美国页岩气勘探开发关键技术
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Science &Technology Vision 科技视界目前,随着勘探和开发等方面的技术进步,人们越来越多的认识到非常规气的勘探价值,全世界已进入常规油气与非常规油气并重发展的时代。
而页岩气作为一种非常规油气资源,具有分布广泛、资源量大、生产寿命长、产量稳定等特点,使得页岩气在世界油气可采资源量中所占的比例越来越大,日益引起各方专家学者的重视和研究。
从全球不可再生能源的现状分析表明,页岩气将成为最具价值的非常规天然气资源之一。
页岩气具有如下特点:(1)自生自储。
页岩气是指发育于暗色泥页岩或炭质泥页岩中,以吸附状态或游离状态为主要存在方式的天然气聚集。
页岩气具自生自储的特点。
与气藏不同,页岩即可作为产出天然气的源岩,也可作为储层或盖层来储存或保存天然气。
因此,高TOC 的页岩、泥岩等常作为页岩气源岩及储层。
(2)潜力巨大。
2006年美国页岩气产量达205亿立方米,页岩气已成为到致密砂岩气和煤层气之后的重要非常规油气。
21世纪初期,在我们国家很多地方,也发现很多与美国含气页岩特征相似的烃源岩条件,具有分布厚度大,有机质含量丰富且演化程度高、生烃强度高等特点,对页岩气成藏及页岩气的勘探开发具有良好的基础条件,开拓我国页岩气勘探的新领域。
(3)资源丰富。
经估算,我国页岩气可采资源量约为442×1012m 3。
页岩气在我国多个油气盆地均有发现,在我国广泛分布的海相、海陆交互相页岩及陆相地层均有分布。
我国的页岩在各个地质历史时期都有广泛发育,既有古生界的海相页岩,也有中、新生界的陆相页岩,在油气、煤炭勘探中,在油气盆地及盆地外的沉积地层中发现多处页岩气显示。
因此我国页岩气资源勘探开发前景很好,具有加快勘探开发的巨大资源基础。
1国内外相关技术现状及发展趋势最早研究页岩气的国家是美国,目前,美国已发现丰富的页岩气资源,拥有全世界最领先的勘探开发技术,而且取得了丰富的成果,并已全速进入到页岩气商业开发的快速发展阶段。
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。
国内外页岩油钻井工程关键技术调研报告世界石油工业正在从常规油气向非常规油气跨越。
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,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。
致密油(页岩油)的商业化突破具,有三大战略意义:①延长石油工业生命周期,突破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。
2005年-2010年北美在Barnett、Haynesville、Marcellus、Eagle ford等主要页岩气盆地开始大规模勘探开发,引发了一场页岩气技术革命,让美国天然气年产量重上6000亿方以上。
2010年将页岩气开发技术规模应用到致密油开发,比较典型的是Bakken页岩油:普遍采用超长水平井开发(水平井段长度达3000米左右),2016年巴肯致密油年产量超过3000万吨。
2014年下半年国际原油价格出现暴跌,并持续低位运行。
油公司和油服公司共同致力于“提高单井产量和降低建井成本”,引发了北美页岩油气的第二次革命。
图1-1 北美地区页岩油气产区目前,国内页岩油开发已经起步,并且取得一定的进展,但在理论技术革新和钻探技术换代上,依然处于摸索阶段,并未形成成熟的钻探配套技术。
