A水平井现状及页岩气开采技术展望20121112

1、李宗田李宗田一、一、水平井开采技术现状水平井开采技术现状国外国外国内国内中石化中石化页岩气页岩气二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水平井开采工程技术展望页岩气水平井钻井技术页岩气水平井钻井技术完井技术完井技术测井技术测井技术压裂技术压裂技术一、水平井开采技术现状一、水平井开采技术现状 作为提高油气藏采收率的的一种重要方法，1954年苏联钻成了第一口90水平井，20世纪50年代苏联共钻了43口水平井；80年代水平井钻完井技术开始工业化应用，并在世界范围内迅速发展并成熟，1990年全世界水平井总数量超过1000口，1992年增加至2500口，20002004年仅美国就完成水平井6969口，

2、近年来，随着高效动力钻具、PDC钻头、高温高压MWD/LWD、旋转导向钻井系统、近钻头测量等技术的推广应用，非常规油气资源的开发，水平井技术得到快速发展，水平井数量已超过8万口，其中美国、加拿大水平井钻井数量最多。q美国是世界上钻水平井最多的国家美国是世界上钻水平井最多的国家 自自20002000年以来，美国共钻水平井年以来，美国共钻水平井6500065000余口，余口，20112011年完成年完成1538415384口口预计预计20122012年总钻机数达到年总钻机数达到20252025台台，水平井动用钻机占，水平井动用钻机占60%60%国外水平井完成井情况国外水平井完成井情况一、一、水平井

3、开采技术现状水平井开采技术现状_ _国外国外近年来美国水平井施工数量近年来美国水平井施工数量近年来美国各井型动用钻机数量近年来美国各井型动用钻机数量q 加拿大是世界上水平井钻井比例最高的国家加拿大是世界上水平井钻井比例最高的国家 20072007年以来，水平井所占比例逐年增加，由年以来，水平井所占比例逐年增加，由14%14%增加到增加到20112011年的年的44%44%，提高了，提高了2 2倍以上。倍以上。近年来加拿大水平井完成数量占总井数比例近年来加拿大水平井完成数量占总井数比例14%14%20%20%26.50%26.50%36.56%36.56%44%44%0%10%20%30%40%

4、50%20072008200920102011一、一、水平井开采技术现状水平井开采技术现状_ _国外国外国外水平井完成井情况国外水平井完成井情况 测深最大：测深最大：12345 m（萨哈林（萨哈林OP-11井）井） 水平段最长：水平段最长： 10902.7 m（卡塔尔（卡塔尔BD-04A井）井） 水垂比最大：水垂比最大： 10.48（卡塔尔（卡塔尔BD-04A井）井） 最大垂深：最大垂深：6510 m（墨西哥湾水平井）（墨西哥湾水平井） 分支井完井级别最高：分支井完井级别最高：TAML6级级（贝克休斯公司等（贝克休斯公司等 ） 多分支井水平段总长度最大：多分支井水平段总长度最大：11342 m

5、 水平砾石充填长度：水平砾石充填长度：485 mq 创造了一系列水平井钻完井技术高指标创造了一系列水平井钻完井技术高指标一、一、水平井开采技术现状水平井开采技术现状_ _国外国外国外水平井完成井情况国外水平井完成井情况一、一、水平井开采技术现状水平井开采技术现状_ _国内国内 截止截止20112011年底我国陆上共完成水平井年底我国陆上共完成水平井87008700余口，中国石油余口，中国石油51165116口、中国口、中国石化石化36613661口；口；20112011年中国石化完成水平井年中国石化完成水平井707707口、中国石油口、中国石油10181018口。口。国内及中国石化历年水平井完

6、钻井数国内及中国石化历年水平井完钻井数q 水平井应用规模逐步扩大水平井应用规模逐步扩大国内水平井完成井情况国内水平井完成井情况18901124157511601346172581731857065563770704008001200160020002006年前2007年2008年2009年2010年2011年国内总数中国石化一、一、水平井开采技术现状水平井开采技术现状_ _国内国内国内水平井完成井情况国内水平井完成井情况 测深最大：测深最大： 7786.00 m （元坝（元坝121H井）井） 水平位移最大：水平位移最大：4355 m（庄海（庄海8Nm-H3K井）井） 水平段最长：水平段最长：3

7、462.09m3462.09m（高平（高平1 1井）井） 水垂比最大：水垂比最大：4.02（高平（高平1井）井） 垂深最深：垂深最深： 6990.82 m （元坝（元坝121H井）井） 分支数最多：分支数最多： 20分支分支（静（静52H1Z井）井） 分支井完井级别最高：分支井完井级别最高： TAML5（河（河3-支平支平1井）井） 水平砾石充填长度：水平砾石充填长度：354 mq 不断刷新了多项水平井钻完井指标不断刷新了多项水平井钻完井指标一、一、水平井开采技术现状水平井开采技术现状_ _中石化中石化中石化水平井完成井情况中石化水平井完成井情况q 水平井井数应用大幅度上升水平井井数应用大幅度

8、上升050010001500200025003000350040001 19 99 91 11 19 99 92 21 19 99 93 31 19 99 94 41 19 99 95 51 19 99 96 61 19 99 97 71 19 99 98 81 19 99 99 92 20 00 00 02 20 00 01 12 20 00 02 22 20 00 03 32 20 00 04 42 20 00 05 52 20 00 06 62 20 00 07 72 20 00 08 82 20 00 09 92 20 01 10 02 20 01 11 101002003004005

