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涪页HF_1页岩气水平井钻井关键技术_马庆涛

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涪陵页岩气田钻井技术

涪陵页岩气田钻井技术

涪陵页岩气田钻井技术作者：谢锴来源：《中国科技纵横》2017年第02期摘要：页岩层中，页岩气是一种天然气资源，我国中页岩气储量十分丰富，其开采工作也在稳定、持续的推进。

作为我国第一个投入商业化开发的页岩气田，涪陵页岩气田的地下、地表等地质情况具有一定的复杂性，相比于国外的页岩气田和国内其他常见的油气藏，这种涪陵页岩气田的开发钻井存在着较大的难度。

本文就涪陵页岩气田的具体进行分析，明确其钻井技术的难处，并提出相应的对策以便改进，为涪陵页岩气田开采提供参考。

关键词：涪陵页岩气；钻井技术；开采中图分类号：TE24 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）02-0153-01页岩气钻井技术的发展经历了水平井、分支井以及丛式井等阶段，为了使我国的页岩气开发利用实现良好的效果，就应积极借鉴和学习国外的页岩气钻井技术，结合我国页岩气田的实际情况，了解地质特点，采用与我国实际相适应的页岩气钻井技术。

涪陵页岩气田是第一个商业化的开发建设的气田，在页岩气钻井操作中有一定的技术经验，就可以据此对钻井技术进行分析。

1 涪陵页岩气田的概述涪陵页岩气田位于四川盆地与盆地山地的过渡位置，地形主要是丘陵，跨越长江南北，连接乌江两岸。

涪陵页岩气田勘探的主要地区是焦石坝区块，它位于四川东部的褶皱带，焦石坝区块是断背斜构造，发育北东向和近南北向2组断层。

焦石坝区块从上到下钻遇地层分别为：三叠系的嘉陵江组、飞仙关组；二叠系的长兴组、龙潭组、茅口组、栖霞组和梁山组；石炭系的黄龙组；志留系的韩家店组、小河坝组和龙马溪组；上奥陶系统五峰组和涧草沟组。

目的层是龙马溪组和五峰组，是典型的喀斯特地貌，目的层位于2300米以上，而深层页岩气埋藏在4500米以上。

[1]2 涪陵页岩气田钻井技术遇到的困难2.1 页岩井壁不够稳定对于页岩井壁稳定性的影响因素有很多种，如工程、力学以及化学等因素，在地质、成岩作用的影响下，以及自身不均质性和各向异性比较突出，涪陵页岩气田地层中有极为明显的层理裂缝特点，使得在钻井中出现井底压差、钻井液和地层流体活度比较差的情况，受此影响泥页岩地层井壁强度以及应力发生变化，进而使得泥页岩的裂缝进一步扩大，井壁变得不够稳定。

涪陵页岩气田钻井技术难点及对策

涪陵页岩气田钻井技术难点及对策

涪陵页岩气田钻井技术难点及对策牛新明【摘要】涪陵页岩气田是我国第一个投入商业化开发的页岩气田，其地表和地下地质情况均十分复杂，与常规油气藏和国外页岩气田相比，其开发过程中钻井施工难度较大。

根据大量翔实的资料，从井壁稳定、轨迹控制、固完井质量以及降本增效等方面论述了涪陵地区页岩气田钻井工程中存在的主要技术难点，并对其主要原因进行了分析。

在此基础上，针对性地提出了解决上述钻井技术难点的技术思路和方法，并在涪陵地区页岩气钻井技术研究成果的基础上，指出下一步应深化钻井地质特征精细描述、开展三维井眼轨道优化设计及控制、强化钻井提速技术攻关、完善钻井液与完井工艺配套等研究，以持续提高涪陵页岩气田的钻井效益。

