液通常由基础液体、添加剂和填充物组成。

在威远页岩气水平井钻井液中，选用高密度的水基钻井液，以增加井壁稳定性，防止地层塌方。

添加剂可以增加钻井液的黏度和凝聚力，提高井壁的强度和稳定性。

2. 控制井壁压力：由于威远页岩气水平井具有较大的侧压力，容易导致井壁的坍塌。

在钻井过程中，需要通过调整钻井液的密度和压力来控制井壁的稳定性。

合理的井壁压力可以有效地防止地层的坍塌。

3. 加强井眼质量管理：在威远页岩气水平井钻井液技术中，还需要加强井眼质量管理。

通过密切监测井眼的情况，及时调整钻井液的性能和参数。

需要加强井眼清洁作业，及时清除井眼中的渣层和滞回物，保持井眼畅通。

防卡是指钻井作业中钻头容易卡在井壁或地层裂缝中，导致钻井停滞、损坏设备等问题。

在威远页岩气水平井钻井过程中，由于页岩气层的特殊性，容易形成泥浆堵塞和岩屑积聚，导致钻井工具卡住。

为了防止钻井工具卡钻，采用以下技术：1. 选择合适的钻井液类型：在威远页岩气水平井钻井液技术中，选择有助于降低摩阻、减少泥浆堵塞的钻井液类型。

如钻井胶体稀土水基钻井液，它具有良好的抗渗性能和高扩散率，可以减少页岩气层渗透率的影响。

2. 加强泥浆携砂能力：为了防止岩屑积聚，需要加强泥浆的携砂能力。

可以通过调整泥浆的密度和黏度，加强其对岩屑的悬浮能力，防止岩屑陷落。

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。

81涪陵焦石坝构造页岩气完井200余口，平均水平段1500m左右，完钻水平段最长的焦页2-5HF水平段长为3065m；长宁页岩气田YS108井区和宁201井区平均水平段长度为1429m，昭通YS113H1-7井水平段长达到2512m。

北美Haynesville页岩气开发井，2012年之前水平段长1263m，2014—2015年水平段长2408m，增长94.6%，水平段每米成本降低73%，如图1所示。

利用长水平段水平井提高单井产量是页岩气开发的发展趋势，涪陵页岩气田开发调整阶段将超长水平井作为增产提效的主要措施之一[1-4]。

图1 1Haynesville区块水平井技术发展趋势随着水平段长度的增加，页岩气水平井井眼轨迹控制所面临的技术挑战进一步加剧，如长裸眼水平段延伸极限预测难度大、井筒净化困难、摩阻扭矩大。

为此，本文从极限延伸能力模型预测、井眼轨道优化设计、钻具组合优配、降摩减阻和井眼净化等方面开展了技术攻关，以期为我国页岩气长水平段水平井高效成井提供技术支撑[5-6]。

1 技术难点1.1 水平井延伸极限能力不明确精确预测长水平段水平井的延伸极限能力，对提高页岩气开发的经济效益和规避钻井风险具有重要意义。

但由于影响水平井延伸极限的因素众多，模型计算精度受限，主控因素不明确，目前未针对涪陵页岩气田长水平段水平井开展系统的评价分析。

1.2 井眼轨道剖面优化及轨迹控制难度大[5]常规的“直-增-稳-增-平”轨道剖面，井眼曲率高，难以满足长水平段水平井低造斜率的轨道剖面要求，轨迹控制难度高。

目前针对长水平段水平井三开造斜+水平段的技术方案为全程使用国外进口旋转导向，钻井成本昂贵，仪器供应保障难；而采用常规导向钻井轨迹控制难度大，钻具组合配置方案需进一步优化。

1.3 井筒净化困难、摩阻扭矩大井筒净化困难，易形成岩屑床，造成复杂。

如涪陵工区某井，水平段长1835m时，因岩屑造成卡钻，处理时间达17d。

随着水平段增加，摩阻扭矩呈类指数增加。

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。

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。

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。

—14 —石油机械CHINA PETROLEUM MACHINERY2019年第47卷第1期◄钻井技术与装备►页岩气水平井JY10H F井钻井关键技术及认识樊华1龙志平2(1.中国石化华东油气分公司石油工程监督中心2.中国石化华东油气分公司石油工程技术研究院）摘要：JY10H F井是南川金佛山断坡第一 口页岩气预探水平井，钻遇地层具有缝洞发育、倾角 大和可钻性差等特点，钻井过程中面临易漏失、易坍塌、易井斜和机械钻速低等难题。

鉴于此，采取“导管+四开制”井身结构、旋转导向控制井身轨迹、优选钻头及工具、优化堵漏措施等技 术，完成了该井的施工任务。

为进一步实现该区块页岩气水平井提速提效，分别从井身结构、井眼轨道设计和防斜打快等方面进行了探讨和优化，提出了优化技术套管下深、采用双二维轨道设 计、应用欠平衡钻井技术和优选旋转导向工具等提速方案。