9、0060070080090010006675941031211402865612616377136111519334662841191712373124065096307701056161718782774348816923230339145657371410001555181426473364新增水平井新增水平井总井数总井数现有井数现有井数注：注：20092009年以后数据来源于采油工程数据库年以后数据来源于采油工程数据库注：数据来源于采油工程数据库注：数据来源于采油工程数据库0100200300400500600700800200520052006200620072007200820082

10、009200920102010201120110%5%10%15%20%25%30%35%40%中石化2005-2011年当年新投水平井井数及新投总井数比例中石化2005-2011年当年新投水平井井数及新投总井数比例1351172955345776377137%6%13%21%23%25%21%新新投投水水平平井井井井数数比比例例% %新投水平井井数占新投油井总井数比例一、一、水平井开采技术现状水平井开采技术现状_ _中石化中石化中石化水平井完成井情况中石化水平井完成井情况q 水平井井数应用大幅度上升水平井井数应用大幅度上升注：注：20092009年以后为采油工程数据年以后为采油工程数据020

11、0400600800100012001400160018002000220024002600280030003200199119911993199319951995199719971999199920012001200320032005200520072007200920092011201101002003004005006007008001991-2011年中石化水平井累计产量变化情况年中石化水平井累计产量变化情况21077111630315573951181651702162412963664215235052121826375383113168 241337455620790100612

12、4815441910233128543157累累计计产产油油( (万万吨吨) )年年累累产产油油（万万吨吨）年累产油量年累产油量累计产油量 累计产油量 一、一、水平井开采技术现状水平井开采技术现状_ _中石化中石化中石化水平井完成井情况中石化水平井完成井情况q 水平井产油量大幅上升水平井产油量大幅上升0.0%0.0%2.0%2.0%4.0%4.0%6.0%6.0%8.0%8.0%10.0%10.0%12.0%12.0%14.0%14.0%20052005200620062007200720082008200920092010201020112011中石化水平井占总井数、年产油量所占比例中石化水

13、平井占总井数、年产油量所占比例2.2%2.2%2.4%2.4%3.1%3.1%4.3%4.3%5.9%5.9%7.2%7.2%8.4%8.4%7.2%7.2%5.6%5.6%6.6%6.6%8.2%8.2%9.7%9.7%12.0%12.0%11.6%11.6%所占比例水平井总井数占采油井总井数比例水平井总井数占采油井总井数比例水平井年产油量占中石化年产油量比例水平井年产油量占中石化年产油量比例注：数据来源于采油工程数据库注：数据来源于采油工程数据库一、一、水平井开采技术现状水平井开采技术现状_ _中石化中石化中石化水平井完成井情况中石化水平井完成井情况q 水平井产油量大幅上升水平井产油量大幅

14、上升目前广泛应用于不同类型油气藏，非常规油气成为主要战场。目前广泛应用于不同类型油气藏，非常规油气成为主要战场。油藏油藏类型类型地层地层不整不整合合稠稠油油断断块块裂裂缝缝薄薄层层厚层厚层正韵正韵律律低低渗渗透透海海上上薄层、底薄层、底水、特超水、特超稠油油藏稠油油藏特低特低渗透渗透非常规非常规（页岩油（页岩油气）气）“八五八五”“九五九五”“十五十五”“十一五十一五”“十二五十二五”一、一、水平井开采技术现状水平井开采技术现状_ _中石化中石化中石化水平井完成井情况中石化水平井完成井情况q 水平井应用基本覆盖了所有油气藏类型水平井应用基本覆盖了所有油气藏类型“八五八五”“九五九五”“十五十五

15、”“十一五十一五”一、一、水平井开采技术现状水平井开采技术现状_ _中石化中石化q 基本覆盖了主要水平井类型基本覆盖了主要水平井类型中石化水平井完成井情况中石化水平井完成井情况q 基本覆盖了主要水平井类型基本覆盖了主要水平井类型中石化水平井完成井情况中石化水平井完成井情况1 1. .7 75 5 2 20 07 73 3. .5 5 1 11 18 86 6. .4 4 水水平平位位移移/ /垂垂直直井井深深水水平平总总位位移移( (m m) )垂垂深深( (m m) )1 1. .7 75 5 2 20 07 73 3. .5 5 1 11 18 86 6. .4 4 水水平平位位移移/ /

16、垂垂直直井井深深水水平平总总位位移移( (m m) )垂垂深深( (m m) )1 13 36 6m m1 15 51 1m m8 84 4m m1 14 45 5m m4 40 03 3米米1 13 36 6m m1 15 51 1m m8 84 4m m1 14 45 5m m4 40 03 3米米四分支总长四分支总长919m919m大位移水平井：垦东大位移水平井：垦东405-405-平平1 120042004年年国内国内陆地陆地位垂比最大位垂比最大鱼骨状分支井：鱼骨状分支井：埕北埕北26B-26B-支平支平1 1低渗透压裂水平井：高低渗透压裂水平井：高89-89-平平1 12007200

