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1、页岩气钻完井技术,2012年5月10日,一、页岩气钻完井技术,页岩气井钻井方式:,页岩气井完井方式：,直井 水平井,组合式桥塞完井 水力喷射射孔完井 机械式组合完井,一、页岩气钻完井技术,页岩气井钻井方式:,直井 水平井,一、页岩气钻完井技术,页岩气井钻井方式直井,直井主要目的是用于试验，了解页岩气藏特性，获得钻井、压裂和投产经验。,一、页岩气钻完井技术,页岩气井钻井方式直井,设备和系统条件 Skidding Rig Downhole motor Mud system Top Drive Drilling system,一、页岩气钻完井技术,页岩气井钻井方式直井,一、页岩气钻完井技术,页岩气井
2、钻井方式水平井,水平井在页岩气开发中的优势：,成本为直井的1.52.5倍，但初始开采速度、控制储量和最终评价可采储量却是直井34倍。（Barnett页岩最成功的直井在06年上半年页岩气累积产量991.10104 m3/d，而同期最成功水平井产量2831.7104 m3/d，为直井产量近3倍。）,2.水平井与页岩层中裂缝(主要为垂直裂缝)相交机会大，明显改善储层流体流动状况。统计结果表明，水平段为200 m或更长时，比直井钻遇裂缝机会多几十倍。,一、页岩气钻完井技术,页岩气井钻井方式水平井,水平井在页岩气开发中的优势：,3.水平井在直井收效甚微的地区开采效果良好（如，Barnett页岩气外围开采
3、区内，水平井克服了Barnett组页岩上、下石灰岩层的限制，避免了Ellenburger组白云岩层的水侵，降低压裂风险及增产效果明显）在外围生产区得到广泛运用。4.减少了地面设施，开采延伸范围大，避免地面不利条件的干扰。,一、页岩气钻完井技术,水平井在页岩气开发中的优势：,一、页岩气钻完井技术,水平井钻井关键技术地质导向技术,使用地质导向技术能够有效提高井眼在复杂靶区的穿行精准度。,钻进过程安全性技术策略：,一、页岩气钻完井技术,1、井身设计 2、摩阻扭矩分析 3、井壁稳定性控制 4、水力特性和井眼净化能力,钻进过程安全性技术策略：,一、页岩气钻完井技术,1、井身设计 页岩气的井身结构设计取决
4、于页岩气储层的地质条件，（包括储层深度、厚度、渗透率、含气量、含气饱和度、储层压力及含水性）。另外，还要结合页岩的渗透性极、地层薄的特点，考虑侧向长度的限制，在设计时合理地确定水平井的长度很重要。,页岩渗透率很低，而且储层较薄，水平井钻井作业需要综合考虑地质、岩性、水平段长度最优化来进行。准确进入储层且水平段长度都是至关重要的因素。,钻进过程安全性技术策略：,一、页岩气钻完井技术,2、摩阻扭矩分析 摩阻扭矩是大位移井眼长度延伸的最主要制约因素，开展摩阻扭矩技术研究，在定向井和水平井的设计、施工阶段都具有十分重要的意义。,钻进过程安全性技术策略：,一、页岩气钻完井技术,3、井壁稳定性控制 页岩地
5、层容易坍塌，泥质含量越大坍塌越严重。在水平井钻井中要防止地层坍塌，需要确定保持井壁稳定的钻井液密度下限。而泥浆密度或当量循环密度是影响机械钻速的重要因素。因此，在允许范围内应使用尽可能低的泥浆密度。,钻进过程安全性技术策略：,一、页岩气钻完井技术,4、水力特性和井眼净化能力 水力特性和井眼净化能力是水平井钻井的一个重要的评价指标。当量循环密度、摩阻损失、喷嘴特性、泥浆流变和井眼形状都会影响水力特性。井眼净化对于减少扭矩和阻力、提高机械钻速、保持井身完整和减小被卡钻柱的风险是很重要的。,一、页岩气钻完井技术,井眼净化问题,一、页岩气钻完井技术,井眼净化问题,一、页岩气钻完井技术,页岩气井完井方式
6、：,组合式桥塞完井 水力喷射射孔完井 机械式组合完井,一、页岩气钻完井技术,组合式桥塞完井 在套管井中，用组合式桥塞分隔各段，分别进行射孔或压裂。它是页岩气水平井最常用的完井方法，但因需要在施工中射孔、坐封桥塞、钻桥塞，也是最耗时的一种方法。,页岩气井完井方式：,一、页岩气钻完井技术,页岩气井完井方式：,水力喷射射孔完井 适用于直井或水平套管井。该工艺利用柏奴利（Bernouli）原理，从工具喷嘴喷射出的高速流体可射穿套管和岩石，达到射孔的目的。通过拖过管柱可进行多层作业，免去下封隔器或桥塞，缩短完井时间。,一、页岩气钻完井技术,页岩气井完井方式：,机械式组合完井,采用特殊的滑套机构和膨胀封隔
7、器，适用于水平裸眼井段限流压裂，一趟管柱即可完成固井和分段压裂施工。,二、页岩气开发背景,1、页岩气资源及其分布,我国：(1530)1012m3（张金川）,（闫存章）,二、页岩气开发背景,2、非常规气藏的开发与产量比重不断增加,常规油气田开始下降；非常规天然气继续大量增长；美国天然气产量中，非常规油气田占到45%；,二、页岩气开发背景,2、非常规气藏的开发与产量比重不断增加,1、页岩气成藏特征,页岩气与常规天然气最显著区别：自生自储既是气源岩又是储层和盖层；天然气以吸附、游离或者溶解状态赋存在泥页岩。,二、页岩气地质特征,三、页岩气地质特征,2、页岩气储层特征,具有典型的低孔、低渗物性特征：,
8、产层厚度一般15m100m；总孔隙度10%，有效孔隙度：1%5%；渗透率一般0.001mD，高者可达1mD,三、页岩气储层及流体特征,3、商业开发的储层参数界限,在页岩中进行商业开采主要取决于天然气含量、天然储量和岩石的供油能力。,四、页岩气开发特征,1、自然产能低或无自然产能,据美东部早期页岩气井完井数据统计，40页岩气井初期裸眼测试无天然气流，55页岩气井初始无阻流量没有工业价值。所有页岩气井都要实施储层压裂改造。直井压裂改造后产能平均为0.8063 104 m3d，水平井压裂改造后产能最高可超过10104 m3d。,四、页岩气开发特征,2、产生产周期长,页岩气藏生产中首先排出的是裂缝中的
9、游离气，随即是与裂缝沟通或自然连通的孔隙中的游离气。,初期产量较高，达到峰值后开始迅速下降：,有机质吸附气开始解析，通过扩散作用进入裂缝系统，裂缝中的天然气则以渗流方式进入井底，采至地面。吸附气解析、扩散速度慢，使得生产周期比较长。根据估算，认为一般页岩气井生产寿命可在30-50 年。沃斯堡盆地Barnett页岩气田开采寿命可超过80 年。,稳产期产量递减缓慢,四、页岩气开发特征,3、气藏采收率变化较大,（闫存章）,据美国主要页岩气产气盆地统计，采收率变化范围为560：较高者采收率可达60；较低者采收率早期为78，通过水平井和压裂，目前的采收率达到16，预计最终可达25左右。,地层压力、有机质丰度和含气量是决定因素,