%Fuling shale gas field is the first commercial shale gas development region in China ,where the surface and underground geological conditions are complicated .Therefore ,drilling operations are more challenging than conventional reservoirs and than those shale gas fields abroad .Based on a lot of informa-tion available in Fuling Area ,main challenges were analyzed in shale gas drilling .Then ,some technical so-lutions and methods were proposed against such challenges .Moreover ,considering the current achieve-ments in shale gas development in Fuling Area ,suggestions were put forward to further research to im-prove the drilling efficiency .These suggestions include fine geological characterization ,3D optimized design and control of trajectory ,research on enhanced drilling rate ,and improved matching of drilling fluid and completion techniques .【期刊名称】《石油钻探技术》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】6页(P1-6)【关键词】页岩气;水平井;钻井;井眼稳定;井眼轨迹;涪陵页岩田【作者】牛新明【作者单位】中国石化石油工程技术研究院，北京 100101【正文语种】中文【中图分类】TE254+.9国外页岩气钻井技术的发展已有80多年的历史，先后经历了直井、水平井、丛式井和丛式水平井的发展历程。

JY1HF页岩气水平井大型分段压裂技术

JY1HF页岩气水平井大型分段压裂技术

JY1HF页岩气水平井大型分段压裂技术周德华;焦方正;贾长贵;蒋廷学;李真祥【摘要】JY1HF井是涪陵地区第一口海相页岩气水平井，为了获得商业性页岩气产量，对JY1HF水平井进行了分段压裂设计和工艺优化。

在借鉴北美海相页岩气压裂经验的基础上，通过该井岩心资料、测井、岩石力学等数据，对龙马溪组页岩储层进行了压前评价。

采用岩石力学试验、X衍射试验、诱导应力场计算和体积压裂动态模拟等方法，开展了压裂段数、压裂液、支撑剂、射孔方案和压裂工艺优化等综合研究，提出采用组合加砂、混合压裂工艺，泵送易钻桥塞射孔联作工艺进行大型水力压裂改造的方案。

JY1HF井共压裂15段，累计注入液量19972.3m3，支撑剂968.82m3，放喷测试获得无阻流量16.7×104m3/d的高产页岩气流。

结果表明，龙马溪组海相页岩采用水平井大型分段压裂技术，可获得较大的有效改造体积。

JY1HF井的成功压裂为中国海相页岩气压裂改造积累了经验。

%In order to obtain commercial shale gas from Well JY 1HF ,the first marine shale gas hori-zontal well in Fuling Area ,multi-stage fracturing design and process optimization for this well were carried out .By learning from successful stimulation experience in North American marine shale gas play ,pre-frac evaluation of this well was performed using core data ,log data and rock mechanics data .Through rock me-chanics test ,X ray diffractiontest ,induced stress field calculation and volume fracturing dynamic simula-tion ,research on fracturing stages ,fracturingfluid ,proppant ,perforating and fracturing technology optimi-zation had been developed .A set of large hydraulic fracturing scheme of combination of proppant ,hybrid fracturing ,integrated pumping easy-drillable bridgeplug and perforating was proposed .15 stages were frac-tured in WellJY1HF ,the cumulative injection fluid volume was 19 972.3 m3 ,the cumulative injection prop-pant volume was 968.82 m3 and absolute open flow was 16.7 × 104 m3/d .The results showed that the multi-stage hybrid fracturing could reach large effective stimulated reservoir volume in Longmaxi marine shale horizontal wells .Successful fracturing of WellJY1HF will provide valuable experience for China ma-rine shale gas fracturing .【期刊名称】《石油钻探技术》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】6页(P75-80)【关键词】页岩气;水平井;分段压裂;压裂液;支撑剂;JY1HF井【作者】周德华;焦方正;贾长贵;蒋廷学;李真祥【作者单位】中国石化油田勘探开发事业部，北京 100728;中国石化油田勘探开发事业部，北京 100728;中国石化石油工程技术研究院，北京 100101;中国石化石油工程技术研究院，北京 100101;中国石化勘探南方分公司，四川成都 610041【正文语种】中文【中图分类】TE357.1JY1HF井是部署在川东南涪陵地区评价下志留统龙马溪组海相页岩气的一口探井，位于川东高陡褶皱带万县复向斜的南扬起端包鸾-焦石坝背斜带焦石坝构造高部位，完钻层位上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组，水平段长1 007.90m。