17、7年年中石化第一口中石化第一口20062006年年国内国内第一口第一口具有具有自主知识产权自主知识产权两套油层落差两套油层落差10.1m10.1m，初期日产，初期日产油油103t103t，在含水高达，在含水高达92.7%92.7%的高的高含水油藏打出了百吨水平井。含水油藏打出了百吨水平井。TAML4 TAML4 级完井，填级完井，填补了国内分支水平补了国内分支水平井技术领域的空白井技术领域的空白阶梯式水平井：临阶梯式水平井：临2-2-平平19961996年年国内国内第一口第一口分支水平井：桩分支水平井：桩1-1-支平支平1 120002000年年中石化中石化第一口第一口薄薄层层水平井：营水平井

18、：营31-31-平平2 220022002年当时世界钻遇储层年当时世界钻遇储层最薄最薄一、一、水平井开采技术现状水平井开采技术现状_ _中石化中石化q 基本覆盖了主要水平井类型基本覆盖了主要水平井类型中石化水平井完成井情况中石化水平井完成井情况一、一、水平井开采技术现状水平井开采技术现状_ _中石化中石化中石化页岩气水平井情况中石化页岩气水平井情况 部署钻探了宣页部署钻探了宣页1 1、黄页、黄页1 1、湘页、湘页1 1、彭页、彭页HF-1 HF-1 、彭页、彭页2HF2HF（正钻）（正钻）五口页岩气探井，完成黄页五口页岩气探井，完成黄页1 1、湘页、湘页1 1井、彭页井、彭页HF-1HF-1井

19、压裂测试井压裂测试一、一、水平井开采技术现状水平井开采技术现状_ _中石化中石化中石化页岩气水平井情况中石化页岩气水平井情况q 华东局华东局一、一、水平井开采技术现状水平井开采技术现状_ _中石化中石化中石化页岩气水平井情况中石化页岩气水平井情况一、一、水平井开采技术现状水平井开采技术现状_ _中石化中石化中石化页岩气水平井情况中石化页岩气水平井情况q 勘探南方：涪页勘探南方：涪页HF-1HF-1井井第一批评价井井位部署图第一批评价井井位部署图 石家场-1850-1800-1750-1700-1650-1600-1400-1900-1950-2000-1950涪陵大安寨页岩（油）气涪陵大安寨页

20、岩（油）气一期产建区第一批井位部署图一期产建区第一批井位部署图010002000 m75751920192000001921192125251921192150503383387575338338000033933925253393395050339339中 石 化 江 汉 油 田 分 公 司 勘 探 开 发 研 究 院 2 0 1 2 年 6 月 2 7 日云安18井兴隆1井福石1井兴隆101井涪页HF-1井AB涪页2-2HFBA涪页3-2HFC涪页4-2HFAB涪页8-1HFAB涪页9-2HFABA第一批实施井 （大一段）B第一批实施井 （大二段）C灰岩厚度 10-20m灰岩厚度20m-1

21、900大一顶 构造等值线一期产建区第一批 实施井台AB涪页6-2HFB井井 数：数： 6 6口；口；目目 的的 层：层： 大一亚段，大二亚段；大一亚段，大二亚段；井井 型：型： 水平井；水平井；长长 度：度： 大一大一1500m1500m、1000m1000m、 800m800m 大二大二 500m500m；方方 位：位： 垂直、斜交主应力；垂直、斜交主应力；完完 井井 方方 式：式： 裸眼、套管裸眼、套管; ;钻井液体系：钻井液体系： 油基泥浆；油基泥浆；分分 段段 方方 式：式： 裸眼滑套、套管滑套、泵送桥塞；裸眼滑套、套管滑套、泵送桥塞；措措 施施 工工 艺：艺： 分段酸压、加砂压裂；分

22、段酸压、加砂压裂；一、一、水平井开采技术现状水平井开采技术现状_ _中石化中石化中石化页岩气水平井情况中石化页岩气水平井情况q 江汉油田：江汉油田：一、一、水平井开采技术现状水平井开采技术现状国外国外国内国内中石化中石化页岩气页岩气二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水平井开采工程技术展望页岩气水平井钻井技术页岩气水平井钻井技术完井技术完井技术测井技术测井技术压裂技术压裂技术南川区块南川区块面积面积2198km2彭水区块彭水区块面积面积6837km2宣城区块宣城区块面积面积7483km2中石化页岩气主要分布情况。中石化页岩气分布中石化页岩气分布二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水

23、平井开采工程技术展望中石化页岩气特点中石化页岩气特点美国海相主要产气页岩层系和时代盆地名称阿巴拉契亚福特沃斯Palo Duro黑勇士阿科马密执安伊利诺斯页岩名称MarcellusOhio BarnettBend Floyd/NealFayetteville WoodfordAntrimNew Albany 时代中泥盆统上泥盆统下石炭统上石炭统下石炭统上石炭统晚泥盆统-下石炭统泥盆系泥盆系我国南方海相页岩气目前主要勘探层系和时代盆地或构造单元四川盆地及其周缘中扬子下扬子黔南凹陷页岩名称陡山沱组牛蹄塘组龙马溪组 水井沱组龙马溪组 荷塘组龙潭组牛蹄塘组时代震旦系下寒武统下志留统下寒武统下志留统下寒武