(1)国外技术现状国外致密油的开发技术的最高水平,应属北美地区。
水平井钻井及多级压裂技术广泛应用促使北美形成致密油、页岩气比翼齐飞的局面,油气产量突飞猛进。
然而,随着经济发展的减缓,美国天然气价格持续低迷,越来越多的公司发现干气业务已难以维系公司盈利的需求。
2008 年以后,页岩气开发技术在致密油开发中的应用也取得了成功。
作业公司发现,从事致密油甚至湿气生产能够获得更高的收益。
鉴于此,越来越多的北美作业公司开始削减页岩气业务,将更多的资金和精力投入富含液态烃的致密区带。
国内外钻完井技术新进展一、本文概述随着全球能源需求的日益增长,石油和天然气等能源资源的勘探与开发显得尤为重要。
钻井技术是石油天然气勘探开发过程中的核心技术之一,其技术水平的高低直接影响到勘探开发的成功与否。
近年来,随着科技的不断进步,国内外钻完井技术也取得了显著的新进展。
本文旨在概述这些技术进展,包括新型钻井设备、钻井液技术、完井技术等方面的创新与应用,分析其对提高钻井效率、降低开发成本、提升油气采收率等方面的作用。
本文还将探讨未来钻完井技术的发展趋势和挑战,以期为相关领域的科技人员和管理者提供参考和借鉴。
二、国内钻完井技术新进展近年来,随着国内石油天然气勘探开发力度的不断加大,我国钻完井技术也取得了显著的新进展。
这些进步不仅体现在技术创新和装备升级上,更体现在提高钻井效率、降低开发成本以及保障生产安全等多个方面。
在钻井技术方面,国内已经成功研发并应用了多项新技术,如旋转导向钻井技术、水力喷射钻井技术、三维地震导向钻井技术等。
这些技术的应用大大提高了钻井速度和精度,减少了钻井事故的发生率,同时也为复杂地质条件下的油气勘探开发提供了新的解决方案。
在完井技术方面,国内同样取得了显著成果。
例如,随着水平井、大位移井等复杂井型的大量应用,国内已经成功开发出多种完井工艺和工具,如套管开窗侧钻完井技术、水力压裂完井技术等。
这些技术的应用不仅提高了完井质量,也有效降低了完井成本,为油气田的高效开发提供了有力保障。
在钻井液和完井液技术方面,国内也取得了重要突破。
通过不断研究和探索,国内已经成功开发出多种新型钻井液和完井液体系,如环保型钻井液、高性能完井液等。
这些新型钻井液和完井液的应用不仅提高了钻井和完井效率,也有效保护了油气田的环境,实现了绿色、环保、高效的开发目标。
国内钻完井技术的新进展为油气勘探开发提供了强有力的技术支持和保障。
未来,随着技术的不断创新和进步,相信国内钻完井技术将取得更加显著的成果,为我国的石油天然气工业发展贡献更大的力量。
石油化工行业油气勘探与生产智能化方案第1章油气勘探与生产智能化概述 (3)1.1 智能化技术发展背景 (3)1.2 油气勘探与生产智能化意义 (3)1.3 国内外智能化技术应用现状 (4)第2章油气勘探数据处理与分析 (4)2.1 数据采集与预处理 (4)2.1.1 数据采集 (4)2.1.2 预处理 (4)2.2 地震数据处理与解释 (5)2.2.1 数据处理 (5)2.2.2 数据解释 (5)2.3 非地震数据处理与分析 (5)2.3.1 钻井数据 (5)2.3.2 地质数据 (5)2.4 数据融合与综合解释 (6)2.4.1 数据融合 (6)2.4.2 综合解释 (6)第3章地质建模与地质勘探 (6)3.1 地质建模方法与原理 (6)3.1.1 地质建模方法 (6)3.1.2 地质建模原理 (7)3.2 勘探目标评价与优选 (7)3.2.1 勘探目标评价方法 (7)3.2.2 勘探目标优选方法 (7)3.3 勘探策略与决策支持 (8)3.3.1 勘探策略 (8)3.3.2 决策支持 (8)第4章钻井工程智能化 (8)4.1 钻井参数监测与优化 (8)4.1.1 钻井数据采集与传输 (8)4.1.2 钻井参数优化 (8)4.2 钻井设计与模拟 (9)4.2.1 钻井工程设计 (9)4.2.2 钻井过程模拟 (9)4.3 钻井风险管理与预警 (9)4.3.1 钻井风险识别 (9)4.3.2 钻井风险评估 (9)4.3.3 钻井风险管理与预警 (9)4.3.4 钻井风险控制与优化 (9)第5章油气藏工程智能化 (9)5.1 油气藏描述与评价 (9)5.1.2 油气藏特征分析 (10)5.1.3 油气藏评价 (10)5.2 油气藏模拟与预测 (10)5.2.1 油气藏数值模拟 (10)5.2.2 油气藏动态预测 (10)5.2.3 油气藏风险评估 (10)5.3 油气藏开发策略与优化 (10)5.3.1 开发策略制定 (10)5.3.2 开发参数优化 (10)5.3.3 生产管理与调整 (10)第6章生产优化与智能调控 (11)6.1 生产数据分析与处理 (11)6.1.1 数据采集与预处理 (11)6.1.2 生产数据分析方法 (11)6.2 生产优化方法与策略 (11)6.2.1 优化算法概述 (11)6.2.2 生产优化策略 (11)6.3 智能调控系统设计与实现 (11)6.3.1 系统架构设计 (11)6.3.2 关键技术与算法实现 (11)6.3.3 系统集成与测试 (11)6.3.4 案例分析 (11)第7章设备状态监测与故障诊断 (12)7.1 设备状态监测技术 (12)7.1.1 传感器技术 (12)7.1.2 数据采集与传输 (12)7.1.3 数据预处理 (12)7.2 故障诊断与预测方法 (12)7.2.1 信号处理方法 (12)7.2.2 机器学习与深度学习方法 (12)7.2.3 模型评估与优化 (12)7.3 设备维护策略与智能决策 (12)7.3.1 设备维护策略 (13)7.3.2 智能决策支持系统 (13)7.3.3 设备维护管理平台 (13)第8章油气田安全生产与应急管理 (13)8.1 安全生产监测与预警 (13)8.1.1 监测系统构建 (13)8.1.2 预警模型与方法 (13)8.1.3 预警信息发布与处理 (13)8.2 油气田应急管理与救援 (13)8.2.1 应急预案制定 (13)8.2.2 应急资源与队伍建设 (13)8.3 安全生产智能化体系建设 (14)8.3.1 智能监测与预警 (14)8.3.2 智能应急决策与救援 (14)8.3.3 智能安全管理体系 (14)8.3.4 信息安全与保障 (14)第9章智能化技术应用案例分析 (14)9.1 国内外典型智能化项目案例 (14)9.1.1 国内案例 (14)9.1.2 国外案例 (14)9.2 智能化技术在实际生产中的应用效果 (15)9.2.1 提高勘探成功率 (15)9.2.2 提高生产效率 (15)9.2.3 提高生产安全性 (15)9.2.4 降低生产成本 (15)9.3 智能化技术未来发展趋势 (15)第10章油气勘探与生产智能化实施策略 (15)10.1 智能化项目规划与实施步骤 (16)10.1.1 项目规划 (16)10.1.2 实施步骤 (16)10.2 技术创新与人才培养 (16)10.2.1 技术创新 (16)10.2.2 人才培养 (16)10.3 政策支持与产业协同发展 (16)10.3.1 政策支持 (16)10.3.2 产业协同发展 (16)第1章油气勘探与生产智能化概述1.1 智能化技术发展背景信息技术的飞速发展,大数据、云计算、物联网、人工智能等先进技术在各行业中的应用日益广泛。