涪陵页岩气田水平井井身结构优化设计

涪陵页岩气田水平井井身结构优化设计

涪 陵 页 岩气 田水 平 井 井身 结构 优 化 设计
乐 守群 ，王进 杰 ，苏 前 荣 ，常合 磊 ，陈 林
（ １ ． 中石 化 中原 石 油 工 程 有 限 公 司 钻 井 一 公 司 ， 河南濮 阳 ４ ５ ７ ３ ３ １ ； ２ ． 中石 化 重 庆 涪 陵页 岩 气 勘 探 开 发 有 限公 司 ， 重庆 ４ ０ ８ ０ １ ４ ）
第４ ５卷 第 １ 期
２ ０ １ ７ 年 １月
石 油 钻 探 技 术 Ｐ ＥＴＲ０ＬＥＵＭ ＤＲＩ Ｌ ＬＩ ＮＧ ＴＥＣＨＮＩ ＱＵＥＳ
Ｖｏ １ ． ４ ５ Ｎｏ ． １
Ｊ ａ ｎ ． ， ２ ｏ ｌ ６
． ． 钻 井完 井
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． １ ｌ ９ １ １ ／ ｓ ｙ ｚ ｔ ｊ ｓ ． ２ ０ １ ７ ０ １ ０ ０ ３
中 图分 类 号 ： ＴＥ ２ ４ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ １ — ０ ８ ９ ０ （ ２ ０ １ ７ ） ０ １ — ０ ０ １ ７ — ０ ４
Ｔｈ ｅ Ｏｐｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｃａ ｓ ｉ ｎｇ Ｐｒ ｏ ｇ ｒ ａ ｍｓ ｆ ｏ ｒ Ｈｏ ｒ ｉ ｚ ｏ ｎｔ ａ ｌ Ｗｅ ｌ ｌ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈｅ Ｆｕ ｌ ｉ ｎｇ Ｓ ｈ ａ ｌ ｅ Ｇａ ｓ Ｆｉ ｅ ｌ ｄ
的３ ０口水平井相比 ， 平均机械钻速提 高 了 ６ ５ ． ７ ４ ， 在井深增 大的情况 下， 平 均钻 完井周期缩短 了 ２ Ｏ ． ９ ５ 。这表 明， 优 化井 身结构后达到 了提 高机械钻速 、 减 少井 下故 障、 缩短钻井周期的 目的。
关键词 ： 页岩气 ； 水平 井； 井身结构 ； 机械 钻速 ； 焦页 ５ ６ — ３ ＨＦ井 ； 涪 陵页岩 气田

涪陵平桥与江东区块页岩气水平井优快钻井技术

涪陵平桥与江东区块页岩气水平井优快钻井技术

涪陵平桥与江东区块页岩气水平井优快钻井技术杨海平【摘要】涪陵地区平桥与江东区块页岩气水平井钻井过程中经常出现井下故障,导致机械钻速低、钻井周期长,为此根据钻遇地层的特点,对导管和技术套管下深进行了优化,形成了双导管井身结构;根据页岩气水平井的特点,将井眼轨道优化为渐增式变曲率井眼轨道;根据不同井段对井身质量的要求,研究形成了高陡构造直井段及微增斜段并眼轨迹控制技术;根据不同井段钻遇地层的特点,通过分析钻井速度与钻进方式的关系,优选了钻井方式;针对钻遇地层的岩性、可钻性和研磨性对钻头性能的要求,研制了抗冲击牙轮钻头、斧形齿PDC钻头及混合钻头;优选了φ285.8 mm 低速大扭矩螺杆、φ171.5 mm全金属水力振荡器等提速工具;为解决钻井过程中的漏失,选用了BT-100低密度强抑制钻井液和油基胶凝堵漏材料.通过上述研究,形成了适用于平桥与江东区块页岩气水平井的优快钻井技术.截至目前,该钻井技术已在涪陵地区平桥与江东区块应用了32口井,平均钻井周期由应用优快钻井技术前的128.00 d缩短至76.25 d,提速效果好,为平桥与江东区块钻井提速提供了技术支撑.【期刊名称】《石油钻探技术》【年(卷),期】2018(046)003【总页数】7页(P13-19)【关键词】页岩气;水平井;优快钻井;井身结构;井眼轨迹;平桥区块;江东区块;培陵地区【作者】杨海平【作者单位】中石化江汉石油工程有限公司钻井一公司,湖北潜江433121【正文语种】中文【中图分类】TE243+.12016年，涪陵平桥与江东区块初期完钻水平井16口，平均钻井周期128.00 d，钻井过程中出现了漏失垮塌同存、井筒沉砂多、直井段易发生井斜、稳斜段井眼轨迹控制困难、摩阻大、扭方位托压严重、钻头进尺少、机械钻速低、井筒压力复杂和水平段井眼轨迹调整频繁等问题，其原因是导管未封住易垮塌地层、采用清水钻进大尺寸井眼井段长、地层倾角复杂、稳斜段长、扭方位段井斜角大、常规钻头适应性差、地层承压能力低、气显示活跃、钻井液密度高、油基堵漏材料少和地质导向困难。