24、统二叠系下寒武统 地质时代老地质时代老中石化页岩气特点中石化页岩气特点二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水平井开采工程技术展望 井号： 丁山1深度(m) 时间(Ma) 柱 状 图 石 油 窗 Ro(%) N E K2 K1 J3 J2 J1 T3 P1 C2 C1 D1 S3 O2 O1 2 1 Z2 0 2000 4000 6000 80000160320480640t=0 低成熟 0.50-0.70 成熟早期 0.70-1.00 成熟晚期 1.00-1.30 高成熟 1.30-2.00 过成熟 2.00-30507090110130150170170190210230250福特沃斯

25、盆地福特沃斯盆地EastlandEastland县单井埋深史图县单井埋深史图 川东南地区丁山川东南地区丁山1井埋藏史图井埋藏史图构造复杂，保存条件差异性大构造复杂，保存条件差异性大中石化页岩气特点中石化页岩气特点二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水平井开采工程技术展望埋藏深度埋藏深度埋深1981-2591mBarnett页岩气藏中国石化埋深2000-5000m中石化页岩气特点中石化页岩气特点二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水平井开采工程技术展望复杂地表地貌条件复杂地表地貌条件美国中陆平原面积约320万km2,占美国本土面积的40%左右中国多个小陆块拼接，南方地区地表多为丘陵、

26、山地达县南充重庆内江成都乐山昭通六盘水贵阳美国页岩气美国页岩气“工厂化工厂化”生生产产昆明中国南方地貌卫片解译图中石化页岩气特点中石化页岩气特点二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水平井开采工程技术展望中国西部地区缺水中国西部地区缺水中石化页岩气特点中石化页岩气特点中石化页岩气特点中石化页岩气特点二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水平井开采工程技术展望页岩矿物的主要特征页岩矿物的主要特征地区盆地层位全岩矿物（%）粘土矿物石 英钾长石斜长石方解石白云石黄铁矿菱铁矿美国威林斯顿Bakken平均/样品数2652913MaverickEagle Ford平均/样品数7.52067Fort

27、worthBarnett平均/样品数32457853中国石化东营凹陷沙三下 亚段范围8-547-501.0-251.0-121.0-681.0-721.0-131.0-3平均/样品数25.9/7829.1/787.0/73.6/7734.1/784.4/692.5/751.7/15沙四上 亚段范围3-733-662-341.0-241-891-871.0-141.0-12平均/样品数 24/13728.7/1368.6/186.6/13229.5/1348.4/1283.1/992.0/21泌阳凹陷核三段范围27.5-3026.8-29.63.9-5.613.5-19.99.7-21.41-7

28、.93.1中石化页岩气特点中石化页岩气特点二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水平井开采工程技术展望对钻完井技术提出新的要求：对钻完井技术提出新的要求：围绕钻到优质储层，必须实现钻井轨迹的精确控制；克服井深、地应力复杂等难题，努力实现钻井安全快速钻进；考虑到提高采收率的需求，水平井多分段完井工艺需要不断突破；由于储量品位相对低，对进一步降低钻井成本提出了更高要求；水资源贫乏、环境保护要求高，对环保型钻井提出了更高要求。页岩气水平井钻井技术页岩气水平井钻井技术二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水平井开采工程技术展望直井主要目的用于试验，了解油气藏特性，获得钻井、压裂和投产经验。水平

29、井主要用于生产，可以获得更大的储层泄流面积，得到更高的天然气产量。 1、页岩气钻井工程地质环境因素描述技术、页岩气钻井工程地质环境因素描述技术2、水平井优快钻井技术、水平井优快钻井技术3、页岩井壁稳定技术、页岩井壁稳定技术4、水平井地质导向钻井技术、水平井地质导向钻井技术5、水平井钻井液技术、水平井钻井液技术6、页岩气水平井固井技术、页岩气水平井固井技术页岩气水平井钻井技术页岩气水平井钻井技术二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水平井开采工程技术展望（1 1）利用地震、测井及室内实验资料进行页岩分布、含油气性、脆性）利用地震、测井及室内实验资料进行页岩分布、含油气性、脆性矿物含量和泥页岩

30、应力分布的预测，为设计提供依据。矿物含量和泥页岩应力分布的预测，为设计提供依据。利用三维地震资料的叠前反演技术进行泥页岩脆性评价1.1.页岩气钻井工程地质环境因素描述技术页岩气钻井工程地质环境因素描述技术页岩气水平井钻井技术页岩气水平井钻井技术二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水平井开采工程技术展望（2 2）泥页岩段连续取芯为陆相泥页岩非均质性刻画与陆相页岩气地质评价）泥页岩段连续取芯为陆相泥页岩非均质性刻画与陆相页岩气地质评价提供了标准。提供了标准。罗罗6969井井227227米泥页岩段米泥页岩段1.1.页岩气钻井工程地质环境因素描述技术页岩气钻井工程地质环境因素描述技术页岩气水平井

31、钻井技术页岩气水平井钻井技术二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水平井开采工程技术展望 （3 3）开展重点地区泥页岩地层矿物组分、微观结构、岩石力学实验，建立）开展重点地区泥页岩地层矿物组分、微观结构、岩石力学实验，建立泥页岩基础参数数据库。泥页岩基础参数数据库。泥页岩地层矿物实验分析泥页岩地层矿物实验分析泥页岩强度与矿物组分的关系泥页岩强度与矿物组分的关系泥页岩地层成分示意泥页岩地层成分示意页岩气水平井钻井技术页岩气水平井钻井技术1.1.页岩气钻井工程地质环境因素描述技术页岩气钻井工程地质环境因素描述技术二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水平井开采工程技术展望2、水平井优快钻井

