页岩气钻完井技术

页岩气钻完井工程发展趋势页岩气钻完井技术

2011. 8

页岩气钻完井工程发展趋势

?当前，我国正处于工业化快速推进阶段，对能源需求量越来越大，同时减少

碳排放的压力也与日俱增。这些都为非常规天然气快速发展提供了机会。

?页岩气，是一种重要的非常规天然气资源。页岩气在非常规天然气中异军突

起，已成为全球油气资源勘探开发的新亮点，并逐步向一场全方位的变革演进。由此引发的石油上游业的一场革命，必将重塑世界油气资源勘探开发新格局。加快页岩气资源勘探开发，已成为世界主要页岩气资源大国和地区的共同选择。

?美国作为世界上页岩气资源勘探开发最早的国家，在政策、价格和开发技术

进步等因素推动下，已在北美地区形成成熟的评价方法和勘探开发技术，值得我国页岩气研究和勘探开发工作者学习借鉴。

?我国与美国在页岩气地质条件上具有许多相似之处，页岩气富集地质条件优

越，具有与美国大致相同的页岩气资源前景和开发潜力。目前我国页岩气资源调查与勘探开发还处于探索起步阶段，至今尚未对其潜力进行全面估算，页岩气资源有利目标区有待进一步落实，勘探开发还处于“空白”状态。

前言

一国内外页岩气开发状况二页岩气钻完井技术

三启示和建议

?中国页岩气资源量约为30.7万亿方（类比法），总面积达300万KM2,资源丰富、分布广阔，潜力巨大，勘探开发刚刚起步

?南方海相21万亿占70%，四川古生界12万亿，需尽快探明

?示范工程威201、宁201井昭104

直井压裂初见成效，为开发提供了宝贵经验中国页岩气资源分布图

一、国内外页岩气开发状况

页岩气是主体上以吸附或游离状态存在于泥岩、高碳泥岩、页岩及粉砂质岩类夹层中的天然气。大部分是自生自储于古生界志留寒武系。

?游离相态存在于裂缝、孔隙及

其它储集空间

?吸附状态(20～85%)存在于干

酪根、粘土颗粒及孔隙表面

?极少量以溶解状态储存于干酪

根、沥青质及石油中页岩气（shale gas）是从页岩层（or泥岩层）中开采出来的天然气。

Barnett

页岩含石英矿物37.38%，碳酸盐矿物19.13%，粘土矿物41.13%；其中粘土矿物成分不含蒙脱石，以伊/蒙混层为主。

（SPE106070）

北美不同区域页岩地层矿物组分（%）

前期气藏工程研究是页岩气大幅度提高单井产量的基础

储层岩性具有显著的脆性特征，是实现体积改造的物质基础

?北美页岩数据库的矿物三角图表明◆1区脆性页岩富含石英◆2区脆性页岩富含碳酸盐

◆3、4区塑性页岩富含泥质压裂困难

易形成缝网

页岩气开发特点

虽然有吸附与游离相天然气的同时存在，但页岩气的开发并不需要排水降压

页岩气开发特点

254.7226.4198.1169.8

141.5113.2

84.956.628.30

千立方米

月

未考虑初期返排的产量递减曲线

?美国四大页岩气藏（Barnett 、Haynesville 、Fayetteville 、Marcellus ）的单

井费用构成中，储层改造和钻井费用两者之和占总费用的80%以上，且各占1/2。

?不同区域建井成本显著不同，但低成本是体积改造实现有效开发的关键

Barnett

Marcellus

Haynesville

Fayetteville

初产104m 3/d 71228 5.3第一年递减率%

70758168采收率0.740.750.820.62建井成本104$

280

350

700

300

稳定产量14000m 3/d 左右

低成本战略是体积改造实现有效开发的技术关键

由于孔隙度和渗透率较低天然气的生产率和采收率也较低，因此页岩气的最终采收率依赖于有效的压裂措施，压裂技术和开采工艺均直接影响着页岩

气井的经济效益。

页岩气开发特点

以美国Barnett页岩开发为例，可分五个基本阶段：

1、钻直井，对下部Barnett页岩进行泡沫压裂（567800～1135600L），氮气辅助，20/40目砂量136000～226800kg。压裂速度约为40bbl/min。1981-1985年间使用该技术

