n.
一、国内外页岩油钻井技术调研
运行模式：市场化，初期小公司操作
对页岩油气开发有重要贡献的无
一不是小型且默默无闻的小公司, 这些小公司并没有消耗大量的实 验研究，相关知识的积累主要靠 经验的总结。如今，大的石油公 司已经开始收购这些小公司的股 权。(南加州大学石油工程系主任 Iraj Ershahi博士)
非常规油气钻完井技术
二○一二年二月
非常规资源的分类
常规资源
致密砂岩 煤层气 页岩油气
天然气水合物
技 术 提 升 采 收 率 下 降
页岩油气的概念
赋存或游离于泥岩或页岩中的石油或天然气，具有自生自储、无气水界面、
大面积连续成藏、低孔、低渗等特征，一般无自然产能或低产，需要大型水 力压裂和水平井技术才能进行经济开采。(无生、储、盖）
丛式井间距：5m / 15m
制造时间：40天
高原钻机公司：30天
一、国内外页岩油钻井技术调研
钻机选择：根据钻井的实际情况选择合适的钻机
一、国内外页岩油钻井技术调研
水平井段钻进：根据不同地层的要求选择相应的导向工具
厚度大，横向分布范围大的地层：采用PDC+螺杆+MWD 地层厚度变化大的地层：采用PDC+螺杆+LWD
国内第一口页岩气直井——W201井
2010年9月20日，该井获得油气显示。W201井首次压裂成功。另外 还完成了N201等4口页岩气直井。
一、国内外页岩油钻井技术调研
国内第一口页岩气水平井——W201-H1井
完井方式: 139.7mm油层套管固井 完钻井深: 2823.48m 水平段长: 1079m
Michigan Appalachain Appalachain Fort Worth Arkoma
Antrim（泥盆系） Ohio（泥盆系） Marcellus(泥盆系) Barnett（密西西比系） Woodford（密西西比系）
ETNL Salt
San Juan Maverick 东营凹陷
Haynesville上侏罗统
钻井周期: 2011年1月10日~ 2011年 2月13日,34d
全井机械钻速: 10.88m/h，是该构造邻井平均机械钻速的3倍左右。 应用技术:个性化PDC钻头、充气+无固相钻井液、油基钻井液
一、国内外页岩油钻井技术调研
W201-H3井
开钻日期：2011年5月5日12:00
6月10日0:05三开空气钻进至井深
水平段
井眼清洁,井眼稳定,漏失,固相控 制,高压
一、国内外页岩油钻井技术调研
钻井周期预 测44天
一、国内外页岩油钻井技术调研
钻井费用 5，455，690USD
一、国内外页岩油钻井技术调研
2010年5月，由中石化华东分公司设计，中原油田作业，成功
实施大型压裂改造的页岩气井“方深1井”，标志着中石化页岩
和砂岩及盐岩。储层为
灰质泥岩。 主要问题：是上部井 段井壁稳定、漏失和盐 层
一、国内外页岩油钻井技术调研
井身结构:三层 导管：建立井口
表层套管：
封隔淡水层
技术套管：
封隔上部泥岩、盐岩等复杂 地层
生产套管
一、国内外页岩油钻井技术调研
完井方式：绝大部分采用固井射孔完井 基于井壁稳定的需要 泥页岩存在井壁稳定周期，及时下入套管，保障良好的 井眼条件。
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中石化第一口开钻的页岩气水平井——建页HF1
建页HF-1井是位于江汉油田建南地区侏罗系页岩气的第一口水平井，该井
6月3日开钻，7月15日钻至井深1777.77m完钻，水平段长1022m。该井在完井
过程中井壁发生坍塌。
一、国内外页岩油钻井技术调研
认识:
美国页岩油气开发钻完井工程技术是经过长期摸索形成的,是工程 技术的整体配套,不是高新技术的综合试验应用。以经济效益为中心 进行实践探索为我们非常规开发提供有益借鉴。
“十二五”战略目标：“东部 硬稳定，西部快上产，非常规 东部硬稳定：2715万吨，比原十
二五规划多100万吨。胜利油田
不能实现硬稳定，核心问题是非 常规能不能达到100万吨。
大发展”
立足致密砂岩、突破页岩油气， 打一场非常规油气勘探开发会
战。
胜利油田非常规油气资源
致密砂岩是增储上产的主阵地
2011年底，致密砂岩探明储量2.22亿吨，油藏类型以滩坝砂、砂砾岩、 浊积岩为主；“十二五”规划预计新增探明储量1.52亿吨。
一、国内外页岩油钻井技术调研
XXXX公司钻井实例：：6口井丛式井、双侧 向分支水平井，第一口钻井结束后立即钻第 二口井，第一口井进行完井作业。井距80ft。
一、国内外页岩油钻井技术调研
Φ244.5mm表 层套管下深 600m
Φ177.8mm 技术套管下深 3000m
目的层位
双分支,水平段 长3000m