32、技术、水平井优快钻井技术（1 1） 通过对井身结构优化、井眼轨迹精确控制，实现水平井钻完井提通过对井身结构优化、井眼轨迹精确控制，实现水平井钻完井提速提效。速提效。129.03134.82105.1355.2954.3902040608010012014016020072008200920102011钻井周期钻井周期 (d)优化前优化后钻井周期有效缩短钻井周期有效缩短48%。 井身结构优化：三级井身结构、缩小井眼尺寸 轨迹设计及控制优化：LWD、MWD、旋转导向页岩气水平井钻井技术页岩气水平井钻井技术二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水平井开采工程技术展望几何靶区向跟踪油层的导向发展几

33、何靶区向跟踪油层的导向发展MWD+岩屑录井：岩屑录井：以气测以气测、钻时和岩屑反映地层变、钻时和岩屑反映地层变化，适合于厚层。化，适合于厚层。MWD+LWD：测量点距钻测量点距钻头头8m以外，相对可及时反以外，相对可及时反映地层变化，但无法判断映地层变化，但无法判断边界变化。边界变化。MWD+近钻头电阻率、方近钻头电阻率、方位电阻率和方位伽马等：位电阻率和方位伽马等：近钻头测量，及时反映地近钻头测量，及时反映地层变化，实现地质导向。层变化，实现地质导向。MWD+旋转导向旋转导向+近钻头近钻头电阻率、电阻率、 360度方向性边度方向性边界探测、界探测、EM-MWD：提高提高水平井钻井效率、储层评

34、水平井钻井效率、储层评价的及时性与准确性。价的及时性与准确性。20022002年前年前20062006年年20032003年年20072007年后年后6m3m2m地质靶区地质靶区效益靶区“钻头跟着油味走钻头跟着油味走”可有效开发可有效开发0.5m0.5m厚的油气层厚的油气层页岩气水平井钻井技术页岩气水平井钻井技术二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水平井开采工程技术展望（2 2）在评价储层岩石力学参数的基础上，通过优化）在评价储层岩石力学参数的基础上，通过优化PDCPDC钻头的布钻头的布齿、水力结构，大幅增加了单只齿、水力结构，大幅增加了单只PDCPDC钻头进尺及寿命。钻头进尺及寿命。E

35、M1616钻头钻头M1952C钻头钻头利用测井资料计算岩石力学参数利用测井资料计算岩石力学参数水平段单只钻头最大进尺水平段单只钻头最大进尺1400m1400m，其中，其中1212口井实现水平段一趟钻完钻。口井实现水平段一趟钻完钻。2、水平井优快钻井技术、水平井优快钻井技术页岩气水平井钻井技术页岩气水平井钻井技术二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水平井开采工程技术展望 （3 3）应用）应用“井工厂井工厂”模式，实现整体提速模式，实现整体提速20112011年完水平井平均钻井周期年完水平井平均钻井周期52.352.3天，丛式井组天，丛式井组平均钻井周期平均钻井周期47.747.7天天；20

36、112011年平均机械钻速年平均机械钻速7.34m/h7.34m/h，丛式井组，丛式井组平均机械钻速平均机械钻速8.28m/h8.28m/h。2、水平井优快钻井技术、水平井优快钻井技术246135页岩气水平井钻井技术页岩气水平井钻井技术二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水平井开采工程技术展望2、水平井优快钻井技术、水平井优快钻井技术（4 4）应用学习曲线，明确了影响提速提效主要因素，促进了水）应用学习曲线，明确了影响提速提效主要因素，促进了水平井的全程提速提效。平井的全程提速提效。2、水平井优快钻井技术、水平井优快钻井技术页岩气水平井钻井技术页岩气水平井钻井技术二、页岩气水平井开采工程

37、技术展望二、页岩气水平井开采工程技术展望（2 2）结合储层地应力分析技术，提高设计的科学性）结合储层地应力分析技术，提高设计的科学性n建立了地层孔隙压力预测新模型，提高井身结构设计的针对性；n探索井壁坍塌周期预测技术，提高页岩油气井布井方向、井眼轨道设计合理性。坍塌压力地应力剖面三压力剖面坍塌压力3、页岩井壁稳定技术、页岩井壁稳定技术页岩气水平井钻井技术页岩气水平井钻井技术二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水平井开采工程技术展望坍塌周期分析坍塌周期分析地应力分析地应力分析地质构造分析地质构造分析地层强度分析地层强度分析力、化耦合分析力、化耦合分析已钻井资料分析已钻井资料分析室内试验测试

38、室内试验测试测井资料计算测井资料计算三轴强度测试三轴强度测试动静态测试实验动静态测试实验强度弱化实验强度弱化实验泥岩渗透率测试泥岩渗透率测试泥岩膜效率测试泥岩膜效率测试层理各向异性分析层理各向异性分析井周应力分析井周应力分析井周孔隙压力分布井周孔隙压力分布已钻井井径分析已钻井井径分析区块井径扩大率分析区块井径扩大率分析3、页岩井壁稳定技术、页岩井壁稳定技术（1 1）开展页岩地层的基础物理力学研究，建立了页岩稳定性分开展页岩地层的基础物理力学研究，建立了页岩稳定性分析及风险预测模型。析及风险预测模型。页岩气水平井钻井技术页岩气水平井钻井技术二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水平井开采工程