2、钻直井，使用交联凝胶对下部Barnett页岩进行压裂，将用量增加至1514100～2271200L，用砂量增加至453600～680300kg。直至1995年，一直使用氮气辅助、降滤失剂、表面活性剂和粘土稳定剂。1995年后，减去了氮气和降失水剂。这种大型水力压裂技术在1985—1997年间使用

3、钻直井，用大约3407方和1893方清水分别对上部和下部Barnett页岩进行压裂，20/40目砂总用量为90700kg。压裂速度约为50～70bbl/min。不需使用粘土稳定剂和表面活性剂，且在大部分地区，可完全不用泵增压。这种简单的水力压裂或加砂压裂可比凝胶压裂节约成本50%～60%，从1998年至今一直是垂直井的压裂方式

4、1997年，随着水力压裂的盛行，

最初由凝胶压裂的井在能量衰竭后，

用清水进行二次压裂，可采储量增

加了60%。二次压裂技术至2006年

仍较为常见

5、钻水平井，水平段长1000～3500ft（304.8～1066.8m），用2000000～6000000gal（7570180～22712400L）清水和400000～1000000lb（181400～453600kg）砂进行压裂。压裂速度50～100bbl/min。此技术开始于2003年。2006年，“同步压裂”技术产生，即作业者相隔500～1000ft（152～305m）钻两口平行的水平井，然后对两口井同时进行压裂

◆美国不同页岩气区域用水量大致相同，一般11000m3最为常见；

◆回收处理再利用技术——低成本。

不同区域页岩气储层每口井钻井及压裂预计用水量对比表

页岩气储层钻井所需水量（m3）压裂所需水量（m3）总水量（m3）Barnett1514.28706.410220.6

Fayetteville227.1*10977.711583.4

Haynesville3785.410220.614006.0

Marcellus302.8*14384.614687.4资料来源：（ALL Consulting from discussions with various operators），2008

◆受地形、水源、设备等限制无法进行在线混配时只能采用液罐现场配液技术◆液量大，需要配备大量的配液罐◆需要充足的时间来进行备水、配液

53个

60个

52个

5个

12个

地面配液技术——液罐现场配液技术

配套的设备及现场施工技术确保了体积改造的顺利实施

昭104井压裂施工

☆场地：90×50m

主要施工设备

2000型压裂车14 台混砂车 2 台

仪表车 2 台管汇车 2 台

700型压裂车 1 台连续油管车 1 套

液氮泵车+槽车 1 套压裂液罐（45m3）12只

砂罐（30m3） 6 只压裂液池3200m3

开采页岩气的危害

随着页岩气被视为未来能源的“明星”而大量开采，其对地下水和土壤的影响也受到高度关注。美国一项研究表明，页岩气开发过程中的污水处理问题不容小觑。杜克大学研究人员2013年10月2日在《环境科学与技术》期刊上报告说，他们对美国宾夕法尼亚州西部一个页岩气污水处理厂排污口附近河水及河底沉淀物进行取样，并把检测结果与该河流上下游的情况进行对比，结果发现，排污口附近河水及河底沉淀物受到高放射性污染，且盐与金属含量严重超标。检测还发现了高浓度的溴化物、氯化物与硫酸盐。研究人员指出，河水中含有大量溴化物尤其让人担心，因为它可与自来水厂中消毒用的氯及臭氧等发生反应，产生毒性非常强的副产物。近日，备受争议的页岩气开发再一次成为人们关注的热点，针对页岩气开发，美国地缘政治学家威廉·恩道尔在他的新书《目标中国：华盛顿的“屠龙”战略》中详细分析了世界范围内页岩气开发的情况和页岩气开采技术对环境的危害。页岩气——环境帮手还是凶手？ 2012年初，中国部分石油公司开始加入美国引导的对页岩气进行开发的浪潮中，开始采用极具争议的方法来开采埋藏于页岩层的天然气。页岩是一种富含黏土的岩石，内含多种矿物质。 2012年6月，中国石油巨头中石化开始在重庆钻取第一口页岩