一、国内外页岩油钻井技术调研
丛式井钻井（井工厂）
工厂化作业，实现设备利用最大化 多口井依次一开，依次固井，依次二开，再依次
固完井。钻井、固井、测井设备无停待。井深
1500m左右的致密砂岩气井丛式井单井平均钻井周 期仅2.9天，垂深2500m左右、水平段长1300m的页
岩气丛式水平井平均钻井周期27天。
2325m转化为油基钻井液 10月6日钻进至3647m，水平段长约 740m，因井斜达到99 ° ，决定提前 完钻。
一、国内外页岩油钻井技术调研
N201-H1井
设计井深：4239m（垂深2485m） 水平位移1800m， 水平段1190m。 开钻日期：2011年于6月17开钻 8月26日215.9mm钻头钻至井深 H3447.17m，水平段长667.17m），倒 划眼起钻时发生垮塌卡钻。由于水平段 发生垮塌卡钻，处理难度极大，不得不
Lewis（白垩系） Eagleford(上白垩统） 沙三下亚段 沙四上亚段
3200~4115
914~1829 1968~3658 3000~4200 3000~5000
154~172
54.4~76.7 145~168 120~160 120~173
2.18~2.53
0.46~0.58 1.27 1.0~1.5 1.0~2.0
致密砂岩的概念
100 90
启动压力，MPa/100m
60
浊积岩 100m的启动压力 原油粘度1mPa.s 原油粘度3mPa.s
70 60 50 40 30 20 10 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Ka,mD
启动压力，MPa/100m
80
50 40 30 20 10 0 0
滩坝砂 100m的启动压力
一、国内外页岩油钻井技术调研
Barnett是全美国最大的气田
Mitchell Energy & Development Co. 在极低经济效益的情况下持续投 入了17年。上世纪90年代末，水力压裂成功后，经济效益得到了提升。 2002年，Devon Energy 收购了Mitchell。 Devon 是Barnett最大的开
原油粘度1mPa.s 原油粘度3mPa.s
1
2 Ka,mD
3
4
5
6
致密油界定：通过水驱油实验，建 浊积岩：1.8～4.6mD 立了启动压力与储层渗透率的关系， 以启动压力突变点确定了致密油渗 滩坝砂：1.1～2.3mD 透率界限。
中石化战略目标
根据“建设世界一流的能源化工公司”的战略目标，提出非 常规油气大发展，要成为国内非常规油气发展的代表。 胜利油田开展非常规油气勘探开发会战，打造上游“长板”
填井侧钻。后HALIBURTON 采用合成
基钻井液配合旋转导向完钻。
一、国内外页岩油钻井技术调研
中石化第一口开钻的页岩油水平井——泌页HF1
2011年5月，部署在河南油田泌阳凹陷深凹区的泌页HF-1井正式开钻，11月16 日完钻。其中由于造斜段井壁稳定问题填井。水平段长1000m采用旋转导向5天10个 小时钻完，卡钻一次。
8.0~15.0
3.0~5.5 3.4~14.6 3~12 4~12 1.2~13.6
>60
>50 50~80 一般40~75 一般40~83 一般43~85
罗69
沙三下
1.75
一、国内外页岩油钻井技术调研
岩性剖面：海相地层，以灰岩为主，岩石可钻性好 沉积类型：海相 岩性组成：泥质灰岩， 灰岩，白云岩，夹泥岩
气勘探开发工作迈出了实质性的重要一步。 2008年11月：由中国石油勘探开发研究院设计实施的我国首 口页岩气取心浅井在四川省宜宾市顺利完钻。 2010年10月，中海油宣布中国海洋石油国际有限公司将购入
切萨皮克公司鹰滩页岩油气项目共33.3%的权益，这标志着中
海油正式进入页岩气勘探开发领域。
一、国内外页岩油钻井技术调研
一、国内外页岩油钻井技术调研
页岩及钻井难点
页岩归类于“沉积岩”。 页岩特点：在成份方面石英、方解石、长石等矿物含量大于30% ～ 40%。 层压性和裂变性：岩石由许多薄层构成，很容易裂分为轻薄的片状岩。 井壁稳定性：沿着页岩层理方向水平钻井时的井壁稳定性研究是空白
一、国内外页岩油钻井技术调研
美国自 1900 年起开始研究。政府于 1912 年开始建立美国海军油页岩 储备。1953年在巴肯盆地测试出页岩油 , 因单井产量低而一直未能开发。
一、国内外页岩油钻井技术调研
“井工厂”理念的认识 标准化
按照相关标准进行设计和施工
程序化
流水化作业，提高设备利用率
规模化
批量化生产运行和管理
一、国内外页岩油钻井技术调研
“井工厂”理念的认识
目前国内江汉四机厂生产了《ZJ50DBST轮轨式低温丛式井钻机 》