39、技术展望 研发了适合中石化页岩油气储层的高性能钻井液体系，如白油基钻井液、柴油基钻井液、强抑制近平衡钻井液和胺基钻井液等，确保了页岩水平段井壁的稳定性。（3 3）优化钻井液体系，确保井壁的稳定性）优化钻井液体系，确保井壁的稳定性开次泌页HF1井设计密度（g/cm3）泌页HF1井实钻密度（g/cm3）坍塌压力（g/cm3）泌页2HF井设计密度（g/cm3）泌页2HF井实钻密度（g/cm3）二开1.25-1.401.26-1.351.20-1.381.25-1.551.25-1.503、页岩井壁稳定技术、页岩井壁稳定技术页岩气水平井钻井技术页岩气水平井钻井技术二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页

40、岩气水平井开采工程技术展望一开：井眼：444.5mm86m套管：339.7mm84m二开：井眼：311.15mm2202m套管：244.5mm2198m龙马溪组，井斜：45左右一开：井眼：444.5mm86.16m套管：339.7mm82.16m二开：井眼：311.15mm893.78m套管：244.5mm889.78m韩家店组优化前优化前-彭页彭页HF1优化后优化后-彭页彭页HF2（4 4）利用井壁力学稳定性分析方法，优化了井身结构，有效封隔了）利用井壁力学稳定性分析方法，优化了井身结构，有效封隔了易坍塌、漏失的地层，部分解决了井壁稳定性问题。易坍塌、漏失的地层，部分解决了井壁稳定性问题。3

41、、页岩井壁稳定技术、页岩井壁稳定技术页岩气水平井钻井技术页岩气水平井钻井技术二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水平井开采工程技术展望 利用利用LWDLWD近钻头随钻测井仪，获取地层伽马、电阻率、中子近钻头随钻测井仪，获取地层伽马、电阻率、中子孔隙度、自然伽马四项参数，实时获得所钻地层岩性及所含流孔隙度、自然伽马四项参数，实时获得所钻地层岩性及所含流体状况，确保井眼轨迹在储层中穿行。体状况，确保井眼轨迹在储层中穿行。4 4、水平井地质导向钻井技术、水平井地质导向钻井技术页岩气水平井钻井技术页岩气水平井钻井技术二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水平井开采工程技术展望 应用应用“旋转

42、导向旋转导向+ +高效高效PDCPDC钻头钻头+ +三维地质导向三维地质导向”技术，泌页技术，泌页HF1HF1井井三开三开水平段最高日进尺水平段最高日进尺270270m m，平均机械钻速，平均机械钻速10.2610.26m/hm/h，理论与实际井轨迹误差，理论与实际井轨迹误差控制在控制在1m1m之内之内。4 4、水平井地质导向钻井技术、水平井地质导向钻井技术页岩气水平井钻井技术页岩气水平井钻井技术二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水平井开采工程技术展望（1 1）为保护储层，稳定井眼，研制了）为保护储层，稳定井眼，研制了耐温耐温180180的新型聚胺强抑制剂；的新型聚胺强抑制剂；开发了开

43、发了强抑制近平衡钻井液体系强抑制近平衡钻井液体系；形成了配套钻井液施工工艺。页岩回形成了配套钻井液施工工艺。页岩回收率提高到收率提高到90%90%以上。以上。未加聚胺钻井岩屑未加聚胺钻井岩屑加入聚胺钻井岩屑加入聚胺钻井岩屑5 5、水平井钻井液技术、水平井钻井液技术页岩气水平井钻井技术页岩气水平井钻井技术二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水平井开采工程技术展望应用的最大井深为应用的最大井深为4718m最长水平段长最长水平段长1698.72m钻井周期缩短钻井周期缩短13.4%单只钻头最大进尺单只钻头最大进尺1120.20m机械钻速提高机械钻速提高25.3%5 5、水平井钻井液技术、水平井钻

44、井液技术页岩气水平井钻井技术页岩气水平井钻井技术二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水平井开采工程技术展望（2 2）研制了耐温）研制了耐温170 170 ，具有良好封堵防漏效果的可回收油基钻井液，具有良好封堵防漏效果的可回收油基钻井液体系，基本满足中石化页岩储层钻井需要。体系，基本满足中石化页岩储层钻井需要。油机钻井液用乳化剂5 5、水平井钻井液技术、水平井钻井液技术u已在已在4 4口页岩油和口页岩油和4 4口致密油储层的水平井口致密油储层的水平井钻井应用。钻井应用。渤页渤页平平1 1井平均井井平均井径径扩大率扩大率1.9% 1.9% ；渤页平；渤页平2 2井井平均井平均井径径扩大率扩大