页岩气钻井技术(上)

页岩气钻井技术(上)
科学钻探 永无止境
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。
科学钻探 永无止境
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
科学钻探 永无止境
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
科学钻探 永无止境
一、页 岩 气 基 本 情 况 页

页岩气水平井压裂

1、承担集团公司先导项目3项 《中原油区水平井分段压裂技术先导试验》 《高温压裂液现场快速混配技术先导试验》 《白云质泥岩缝洞型油藏酸化压裂改造技术先导试验》 2、承担油田科研项目3项 《页岩气压裂工艺技术调研》 《非常规储层压裂地面施工配套技术研究 》 《连续油管修井工具及工艺的研究与应用》 3、参与制定中石化非常规企业标准4项 《非常规油气井压裂设计规范》 《非常规油气井压裂施工设备配套推荐做法》 《非常规油气井压裂液配置和返排液回收处理推荐做法》 《非常规油气井压后排采推荐做法》
供液泵及供液低压汇管
供液泵：800m3/h/台 供液汇管：满足日常10-16m³ /min
施工排量，最大能达到 20m³ /min
（一）、压裂装备配套
200方加砂装置 1套/2具 施工能力：3m3/min/具
（二）、页岩气压裂技术进展
中原油田井下是国内最早进入非常规页岩气压裂市场施 工的专业化施工队伍，并开展了多项非常规页岩气压裂技 术研究。
平均铺砂浓度 (kg/m2)
5.68
支撑裂缝总高(m) 最大裂缝宽度 (cm) 平均裂缝宽度 (cm)
18-20 1.22-2.22 0.64-0.82
水平井模型建立
（二）、页岩气压裂技术进展
广泛应用在非常规页岩气水平井小型压裂测试分析，求 取地层压力、渗透率等，修正压裂施工参数.
SIVol
C
Q
E
HS360混砂车
技术参数：
生产厂商：石油四机厂 最大起升重量：12吨
（一）、压裂装备配套
CSGT-480 压裂液混配车
配液流量：3.0-7.0 m3/min 配液浓度：0.2%-0.8%（粉水重量 比） 配比精度：±2% 撬装缓冲罐容积：20m3，缓冲罐用 于延长压裂液的水合时间,增加粘 度。

涪陵页岩气田水平井组优快钻井技术

涪陵页岩气田水平井组优快钻井技术
张金成
【期刊名称】《探矿工程-岩土钻掘工程》
【年(卷),期】2016(043)007
【摘要】涪陵页岩气田是我国第一个投入商业化开发的国家级页岩气示范区,与北美相比,涪陵地区地表条件、地质条件和页岩气储层特征更加复杂、储层埋藏更深,
开发初期钻井机械钻速低、钻井周期长、成本高.为此开展了涪陵页岩气田水平井
组优快钻井技术研究,形成了集水平井组钻井工程优化设计、水平井优快钻井技术、国产低成本油基钻井液、满足大型压裂要求的长水平段水平井固井技术、山地特点"井工厂"钻井技术以及绿色环保钻井技术为核心的页岩气水平井组优快钻井技术体系.在涪陵页岩气田推广应用了290口井,完井256口,平均单井机械钻速提高了182%,平均单井钻井周期缩短了55%,平均单井钻井成本降低了34%.为涪陵页岩气田年50亿m3一期产能建设的顺利完成提供了强有力的技术支撑,对我国页岩气规模开发提供了重要的借鉴和引领作用.
【总页数】8页(P1-8)
【作者】张金成
【作者单位】中国石化石油工程技术研究院,北京100101
【正文语种】中文
【中图分类】P634;TE243
【相关文献】
1.页岩气水平井快速地质导向技术研究——以涪陵页岩气田平桥、江东区块中深层为例 [J], 王振兴;叶应贵;廖如刚;赵红燕
2.涪陵平桥与江东区块页岩气水平井优快钻井技术 [J], 杨海平
3.“涪陵页岩气田水平井组优快钻井技术研究与工业化应用”科技成果达国际先进水平 [J],
4.涪陵页岩气田江东区块优快钻井技术研究与应用 [J], 黄迪箫笙
5.涪陵平桥与江东区块页岩气水平井优快钻井技术 [J], 杨海平;
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涪陵页岩气水平井钻井液防渗漏技术