气井，共计划钻井九口，预计到年底可以生产110亿－180亿立方英尺（约3亿－5亿立方米）天然气——略等于中国一天的天然气消耗量。中国希望到2020年页岩气能满足全国6%的能源需求。页岩气开采技术由美国发明。中国石油公司邀请美英石油巨头共享开采技术，以满足日益增长的国内能源需求。2012年3月，英荷皇家壳牌集团（Anglo－Dutch Royal Dutch Shell Company）在华与中国石油天然气集团公司（简称中石油）签署首份页岩气生产技术共享协议。埃克森美孚（ExxonMobil）、英国石油公司（BP）、雪佛龙（Chevron）以及法国道达尔（Total）都相继与中国的石油公司签署了页岩气合作协议。中国中央政府收到美国能源部能源信息管理局（EIA）的地质评估资料，该资料显示中国“可能”拥有全世界最大规模的“技术性可开采”资源，估计约1,275万亿立方英尺（约36万亿立方米）或占世界资源的20%。若评估属实，这将远远超过862万亿立方英尺（约24万亿立方米）的美国页岩气评估储量。美国能源信息管理局的研究表明，除重庆外，最具页岩气开采前景的当属新疆塔里木盆地。值得注意的是，近几年来，高度机密的美国情报工作中有一小部分已逐步通过美国能源部运作，提供虚假情报和进行情报侦察总是相伴相生。美国能源信息管理局是否故意抛出评估报告诱使中国仓促上阵开发页岩气，从而放弃寻求干净、安全的新能源来替代石油与天然气？如果是，那这就不是美国政府第一次通过篡改情报报告来实现政治目的了。

页岩气开采压裂技术分析与思考

页岩气开采压裂技术分析与思考摘要：目前，社会进步迅速，页岩气存储于致密泥页岩地层中，页岩连续分布、区域广，含有一定量的黏土矿物，塑性强，在高应力载荷下易发生形变，页岩储层具有低孔低渗等特性，需对页岩储层进行改造才具备商业开发价值。目前涪陵区块和川东南区块，均已实现页岩气大规模开发，形成一套成熟的页岩气开采工艺，工艺实施需借助现场施工实现，只有严格把控施工质量，确保工艺有效实施，才能够实现对页岩气资源的高效开发。下文对此进行简要的阐述。关键词：页岩气；开采压裂技术分析；思考引言伴随着油田行业的深入发展，如今能源紧缺问题已经成为了社会性现实。页岩气储层低孔低渗，往往要投入巨大的精力对其进行压裂改造才能够保障产能稳定。水力压裂中压裂液性能带来的影响十分直观与突出。 1页岩气压裂施工质量技术现状当前，经常使用的技术大多是多级压裂、清水、压裂、水力喷射压裂、重复压裂与同步压裂等等，页岩气开发过程中所使用的储层改造技术还有氮气泡沫压裂和大型水力压裂也是国内外目前的主流压裂技术。影响页岩气产量的主要原因是裂缝的发育程度，如何得到较多的人造裂缝是压裂设计主要应该考虑的。如何才能得到有效而又经济的压裂成果，在实行水力压裂以前，经常要实行压裂的设计。然而，压裂设计的工作确双有许多，最为主要的核心应属压裂效果的模拟，经过压裂的模拟才可以预测裂缝发育的宽度及长度，从而知道压裂能否顺利成功。 2页岩气压裂开采中对环境的影响页岩气压裂在开采的过程当中必定会因为一些噪声及废水废气等开采事故灾害对环境造成一些污染影响，通常会对水资源进行大量的消耗以及地下水层进行污染。目前，有些专家和环保人士在对页岩气压裂开采的过程也是提出了很多相关环境污染的影响问题，同时，岩气压裂在开采过程中确实造成了较为严重的环境污染。 2.1大量消耗水资源页岩气压裂的开采使用的水力压裂法是压裂液最为重要的，分别由高压水、砂以及化学添加剂而组成的。页岩气压裂的开采其用水量也是较大的，一般情况页岩气压裂开采需消耗四至五百万加化的水资源才能使页岩断裂。 2.2污染地下水层页岩气压裂开采过程当中，其化学物质有可能会直接通过断裂及裂缝由地下深处慢慢转向向上移动到地表或者浅层，同时也可能页岩气压裂开采过程中由于质量问题或者某些操作的不当导致破裂或者空洞。某些石油公司把页岩气压裂使用过程中的的压裂液中的化学添加剂当成非常重要化学物质，然而，也因为这些化学物质就可能会造成地下水层的污染。其中的化学物质可能会泄露到地下水层当中，从而就污染了湖泊及蓄水池等等的地下水资源。当整个开采过程完成以后，其很大部分的压裂液又转回流向了地面，而流回地面的压裂液当中不光只有压裂液里面某些化学物质，也还有部分地壳中原本就存在的放射性物质以及大量盐之类。当一些有毒污水再流回现场时，转而再流向污水处理厂以及回收再利用，当遇到雨季来临时，整个过程就造成了严重的地下水层污染。 3页岩气压裂施工工艺随着页岩气开发力度的不断增大，常规的压裂施工技术已经不能满足大规模