45、率2%2%。页岩气水平井钻井技术页岩气水平井钻井技术二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水平井开采工程技术展望油基钻井液循环利用处理装置油基钻井液循环利用处理装置渤页平1井柴油基钻井液回收率55%，渤页平2井白油基钻井液回收率60%；通过对渤页平2井含油钻屑处理，钻屑含油量小于3%，达到一级环保排放标准。油基钻屑随钻处理装置油基钻屑随钻处理装置u为降低油基钻井液的成本和环境污染，开发了油基钻井液回收重复利用技术，已在渤页平1、平2井试验成功。5 5、水平井钻井液技术、水平井钻井液技术页岩气水平井钻井技术页岩气水平井钻井技术二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水平井开采工程技术展望6

46、 6、页岩气水平井固井技术、页岩气水平井固井技术水平井固井水平井固井技术技术固井方案优化固井方案优化弹韧性水泥浆弹韧性水泥浆驱油型冲洗液驱油型冲洗液尾管回接固井尾管回接固井工艺工艺页岩气水平井钻井技术页岩气水平井钻井技术二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水平井开采工程技术展望（1 1）固井方案优化技术）固井方案优化技术水泥浆体系优选：水泥浆体系优选：采用弹韧性水泥浆体系采用弹韧性水泥浆体系前置液优选：前置液优选：采用驱油型前置液采用驱油型前置液套管优化套管优化套管柱居中工艺优化套管柱居中工艺优化6 6、页岩气水平井固井技术、页岩气水平井固井技术页岩气水平井钻井技术页岩气水平井钻井技术二

47、、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水平井开采工程技术展望6 6、页岩气水平井固井技术、页岩气水平井固井技术（2 2）弹韧性水泥浆固井体系）弹韧性水泥浆固井体系 效果评价：效果评价：韧性系数提高韧性系数提高90%以上，弹性模量降低以上，弹性模量降低55% 特点：特点：胶结性好、韧度高、水泥石抗冲击能力好胶结性好、韧度高、水泥石抗冲击能力好常规体系常规体系弹韧性水泥浆体系弹韧性水泥浆体系SFPSFP水泥石韧性性能试验水泥石韧性性能试验页岩气水平井钻井技术页岩气水平井钻井技术二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水平井开采工程技术展望6 6、页岩气水平井固井技术、页岩气水平井固井技术（3

48、3）驱油型前置液固井体系）驱油型前置液固井体系 效果评价：效果评价：对管壁上油基钻井液的冲洗率达对管壁上油基钻井液的冲洗率达81.2%，对泥，对泥饼冲洗率达饼冲洗率达59% 特点：特点：增加冲刷效果，提高水泥石胶结质量。增加冲刷效果，提高水泥石胶结质量。 水泥浆水泥浆先导浆先导浆隔离液隔离液冲洗液冲洗液套管套管页岩气水平井钻井技术页岩气水平井钻井技术二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水平井开采工程技术展望6 6、页岩气水平井固井技术、页岩气水平井固井技术（4 4）尾管回接固井工艺技术）尾管回接固井工艺技术 减少单级封固段长度减少单级封固段长度 尾管悬挂器耐压：尾管悬挂器耐压：70MPa

49、70MPa 水平段套管居中度：水平段套管居中度：60%60% 斜井段套管居中度：斜井段套管居中度：67%67%页岩气水平井钻井技术页岩气水平井钻井技术二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水平井开采工程技术展望页岩气水平井完井技术页岩气水平井完井技术二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水平井开采工程技术展望u气层和井筒之间应保持最佳连通条件，气层所受损害最小；u气层和井筒之间应具有尽可能大的渗流面积，气体入井的阻力最小；u有效封隔，防止相互干扰；u有效防止井壁坍塌，确保长期生产；u要为后续作业提供充分的条件；u施工工艺相对成熟、成本相对较低。 页岩气合理的完井方式应该满足以下要求：页

50、岩气水平井完井技术页岩气水平井完井技术二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水平井开采工程技术展望目前页岩气水平井已用过的完井方式大体分为六类： （1 1）裸眼完井）裸眼完井 裸眼完井示意图裸眼完井示意图 优点:成本低井眼最大程度的接触天然裂缝缺点:u对裂缝起始点的缺乏控制u可能引发井眼坍塌和井报废在国外裸眼完井不是页岩气完井的最优完井方式 页岩气水平井完井技术页岩气水平井完井技术二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水平井开采工程技术展望（2 2）裸眼预置衬管或筛管完井）裸眼预置衬管或筛管完井筛管和割缝衬管完井筛管和割缝衬管完井优点:成本低井眼最大程度的接触天然裂缝可提供井眼稳定性缺

51、点:u对裂缝起始点的缺乏控制u可能引发井眼坍塌和井报废在国外页岩气完井方式中应用不多在国外页岩气完井方式中应用不多页岩气水平井完井技术页岩气水平井完井技术二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水平井开采工程技术展望（3 3）滑动套筒的套管外封隔器完井）滑动套筒的套管外封隔器完井套管外封隔器和滑动套筒完井套管外封隔器和滑动套筒完井优点:良好的一致性控制和井眼稳定性与射孔井相比，完井时间短缺点:u完井施工过程复杂u存在设备失效的风险在国外是页岩气完井的较优选择，但风险较高在国外是页岩气完井的较优选择，但风险较高页岩气水平井完井技术页岩气水平井完井技术二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水