ｄ ｉ ｓ ｐ ｌ ａ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｈ ｏ ｒ ｉ ｚ ｏ ｎ ｔ ａ ｌ ｗｅ ｌ ｌ ｓ ． Ｅａ ｒ ｌ ｙ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ａ ｎ ｔ ｉ ｌ ｅ ａ ｋ ａ ｇ ｅ ｏ ｉ ｌ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｌ ｆ ｕｉ ｄ ｆ ｏ ｒ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ Ｆ ｕ ｌ ｉ ｎ ｇ
ｓ ｌ ｏ ｕ ｇ ｈ ｉ ｎ ｇ，ｌ ｕ ｂ ｒ ｉ ｃ ｉ ｔ ｙ ａ ｎ ｄ ａ ｎ ｔ ｉ ｃ ａ ｒ ｄ ｃ ａ ｐａ ｃ ｉ ｔ ｙ ａ ｌ ｌ ｍｅ ｅ ｔ ｔ ｈｅ ｃ ｏ ｎｓ ｔ ｒ ｕｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎｔ ｓ ｏ ｆ ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｄ ｉ ｓ ｐｌ ａ ｃ油 高 等 专 科 学 校 学 报
Ｊ ｏ ｕｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｃｈｅ ｎ ｇ ｄ ｅ Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ Ｃｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ
第 １ ７卷 第 １期 ，２ ０ １ ５年 ２月
Ｖｏ １ ． １ ７， Ｎｏ ． １， Ｆ ｅ ｂ ．２ ０１ ５
ＴＡＮ ｘｉ — ｓ ｈ ｕ ｏ
（ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ Ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ ｖ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ Ｇ ｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ，Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｎ Ｏ ｉ ｌ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ， Ｓ Ｉ ＮＯ Ｐ Ｅ Ｃ，Ｑ ｉ ａ ｕ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ４ ３ ３ １ ２ ４，Ｈｕ ｂ ｅ ｉ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
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涪陵页岩气田两项科技成果达国际先进水平

涪陵页岩气田两项科技成果达国际先进水平
天工
【期刊名称】《天然气工业》
【年(卷),期】2016(36)4
【摘要】四川盆地涪陵页岩气田的＂涪陵页岩气层地震与评价技术研究＂＂涪陵页岩气田水平井组优快钻井技术研究与应用＂两项科技成果于2016年4月初通过重庆市级鉴定,鉴定意见认为上述成果均达到国际先进水平。

