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页岩气钻井技术作者：达瑞来源：《石油知识》 2017年第6期钻井工程无疑是工业中的“大哥大”，它们的进步与否直接影响着石油天然气勘探开发的成果与进展。
随着能源需求的不断增大，常规化石能源的日益消耗及消费结构的转变，导致非常规油气资源的开发利用日益升温，钻井技术也取得了—系列进步与提高。
美国、加拿大等国开发利用页岩气的成功经验在全球引发了“页岩气革命”；2009年国土资源部重庆綦江页岩气资源勘查项目的启动，中石油第一口页岩气井一威201井的开钻，2010年中石化第一口页岩气井一河页l井的开钻，标志着我国正式开始页岩气资源的勘探开发。
2012年3月国土资源部《页岩气“十二五”规划》公布我国页岩气可采资源为25.08×1012m3，展现了页岩气开发利用的良好远景，也预示着我国页岩气的勘探开发已进入机遇或黄金期。
结合国内外页岩气的勘探开发实践，页岩气井钻井工程中需解决的技术难题主要有以下几个方面。
水平井井眼轨迹的优化页岩气勘探开发钻井中，不仅要钻遇更多的裂缝，获得更大的储层泄流面积，显著改善储层流体在井筒周围的渗流状态；利用最小的丛式井井场，使开发井网覆盖区域最大化，以简化地面工程及后期生产管理，为批量化钻井、压裂施工作业奠定基础，以减少地面设施，延伸开采范围，规避地面不利条件的干扰等。
页岩气水平井井眼优化设计的关键是充分利用三维地震及储层应力资料选择井位和井眼方位，规避井漏、断层等工程复杂问题，确保后期压裂裂缝与井眼方向垂直，以提高储层压裂改造效果，提高页岩气的采收率。
测量与导向工具的选择水平井钻井是一项综合工作，需要工具、测量、钻井与油藏等学科有机结合，涉及测量和导向工具的选择、使用与控制问题。
合理选择测量和导向工具用于水平井井眼的精确定位、地层评价，以引导中靶地质目标。
及时根据地层条件的变化，实时调整井眼轨迹，滑动复合交替进行以提高水平井段的机械钻速，避免井下复杂和事故。
地质导向可根据随钻测量和随钻地质评价的测井数据，控制井眼轨迹使钻头始终沿储层钻进。
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。
页岩气充气泥浆钻井技术充气泥浆钻井是将一定量的气体（空气、氮气、天然气等）连续不断注入泥浆内，使其呈均匀气泡分散于泥浆中，形成充气泥浆。
从井内返出的泥浆经过地面除屑除气后再次注入井内循环。
充气泥浆的密度可根据用用户要求在0.45g/cm3以上进行调整，从而达到防止漏失和防止油气层污染的目的。
其主要优点为：减少钻井液漏失造成对目的层的污染，提高机械钻速，降低钻井成本。
充气钻井液的分散相气体可以是空气、天然气、氮气等气体；连续相可以是各种类型的常规钻井液，也可以是淡水、清洁盐水、地层水、柴油等液体，但作为连续相的钻井液必须是易充气、易脱气且很稳定。
充气钻井液入井前通过调整气、液量来调整钻井液的密度；返出井口后经过地面除气器，气体从充气钻井液中脱离出来，以保证泵的正常上水。
➢充气钻井技术优点⑴在0.55～1.03g/cm 3密度范围内能够通过充气进行有效地调整，从而降低静液柱压力，实现近平衡或欠平衡钻井，保护油气层；⑵需要较高静液柱压力（而其它气体系不能产生）的油气藏，可以采用充气钻井液来钻，从而最大程度地降低地层损害；⑶将充气钻井液应用到其它气体体系不能奏效的情况下，例如，在欠平衡钻井过程中，能够产出大量水的严重漏失地层，通过调整注气量和液量，可以在环空中获得平衡状态，从而既不漏失，也不井涌；对井塌等钻井复杂问题亦较泡沫有较强适应能力；⑷基液可以是钻井液而不是水，因此可以在钻穿水敏性地层时，维持井眼的稳定性；⑸减少钻具磨损和井下钻具着火的危险；⑹钻井时效高，能大幅提高钻机作业效率；⑺保持较高的PH值用于克服内在的腐蚀损害和对充气钻井液的破坏；⑻消除了着火和灰尘危害，有利于保护环境；⑼可用于任何类型的地层，包括硬地层、软地层、干地层或湿地层，而空气钻井需要干燥的条件；⑽根据压力变化随时调整注液量和基液密度控制井口和井底压力的变化，阻止盐水流入或井喷事故的发生；⑾可采用常规测井和常规固井；⑿易于施工，是费用最低的低压欠平衡钻井技术。