研究内容可为类似页岩气区块开发提 供技术支撑和方法指导。

关键词：页岩气；水平井；轨迹控制；提速提效中图分类号：TE243 文献标识码：A DOI:10. 16082/ki.issn. 1001-4578.2019.01.003 Key Technologies and Understanding of Shale GasHorizontal Well Drilling of Well JY10HFFan Hua1Long Zhiping2(1. Petroleum, Engineering Supervision Center o f S inopec East China Oil and, Gas Company；2. Petroleum Engineering Research In­stitute o f Sinopec East China Oil and Gas Company)Abstract ：Well JY10HF is the first exploratory shale gas horizontal well in the Jinfoshan fault slope of Nan-chuan.The developed fracture and cave,large dip angle and poor drillability make it easy to be faced with lost cir­culation,wellbore collapse,inclination and low drilling speed.To address the problems,the M conductor + four-section casing prog^am,,,the rotary steerable system controlling well trajectory,drill bit and tools selection and the lost circulation control optimization were conducted to basically complete well construction.To further increase drill­ing speed and efficiency of the shale gas horizontal wells in the block,the casing program optimization,the well path design and the anti-inclination and fast drilling measures were discussed.Intermediate casing running depth optimization,two dimensional well path design,underbalanced drilling technology and rotary steerable tool selection were conducted,providing guidance and references for the further shale gas development of the block.K eyw ords ：shale gas；horizontal well；trajectory control；drilling speed and efficiency increase0引言JY10H F井是位于南川区块金佛山断坡的第一 口页岩气预探水平井，该井主要以获取南川区块金 佛山断坡页岩气地质评价参数、落实页岩气勘探潜力为目的。

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。

页岩气开采原理
页岩气是一种非常重要的天然气资源，它存在于页岩岩石中，
开采页岩气的原理是通过水力压裂和水平钻井技术来释放岩石中的
天然气。

在进行页岩气开采时，需要了解一些基本的原理和技术，
下面将详细介绍页岩气开采的原理。

首先，页岩气开采的原理是利用水力压裂技术。

水力压裂是指
在井下注入高压水和一定比例的添加剂，通过高压水的作用使岩石
发生裂变，从而释放出岩石中的天然气。

这项技术可以有效地提高
页岩气的开采效率，使得原本无法开采的天然气资源得以充分利用。

其次，页岩气开采还需要运用水平钻井技术。

水平钻井是指在
垂直深井的基础上，通过一定的技术手段将钻井方向转为水平方向，使得钻井能够在页岩层内进行水力压裂作业。

这项技术的应用可以
使得页岩气的开采更加高效，同时减少地表对环境的影响。

此外，页岩气开采还需要考虑地层条件和岩石性质。

不同的地
层条件和岩石性质会对页岩气的开采产生影响，因此需要进行详细
的地质勘探和岩石分析，以便确定最佳的开采方案和工艺流程。

最后，页岩气开采的原理还包括对天然气的收集和处理。

在水力压裂和水平钻井技术的作用下，释放出的天然气需要通过管道输送至地面设施进行收集和处理，以便最终投入市场使用。

综上所述，页岩气开采的原理主要包括水力压裂技术、水平钻井技术、地层条件和岩石性质的分析，以及天然气的收集和处理。

这些原理和技术的应用可以有效地提高页岩气的开采效率，为人们提供更多的清洁能源资源。

随着技术的不断进步和完善，相信页岩气开采将会在未来发挥更加重要的作用。

油气藏评价与开发RESERVOIR EVALUATION AND DEVELOPMENT2021年第11卷第1期威荣深层页岩气田开发水平井测试选段技术研究王浩宇，熊亮，史洪亮，董晓霞，魏力民，简万洪（中国石化西南油气分公司勘探开发研究院，四川成都610041）摘要：国内外成功开发的经验表明，压裂改造是实现页岩气开发的重要步骤，而测试选段是压裂改造前期工作中最为关键的一步，选段好坏决定着压裂改造的效果。

以威荣页岩气田平台井为研究对象，根据前期评价井和后期开发井基础资料的特征，结合测试选段原则，对后期开发井的选段思路进行深化，并从轨迹、地质、工程、裂缝预测四大方面对开发井资料进行合理利用，形成以轨迹穿行评价、地质参数评价、工程参数评价、裂缝预测、综合分段“五步法”的页岩气水平井地质—工程一体化测试选段技术。

使用该项技术开发井的测试无阻流量较前期评价井提高1～2倍，节约40%方案时间。

现场试验表明，该技术对提高深层页岩气的效益开发具有一定的借鉴。

关键词：威荣页岩气田；测试选段；水平井；效益开发；非常规中图分类号：TE37文献标识码：ATesting and selection techniques of horizontal wells in Weirong Shale Gas FieldWang Haoyu,Xiong Liang,Shi Hongliang,Dong Xiaoxia,Wei Limin,Jian Wanhong（Research Institute of Petroleum Exploration and Development,Sinopec Southwest China Oil and Gas Company,Chengdu,Sichuan 610041,China ）Abstract:The successful development experience at home and abroad shows that fracturing is an important step to realize shale gas development,and testing selection is the most critical step in the preliminary work of fracturing.The quality of the selection determines the effect of fracturing.Taking Weirong Shale Gas Field platform wells as the research object,according to the characteristics of the basic data of the early evaluation wells and the later development wells,and combined with the principle of testing selection,the later development well selection ideas are deepened.And the development well data is rationally utilized from four aspects,which are the trajectory,geology,engineering and fracture prediction,forming a geological-engineering integrationtechnology of shale gas horizontal well testing selection in “five steps ”of trajectory evaluation,geological parameter evaluation,engineering parameter evaluation,fracture prediction,and comprehensive segmentation.The test open flow rate of development wells obtained by this technology is increased by about 1～2times compared with the previous evaluation wells,saving 40%of theproject time.Field tests show that this technology has certain guiding significance for improving the beneficial development of deep shale gas.Key words:Weirong Shale Gas Field,test section selection,horizontal well,benefit development,unconventional由于页岩储层的特殊性，页岩气只能通过压裂改造才可能获得产能，而测试选段是页岩储层压裂改造前期工作中最为关键的一步，一般是在水平井完钻、测录井等资料出来后，讨论具体的测试选段方案，即确定水平段重点压裂施工的层段。