据悉,＂涪陵页岩气田水平井组优快钻井技术研究与应用＂项目于2011年1月开始进行基础理论及室内试验研究,2015年全面展开应用,并形成技术体系。

【总页数】1页(P72-72)
【关键词】页岩气;钻井技术;油基钻井液;评价技术研究;鉴定意见;井组;科技成果;水平井开发;室内试验研究;大型油气田
【作者】天工
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】TE243
【相关文献】
1.涪陵页岩气田勘探开发进展——2013年启动涪陵页岩气田勘探开发试验,3年建成50亿m3页岩气产能,实现我国页岩气规模化商业开发 [J], 蔡勋育;周德华
2.重庆涪陵页岩气田两项科技成果达国际先进水平 [J], 央广网
3.重庆涪陵页岩气田两项科技成果达国际先进水平 [J], ;
4.“涪陵页岩气田水平井组优快钻井技术研究与工业化应用”科技成果达国际先进水平 [J],
5.ZGL神鹰三项产品通过科技成果和新产品鉴定一项达国际先进水平,两项达国内领先水平 [J], 夏文静;刘燕
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性强，钻头损坏严重，采用空气钻井大大提高了机 械钻速。二开选用 311. 2 mm 牙轮钻头 8 只， PDC 钻头 4 只， 空气锤 1 只； 三开水平段选用 215. 9 mm 进口 PDC 钻头 2 只进行复合钻进，提高了机械 示。
0
引
言
同时也验证了水平井技术在开发页岩气方面的适用 ［1 ］ 性 。该井在钻探过程中面临地质不确定因素多 、 地层可钻性差、 页岩层易坍塌、 井身质量要求高、 机械钻速低、固井难度大等难题。施工中合理选用 配套技术，系统优化工程设计，最终成功钻达目的 层，为涪陵区块水平井钻探提供了依据 。
涪页 HF － 1 井是中国石油化工集团公司部署 在四川盆地的第 1 口页岩气预探水平井，以页岩气 勘探的有利层系下侏罗统自流井组大安寨段页岩层 为目的层，成功钻遇 1 130. 75 m 页岩气油气显示，
表1 Table 1
开次 导管 1 2 3
涪页 HF － 1 井井区位于川东南涪陵区块的东 北部，构造上位于川东弧形高陡褶皱带上 ，属于万 县复向斜焦石坝苟家场黄泥塘斜列背斜带中的拔 山寺向斜，受龙门山、齐岳山断裂的影响，构造呈 北东向延伸。涪页 HF － 1 井自上而下钻遇遂宁组、 沙溪庙组、凉高山组、自流井组大安寨段。 大安寨段储层主要为浅湖半深湖相沉积， 呈 页岩、灰岩、砂岩不等厚频繁互层状，其中页岩为 主要储集岩。 页岩粘土矿物质量分数为 42. 0% ～ 68. 2% 。 碎 屑 矿 物 以 石 英 为 主， 质 量 分 数 为 22. 4% ～ 42. 0% ，其次为方解石和斜长石， 质量分 数分别为 3. 0% ～ 20. 5% 和 4. 0% 左右， 另有少量 白云石、黄铁矿和赤铁矿等。大安寨段岩石力学参 数： 上部、下部灰岩泊松比为 0. 27 ～ 0. 37 ， 平均 0. 33 ，弹性模量为 51 ～ 81 GPa， 平均 70 GPa； 中 部泥页岩泊松比为 0. 21 ～ 0. 38 ， 平均 0. 30 ， 弹性 模量 18 ～ 46 GPa，平均 30 GPa。
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油
机
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CHINA PETＲOLEUM MACHINEＲY
前沿技术
涪页 HF － 1 页岩气水平井钻井关键技术
马庆涛
1
*
葛鹏飞
1
王晓宇
2
贾江鸿
1
( 1. 中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院
2. 中国石油大学 ( 北京) 石油工程学院)
摘要： 涪页 HF － 1 井是一口页岩气预探水平井，在钻井过程中面临地质不确定因素多 、 地层 可钻性差、页岩层易坍塌、井身质量难以控制、 机械钻速低及固井难度大等难题。 实际施工中综 合应用空气锤钻井、油基钻井液和漂浮下套管技术， 并在水平段优选钻头和钻具组合， 最终成功 钻达目的层。介绍了该井的井身结构和井眼轨迹设计 ， 详细描述了空气锤钻井和漂浮下套管技术 的应用过程，并对钻头的优选和油基钻井液的使用做了分析说明 ， 为涪陵区块页岩气大规模勘探 开发提供了指导和借鉴。 关键词： 页岩气； 水平井； 井壁稳定； 空气锤钻井； 油基钻井液； 涪页 HF － 1 井 中图分类号： TE243 文献标识码： B doi： 10. 3969 / j. issn. 1001 － 4578. 2013. 08. 027
problems，such as many indeterminate geologic factors，poor formation drillability，collapsibility of shale layer， difficulty in control of wellbore quality， low rate of penetration ( ＲOP) and great difficulty in cementing. In practical construction，comprehensive use of air hammer，oil base drilling fluid and float casing running technology was made. Drilling bit and drill assembly were optimized at horizontal section. Finally，the target layer was reached