【技术】美国页岩气勘探开发关键技术 文/黎红胜 汪海阁 纪国栋 温慧芸 中国石油集团钻井工程技术研究院 中国石油勘探开发研究院 中国石油大学 引言 美国页岩气资源量达16. 9 万亿m3,可开采资源量7. 47 万亿m3。至20 世纪90 年代末,美国页岩气产量一直徘徊在( 30 ~ 50) 亿m3 /a。2000 年新技术的应用及推广,使得页岩气产量迅速增长。2005 年进入大规模勘探开发,成功开发了沃思堡等5 个盆地的页岩气田,产量以100 亿m3 /a 的速度增长。2008 年产量达到600 亿m3,占美国天然气总产量的8%,相当于中国石油当年天然气总产量,目前则已占到天然气总产量的13% ~ 15%。截至2008 年底,美国累计生产页岩气3 316 亿m3。预计2015 年美国页岩气产量将达到2 800 亿m3。自2009 年以来,北美的页岩气开发发生了革命性的变化,目前美国已取代俄罗斯成为世界最大的天然气生产国,实现了自给自足并能连续开采上百年。美国页岩气快速发展是技术进步、需求推动和政策支持等多种因素合力作用的结果。从技术进步角度来看,则主要得益于以下几方面的关键技术:前期的页岩气藏分析、地层评价、岩石力学分析、后期的钻完井技术以及压裂增产技术。 1 美国页岩气藏特点分析 美国页岩气藏具有典型的衰竭特点,初始产量高,前3 年急剧下降,随后在很长的时间里保持稳产并有所下降,生产寿命可达25 a 以上。美国页岩气资源丰富,致密页岩分布范围广,有效厚度大,有机质丰富,含气量大,裂缝系统发育,原始地质储量丰富,岩石埋深和粘度含量相对较低,有利于实施水力压裂,规模生产效果比较好。美国已经将具有合适页岩气类型、有机质含量、成熟度、孔隙度、渗透率、含气饱和度以及裂缝发育等综合条件的页岩作为开采目标。 2 地层评价 页岩气藏评价是一套综合的石油物理方法,主要是通过结合对页岩岩样的地球化学分析以及对测井资料的详细评价结果来完成。主要目的是为了确定岩样是否含有丰富的有机质,以及是否可以形成碳氢化合物。 成功页岩气藏产生的因素可以概括为“五高、二低、一体”,即: 高孔隙度,高基质渗透率,高有机质含量和成熟度,高的水力压裂裂缝接触范围; 低岩石敏感性,低压裂后颗粒产出; 大范围的均质连续岩体。通过分析岩心和测井资料,地质学家可以评价井筒范围的非均质性。通过对岩屑进行岩石力学分析可以确定页岩类型,再结合多井TOC 测量数据和测井分析,能够对盆地中储层潜力进行初步评估。许多地球化学实验室都采用法国石油研究院开发的程序化热解技术来描述有机物的丰富程度。也可以通过镜质体反射率鉴定样品的热成熟度。由于形成气窗的温度范围要比形成油窗的温度范围大,所以气的热成熟度Ro值要大于油的Ro值。成熟度值高( Ro > 1. 5%) 表示干气占主导地位,成熟度值中等( 1. 1% < Ro < 1. 5%) 表示在该范围内的低端,气有不断向油转化的趋势。在0. 8% < Ro < 1. 1% 范围内能够发现湿气。Ro值低( 0. 6% < Ro < 0. 8%) 时油占主导地位,而Ro <0. 6%时干酪根发育不成熟。常见的成熟度指标有基于显微镜测量的孢子颜色热变指数和热解温度评估。通过测井可以对页岩的其他性质进行评价,一般情况下含气页岩测井结果与普通页岩相比,含气页岩具有自然伽马高、电阻率大、地层体积密度和光电效应低等特征。通过测井资料还可以确定页岩中复杂的矿物组分以及源岩空间内的游离气体积,确定页岩中有机碳含量并计算吸附气的含量。 通过地层评价可以得出页岩的测井资料、岩性和矿物解释以及流体评估综合数据,这些可以帮助确定天然气地质储量以及根据矿物组成和渗透率确定射孔位置; 同时,解释得到的矿物组成和孔隙度资料有助于确定在何处钻分支井; 通过矿物可以识别页岩中的石英、方解石或白云石,这些矿物增加了地层的脆性,可以改善水平井造缝。 