页岩气开采技术

页岩气开采技术 1 综述页岩气是一种以游离或吸附状态藏身于页岩层或泥岩层中的非常规天然气，是一种非常重要的天然气资源，主要成分是甲烷。页岩气的形成和富集有其自身的特点，往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中。如图1.1所示。页岩气一般存储在页岩局部宏观孔隙体系中、页岩微孔或者吸附在页岩的矿物质和有机质中。页岩孔隙度低而且渗透率极低，可以把页岩理解为不透水的混凝土，这也是页岩气与其他常规天然气矿藏的关键区别。可想而知，页岩气的开采过程极为艰难。根据美国能源情报署（EIA）2010年公布的数据，全球常规天然气探明储量有187.3×1012m3，然而页岩气总量却高达456×1012m3，是常规天然气储量的2.2倍。与常规天然气相比，页岩气具有开采潜力大，开采寿命长和生产周期长等优点，至少可供人类消费360年。从我国来看，中国页岩气探明储量为36×1012m3，居世界首位，在当今世界以化石能源为主要消费能源的背景下，大力发展页岩气开采技术，对我国减少原油和天然气进口，巩固我国国防安全有很重要的意义。我国页岩气主要分布在四川盆地、长江中下游、华北盆地、鄂尔多斯盆地、塔里木盆地以及准噶尔盆地，如图1.2所示。图1.1页岩气藏地质条件图1.2中国页岩气资源分布页岩气开采是一种广分布、低丰度、易发现、难开采、自生自储连续型非常规低效气藏，气开采过程需要首先从地面钻探到页岩层，再通过开凿水平井穿越页岩层内部，并在水平井内分段进行大型水力加砂压裂，获得大量人工裂缝，还需要在同一地点，钻若干相同的水平井，对地下页岩层进行比较彻底的改造，造成大面积网状裂缝，最后获得规模产量的天然气。因此，水平井技术和水力压裂技术的页岩气成功开采的关键。 2 页岩气水平井技术 1821年，世界上第一口商业性页岩气井在美国诞生，在井深21米处，从8米厚的页岩裂缝中产出了天然气。美国也是页岩气研究开采最先进的国家，也是技术最成熟的国家。国外页岩气开采主要在美国和加拿大（因为加拿大和美国地质条件类似，因此可以承接美国的开采技术），主要得益于水平井技术、完井及压裂技术的成功应用。 2.1 开采技术早期的页岩气开采主要运用直井技术，直井开采技术简单，开始投入成本低，但是开采

水平井完井方式及其选择

水平井完井方式及其选择水平井完井方式可采用裸眼完井、割缝衬管、割缝衬管加管外封隔器、下套管注水泥射孔（1）裸眼（2）割缝衬管完井（3）衬管管外分段封隔完井（4）水泥固井射孔完井的实际经验。完井方式对于水平井今后能否进行正常生产或者进行多种作业是非常重要的。某种钻井方式只能适应于某种完井方式。一、完井方式 1、裸眼完井裸眼完井费用不高，但局限于致密岩石地层，此外，裸眼井难以进行增产措施，以及沿井

段难以控制注入量和产量，早期水平井完井用裸眼完成，但现在已趋步放弃此方法。当今只有在具有天然裂缝的碳酸盐岩油气藏和油气井的泄油半径很小时才使用裸眼完井的方法。 2、割缝衬管完井该方法是在水平段下入割缝衬管，主要目的是防止井眼坍塌。此外，衬管提供一个通道，在水平井中下入各种工具诸如连续油管。有三种类型的衬管可采用： 1)穿孔衬管。衬管已预先预制好。 2)割缝衬管。衬管已预先铣好各种宽度、深度、长度的缝。 3)砾石预充填衬管。割缝衬管要选择孔或缝的尺寸，可以起到有限的防砂作用。在不胶结地层，则采用绕丝割缝筛能有效地防砂，另外在水平井采用砾石充填，也能有效防砂。割缝衬管完井的主要缺点是难以进行有效的增产措施，因为衬管与井眼之环形空间是裸眼，彼此连通，同样，也不能进行进行分采。 3、割缝衬管加管外封隔器该方法是将割缝衬管与管外封隔器一起下