successfully. The design of wellbore structure and hole trajectory was introduced in the paper. The application process of air hammer drilling and float casing running technology were described in detail. The optimization of drilling bit and use of oil base drilling fluid were analyzed and discussed. The study can serve as a guide and reference to the largescale exploration and development of shale gas in Fuling Block. Key words: shale gas; horizontal well; well wall stability; air hammer drilling; oil base drilling fluid; Well HF － 1 of Fuye 展示了自流井组大安寨段良好的页岩气资源潜力 ，
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马庆涛等: 涪页 HF － 1 页岩气水平井钻井关键技术
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岩层垮塌的风险，因此需要优选高性能钻头。 （ 4 ） 固井难度大。 水平段较长， 且井身质量 难以保证，下套管摩阻大，难以下到预定深度，套 管居中度不够； 油基钻井液造成井壁及套管清洗困 难，影响胶结质量和顶替效果； 页岩气层分段压裂 对固井胶结质量和水泥石的弹性 、韧性及耐久性提 出了更高的要求。
3
施工难点分析
性差，对钻井液性能提出较高要求。 （ 2 ） 摩阻扭矩大。 涪页 HF － 1 井水平段超过 1 100 m，钻具与井壁的轴向摩擦和径向摩擦加大 了起下钻阻力和扭矩，加之下部泥页岩层易坍塌掉 ［4 ］ 块，更加剧了钻具与井壁的摩擦 。 （ 3 ） 机械钻速低。上部砂岩地层石英含量高， 且胶结致密、硬度大、研磨性强，可钻性差，影响 机械钻速。 机械钻速低会影响下部页岩层井壁稳 定，页岩层存在坍塌周期，钻速慢会增加水平段页
Design table of hole trajectory of Well HF － 1
垂深 / m 0. 00 1 956. 31 2 135. 13 2 238. 95 2 241. 00 2 259. 00 2 259. 66 水平位移 / m 0. 00 0. 00 63. 14 250. 05 280. 07 1 380. 18 1 414. 99 南北 / m 0. 00 0. 00 － 57. 30 － 226. 79 － 254. 00 － 1 251. 00 － 1 282. 59 东西 / m 0. 00 0. 00 26. 54 105. 30 118. 00 583. 00 597. 63 每百米造 斜率 / （ ° ） 0. 00 0. 00 20. 12 20. 12 20. 12 0. 00 0. 00 工具面 / （ °） 0. 00 155. 15 0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 A B 造斜点 备注
* 基金项目： 中石化集团公司重点科技项目 “非常规油气藏长水平段水平井钻完井技术研究” （ 201202109 ） 。
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地质概况
见的因素较多，实钻地质情况可能与预计有一定差 别，存在易漏、易塌等复杂情况。确定井身结构时 应充分考虑地层和压力的变化，套管程序的选择须 为各开次钻井安全留有余地。页岩气水平井后期要 进行压裂施工，井身结构应考虑到完井压裂管柱的 ［2 ］ 结构特点和工艺要求 。 本井水平位移较长， 合 理的井身结构可以降低钻具摩阻和扭矩 ，有利于水 ［3 ］ 平段的有效延伸 。 综合考虑上述要求， 根据待钻井的地层特点、 压力预测及相邻构造已钻井的实钻井身结构 ，确定 涪页 HF － 1 井井身结构，如表 1 所示。
表3 Table 3 涪页 HF － 1 井分段机械钻速 Table of staged ＲOP in Well HF － 1
一开 二开 696. 00 ～ 2334. 12 2 717. 88 690. 50 2. 69 三开 全井
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关键技术应用及效果分析
项目 井段 / m 进尺 / m 纯钻时间 / h 机械钻速 / （ m· h － 1 ）
Ge Pengfei1
Wang Xiaoyu2
Jia Jianghong1
2. School of Petroleum Engi-
( 1. Ｒesearch Institute of Drilling Technology， SINOPEC Shengli Petroleum Engineering Company
通过对比不同造斜点、不同造斜率的几种轨迹 设计，结合涪页 HF － 1 井地 层 特 点 和 钻 探 要 求， 确定井 身 剖 面 采 用 “直增平” 单 增 井 眼 轨 迹 剖 面。设计造斜点 1 956. 31 m， A 靶点进入水平段， 水平段长 1 135. 1 m，如表 2 所示。
涪页 HF － 1 井井眼轨迹
导管
406. 4 /444. 5 311. 2 215. 9