彭水区块页岩气水平井钻井关键技术张锦宏【摘要】Shale gas ,a new kind of emerging resource ,has draw n more and more attention recently . The successful experiences of exploration and development for shale gas in some foreign countries show that the horizontal well is the key for successful shale gasdevelopment .However ,shale gas exploration and development and related key technique research in China are still at the primarystage .Engineering difficul-ties in shale gas well drilling face low penetration rate ,long drilling cycle ,high cost and possible circulation loss .Based on the drilling practice of 4 shale gas wells in PengshuiBlock ,an in-depth research on formationpressure ,lithology ,drillability ,shale caving mechanism and special requirements for cementing was made and then key techniques including air drilling ,rotary steering drilling ,well trajectory control ,leakage pre-vention and sealing ,drilling fluid selection ,cement slurryoptimization ,well structure optimization ,drilling bit selection ,wellbore cleaning ,as well as their effectiveness were analyzed .Finally some recommendations on how to increase penetration rate and to lower cost were put forward .This article might be instructive for the development of shale gas with similar geologic and reservoir conditions .%页岩气作为一种新兴的油气资源已越来越受到重视，国外页岩气勘探开发经验表明，水平井是页岩气藏成功开发的关键之一，但国内勘探开发工作及关键技术研究还处于起步阶段，存在钻速低、周期长、成本高及钻井中易发生井漏等问题。
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。
1 页岩气野外地质调查技术规程1 范围本技术要求规定了页岩气地质调查的基本工作程序、工作方法、技术要求、安全环保措施、野外工作检查验收、野外地质调查报告编制等内容。
本技术要求适用于公益性、基础性页岩气野外地质调查，适用于页岩气基础地质研究、开发设计及报告编写；可以作为页岩气矿业权转让、区块评价的依据。
2 引用标准下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
SY 5615-93 石油天然气地质编图规范及图式SY 5517-92 野外石油天然气地质调查规范3 工作程序公益性页岩气地质调查的基本工作程序包括三个阶段，即开展地质调查与研究的准备阶段、野外地质调查阶段及室内综合整理阶段。
a) 准备阶段组织准备→收集与整理资料→野外踏勘→编制技术设计。
b) 野外工作阶段地层剖面测制、观察及采样→路线走廊大剖面调查及采样→资料初步整理→样品初步整理→编写野外工作小结→野外验收。
c) 室内综合整理阶段全面整理资料→综合研究→编制正式图幅、图件及报告→报告评审→资料汇交。
4 前期资料收集与整理4.1 资料收集内容地形图、中-大比例尺的地质资料（区调报告及图件）、地面物探（重力、磁力、电法、地震等）及油气化探资料、遥感地质资料、重要钻井、测井资料、水文地质资料及相关测试分析资料。
4.2 资料整理与图件编制a) 对收集到的全部资料应分门别类地加以整理，编制资料目录，建立资料档案。
b) 建立地质剖面与钻井资料卡片。
c) 编制调查区的地质调查程度图、综合地质草图、综合地层岩相柱状图、构造纲要图、含油气远景草图等图件，用作野外踏勘、设计编制和野外调查的指导和参考。
5 野外踏勘踏勘的主要任务是了解工区的野外工作条件、施工条件及基本地质特征，检验已收集的资料，为工作方案的制定提供依据；同时了解工区的安全与环保条件，以便制定相应的安全与环境保护措施。