3 岩石机械特性地质力学 分析页岩的机械特性主要是为钻井和压裂服务。通过力学分析可以找出页岩地层中最适合造缝的地方。贝克休斯的GMI 针对全球大概200 个致密/页岩气地层建立了地质力学模型。开发地质力学模型是为了了解井筒稳定性和防止钻井过程中存在各种不稳定性。在这里不稳定性是指引起井眼扩大的井筒周围地层的机械( 压缩) 失效,导致井眼坍塌、过量岩屑和水力参数变化等。影响井眼稳定性的因素主要有优化钻井液密度,井身轨迹,弱层理,随着时间的变化流体渗入页岩,以及流体与页岩反应。通过地质力学模型可以分析岩石的各向应力,找出射孔的最佳位置,适于造缝。裂缝高度主要由纵向的最小主应力差( Δσh) 控制; 在应力一定的情况下裂缝宽度主要受杨氏模量E 控制。最小水平主应力( σh) 作用在水力裂缝并使其闭合,它垂直于水力裂缝。岩石力学模型中有3 个互相垂直大小不等的主应力: 垂直主应力(σv)、最大水平主应力(σH) 和最小水平主应力(σh) ;三者关系为σv >σH>σh。杨氏模量E 为轴向应力与轴向应变之比,应变为长度变化量与初始长度之比。泊松比= 横向应变/轴向应变,轴向应变= 长度变化量/初始长度,横向应变= 宽度变化量/初始宽度。通过单轴抗压强度测试可以得出应力与应变的关系。通常情况下人们对于岩石应力一般采用各向同性应力公式,但实际上各向异性对岩石的力学性质和应力都有影响。 综上所述,岩石的各向异性和构造应力均会对岩石的应力产生影响,这时就不能单纯地把页岩当作各向同性来计算,而要考虑各向异性和构造应力。即使这样,也必须同实测数据进行校核。通过岩石的力学分析,找出影响地应力的因素、各向异性、杨氏模量、泊松比和地质作用等,将其与实测数据进行校正,可以找出裂缝的最佳位置,为钻井和完井射孔提供依据。 4 钻完井技术 由于页岩气处于低渗低孔的裂缝储层中,通常以游离态和吸附态为主,为了较快地将其产出,增加产量通常采用水平井技术。可以说正是水平井技术的应用使得美国页岩气得到较快发展。从Barnett页岩的实际钻井经验表明,从水平井中获得的估计最终采收率大约是直井的3 倍,而费用只相当于直井的2 倍。页岩气水平井钻井过程中,前期的地层评价对于选择水平井定向的位置非常重要,水平井要选在有机质与硅质丰富、裂缝发育程度高的页岩区。通过岩石力学分析,钻井要沿着与最大水平主应力方向垂直的方向上钻井,因为最大水平主应力与裂缝方向垂直,这样就可以使水平段尽可能多地与裂缝接触,在压裂的过程中提高页岩气采收率。 页岩气水平井钻井是一项综合技术,需要与测井、油藏等学科结合起来。在钻井过程中,FMI 全井眼微电阻率扫描成像测井显示出水平井钻遇的裂缝和层理特征。钻井诱发的裂缝沿着钻井轨迹顶部和底部,沿应力最高的井筒侧面终止。MWD 在钻井过程中提供井斜角和方位角信息; LWD 随钻测井实时获得所钻地层岩性和岩石中流体的状况;SWD 随钻地震提供钻头前方待钻地层岩石类型、岩石孔隙度、孔隙压力与其他声学敏感的岩石参数; 通过三维地震解释技术能够更好地设计水平井井眼轨迹,钻遇更多的产层; 采用GST 地质导向技术,根据随钻测量和随钻地质评价测井数据,控制井眼轨迹,使钻头始终沿油层钻进,自动避开地层和地层流体界面。水平井钻井在定向的时候由于扭矩高、摩阻大钻压高,造斜十分困难,通常采用旋转导向技术。美国威德福公司的带有膨胀封隔器的造斜器巧妙地解决了这个问题。钻页岩气表层的过程中,为了提高钻速,节省时间和成本,通常采用套管钻井和Supper 钻机钻表层。通过岩石力学分析,以及页岩水化伤害机理研究,防止井壁失稳。