52、平井开采工程技术展望（4 4）衬管的膨胀封隔器完井）衬管的膨胀封隔器完井膨胀封隔器和衬管完井膨胀封隔器和衬管完井优点:良好的一致性控制和井眼稳定性比带滑套的封隔器完井方式的简单缺点:u完井施工过程复杂u存在膨胀封隔器密封不正确及失效的风险在国外是页岩气完井的较优选择，但风险较高在国外是页岩气完井的较优选择，但风险较高页岩气水平井完井技术页岩气水平井完井技术二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水平井开采工程技术展望（5 5）套管射孔完井）套管射孔完井套管射孔完井套管射孔完井优点:良好的一致性控制和井眼稳定性能够很好地控制裂缝起始点缺点:u不利于将井眼定位于天然裂缝处u固井质量要求高是美国业

53、内采用的最普遍的完井方式，约占完井总数的是美国业内采用的最普遍的完井方式，约占完井总数的85%85%页岩气水平井完井技术页岩气水平井完井技术二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水平井开采工程技术展望（6 6）带有压裂封隔器和压裂滑套的水平井裸眼完井）带有压裂封隔器和压裂滑套的水平井裸眼完井压裂封隔器和压裂滑套的裸眼完井压裂封隔器和压裂滑套的裸眼完井相对于注水泥固井和射孔作业来讲优点:可以节省施工时间节省施工成本缺点:u封隔器失效或球座失效，这会导致施工效果不理想u滑套打不开是美国目前流行的主要是一种新的裸眼完井系统是美国目前流行的主要是一种新的裸眼完井系统页岩气水平井测井技术页岩气水平井

54、测井技术二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水平井开采工程技术展望页岩气富集区或“甜点”。测井评价四个方面：页岩气定性识别页岩生烃潜力评价页岩岩性及储集参数评价岩石力学参数、地应力及裂缝评价1 1、页岩气水平井测井技术目标、页岩气水平井测井技术目标页岩气水平井测井技术页岩气水平井测井技术二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水平井开采工程技术展望2 2、含油气页岩测井识别、含油气页岩测井识别 与普通页岩相比，典型含油气页岩在常规测井曲线上具有“四高两低”的典型响应特征，即高自然伽马、高电阻率、高声波时差、高中子、低体积密度、低光电吸收指数 。含气页岩测井响应曲线含气页岩测井响应曲线

55、页岩气水平井测井技术页岩气水平井测井技术二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水平井开采工程技术展望3 3、页岩生烃潜力评价、页岩生烃潜力评价 利用不同测井响应特征差异，研究出不同的TOC估算方法。利用测井资料确定有机质含量以及成熟度等一系列地球化学参数。电阻率与声波时差重叠法计算页岩气储层电阻率与声波时差重叠法计算页岩气储层TOC TOC 页岩气水平井测井技术页岩气水平井测井技术二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水平井开采工程技术展望4 4、页岩岩性及储集参数评价、页岩岩性及储集参数评价页岩气储层孔隙度、渗透率、天然气含量（包括吸附气、游离气）的评价方法与常规储层存在显著差异，其

56、中吸附气含量评价更是以往常规气藏测井评价从未涉及的领域，从理论基础到解释评价技术有待进一步探索与完善。兰格缪尔方程原理图兰格缪尔方程原理图 国内外发展了地质统计法、等温吸国内外发展了地质统计法、等温吸附等方法求取吸附气含量。附等方法求取吸附气含量。 页岩气水平井测井技术页岩气水平井测井技术二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水平井开采工程技术展望5 5、岩石力学参数、地应力及裂缝评价、岩石力学参数、地应力及裂缝评价压裂作业之前必须掌握工区区域应力场、最大主应力方向、压力系数，确定待压裂层及其上下围岩的岩性、物性、弹性模量、泊松比等参数，在此基础上计算破裂压裂剖面、评估地层的可压裂性、预测

57、缝高缝宽，以此为依据制定压裂设计方案。不同方法计算的岩石脆性指数结果对比不同方法计算的岩石脆性指数结果对比 页岩气水平井分段压裂技术页岩气水平井分段压裂技术二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水平井开采工程技术展望1 1、页岩气水平井分段压裂设计、页岩气水平井分段压裂设计页岩水平井分段压裂技术是实现缝网压裂的关键，压裂设页岩水平井分段压裂技术是实现缝网压裂的关键，压裂设计时除了要考虑页岩岩石物理化学特性之外，还需要考虑射计时除了要考虑页岩岩石物理化学特性之外，还需要考虑射孔密度、裂缝导流能力、裂缝密度及压裂液返排的影响。孔密度、裂缝导流能力、裂缝密度及压裂液返排的影响。体积压裂示意图体积压裂示意图页岩气水平井主要分段压裂技术页岩气水平井主要分段压裂技术可钻桥塞分段压可钻桥塞分段压裂技术裂技术水力喷射分段水力喷射分段压裂技术压裂技术固井预置滑套分固井预置滑套分段压裂技术段压裂技术裸眼封隔器裸眼封隔器+ +滑套分段压滑套分段压裂技术裂技术二、页岩气水平井开采工程技术展望二、页岩气水平井开采工程技术展望页岩气水平井分段压裂技术页岩气水平井分段压裂技术2 2、页岩气水平井分段压裂工艺、页岩气水平井分段压裂工艺（1 1）裸眼管外封隔器分段压裂技术）裸眼管外封隔器分段压裂技术p 主要配套工具：裸眼封隔器、投球滑套、压差滑套主要配套工具：裸眼封隔器、