另外,为了使页岩气开采具有规模化,通常采取加密钻井、多分支井或者丛式水平井钻井。 在页岩气完井方面,主要有尾管固井完井、裸眼尾管不固井完井以及多分支水平井完井。其中尾管固井完井是一种组合式桥塞完井,也就是用组合式桥塞分隔各段,分别进行射孔,这种方法需要坐封桥塞、射孔,然后钻开桥塞,是最好的完井方式。裸眼尾管不固井完井是采用可膨胀或机械式的裸眼封隔器以及特殊的压裂滑套,在一趟钻的过程中完成固井并进行分段压裂,适于用水平井裸眼井段压裂。多分支水平井完井则是将OHMS与分支井技术相结合的完井方式,可以是双分支式也可以是叠式双分支。 与常规钻井相比,页岩气钻井主要要实现3 个方面的要求: 第一,浅层的快速批钻钻井,即为了节省时间降低钻井成本,要实现浅层的快速钻进,往往采用表层特殊钻机实现批钻; 第二,水平段快速侧钻; 第三,在钻井过程中,要时刻了解随钻过程中的岩石储层物性,以实现水平段着陆。因此,页岩气钻完井的主要设备为表层特殊钻机; 导向工具包括旋转导向和地质导向工具; 随钻测量工具包括LWD、MWD 和EM-MWD 等。由于页岩气是低孔低渗透的非常规天然气,与常规天然气相比,主要靠压裂改造生产。与常规压裂相比,页岩气压裂需要很多的压裂液,因此压裂的主要设备为多个大型的压裂车和压裂罐,以及分段压裂时必须下入的封隔器。 表层特殊钻机是页岩气钻井必备的设备之一,其特点是体形小,十分轻便,价格低廉,在钻表层时速度很快,对于500 m 的表层每口井只用36 h。这样就可以迅速完成表层钻井,钻完第1 口井迅速转到第2 口井,第1 口井则由普通钻机接替继续钻进,钻井时间大大减少。 电磁MWD 是井底实时传输系统,与常规MWD 相比,它不受钻井时井眼流体和循环漏失物质的限制,传输信号更精确。其结构如图3 所示,主要由3 部分组成,即间接接头、着陆器接头以及发射机探测器。其中间接接头分离2 个电极天线,向地层放射电磁波。着陆器接头由卡箍接头和压力扶正器组成,后者坐落在着陆器接头卡箍上,下端连接探针,具有井眼和环空传感器的作用。发射机探测器包括发射机传到井口的电子系统、井眼压力电子数据和环空压力测试器( 井底钻井问题早期检测) 以及高分辨率数据记录的存储器模块。它采用锂电池组为井底系统提供电源。 页岩气钻井在钻水平井的过程中主要存在以下难点: 滑动钻井时间长、控制井眼轨迹和垂深的难度大、扭矩高、摩阻大和机械钻速低等。为了解决水平井侧钻的这些难题,通常采用旋转导向技术。旋转导向工具主要由模块化柔性稳定器、旋转导向转向机构以及非旋转套筒(长1. 22 m) 等3 部分组成,如图4 所示。其中非旋转套筒包括近钻头传感器( 钻头盒上方0. 94 m 处) 和独立转向臂。独立转向臂为液压式,共有3 个,具有独立电动液压模块和控制系统,通过精确控制3 个转向臂与井壁的连续作用力实现导向。非旋转套筒利用闭环控制系统每秒自动测量套筒位置,及时修正摩擦与振动引起的套筒非正常转动,确保导向矢量方向准确。旋转导向工具可以将造斜率控制在每30. 48 m ( 100 ft)10°内。 压裂用膨胀式封隔器如图5 所示,其作用是使用自动坐封裸眼封隔器将井筒封隔。封隔器间配有压裂孔,可采用液压启动或利用特定尺寸的投球法移动滑套打开压裂孔进行压裂。这种封隔器可以根据温度/压力、井眼尺寸和流体条件等量身定做,能控制其在井内的性能变化。 5 压裂技术 5. 1 清水压裂技术 清水压裂技术是指在清水中添加很少量的减阻剂、黏土稳定剂和表面活性剂作为压裂液来进行压裂的技术。清水压裂的过程如图6 所示,首先泵入“岩石酸”来清理可能被钻井液封堵的近井地带;然后进行清水压裂,将大量的带有少量粗