入水平段，将水平段分隔成若干段，可达到沿井段进行增产措施和生产控制的目的。由于水平井并非绝对水平，一口井一般都有多个弯曲处，这样，有时难以下入衬管带几个封隔器 4、下套管注水泥射孔该方法只能在中、长曲率半径井中实施。在水平井中采用水泥固井时，自由水成分较直井降低得更多，这是因为水平井中由于密度关系，自由水在油井顶部即分离，密度较高的水泥就沉在底部，其结果水泥固井的质量不好。为避免这种现象发生，应做一些相应的试验。注：1、超短曲率水平井：半径1～2ft，造斜角（45°～60°）/ft； 2、短曲率水平井：半径20～40ft，造斜角（2°～5°）/ft； 3、中曲率水平井：半径300～800ft，造斜角（6°～20°）/（100ft）； 4、长曲率水平井：半径1000～3000ft，造斜角（2°～6°）/（100ft）。二、完井方式选择在选择完井方式时，必须重点考虑以下几个方面的问题： 1、岩石地层若考虑裸眼完井，重要的是保证岩石是致密的，同时钻井过程是稳定的。经验报告和文献指出，若水平井方向是沿着水平最小应力钻井，则井筒显示极好的稳定性。 2、钻井方法

水平井钻井技术概述

第一章定向井（水平井）钻井技术概述第一节定向井、水平井的基本概念 1．定向井丛式井发展简史定向井钻井被（英）T ．A．英格利期定义为：“使井筒按特定方向偏斜，钻遇地下预定目标的一门科学和艺术。”我国学者则定义为，定向井是按照预先设计的井斜角、方位角和井眼轴线形状进行钻进的井。定向井相对与直井而言它具有井斜方位角度而直井是井斜角为零的井，虽然实际所钻的直井它都有一定斜度但它仍然是直井。定向井首先是从美国发展起来的，在十九世纪后期，美国的旋转钻井代替了顿钻钻井。当时没有考虑控制井身轨迹的问题，认为钻出来的井必定是铅垂的，但通过后来的井筒测试发现，那些垂直井远非是垂直的。并由于井斜原因造成了侵犯别人租界而造成被起诉的案例。最早采用定向井钻井技术是在井下落物无法处理后的侧钻。早在1895年美国就使用了特殊的工具和技术达到了这一目的。有记录定向井实例是美国在二十世纪三十年代初在加利福尼亚享廷滩油田钻成的。第一口救援井是1934年在东德克萨斯康罗油田钻成的。救援井是指定向井与失控井具有一定距离，在设计和实际钻进让救援井和失控井井眼相交，然后自救援井内注入重泥浆压死失控井。目前最深的定向井由BP勘探公司钻成，井深达10，654米；水平位移最大的定向井是BP勘探公司于己于1997年在英国北海的Rytch Farm 油田钻成的M11井，水平位移高达1，0114米。垂深水平位移比最高的是Statoil 公司钻成的的33/9—C2达到了1:3.14；丛式井口数最多，海上平台：96口；人工岛：170口；我国定向井钻井技术发展情况我国定向井钻井技术的发展可以分为三个阶段，50—60年代开始起步，首先在玉门和四川油田钻成定向井及水平井:玉门油田的C2—15井和磨三井，其中磨三井总井深1685米，垂直井深表遗憾350米，水平位移444.2米，最大井斜92°，水平段长160米；70年代扩大实验，推广定向井钻井技术；80年代通过进行集团化联合技术攻关，使得我国从定向井软件到定向井硬件都有了一个大的发展。我国目前最深的水平井是胜利定向井公司完成的JF128井，井深达到7000米，垂深位移比最大的大位移井是胜利定向井公司完成的郭斜井，水平位移最大的大位移井是大港定向井公司完成的井，水平位移达到2666米，最大的丛式井组是胜利石油管理局的河50丛式井组，该丛式井组长384米，宽115米，该丛式井平台共有钻定向井42口。 2．定向井的分类按定向井的用途分类可以分为以下几种类型：普通定向井多目标定向井定向井丛式定向井救援定向井水平井多分枝井（多底井）

美国页岩气勘探开发关键技术

目录 _Toc28155708 引言 (2) 1 美国页岩气藏特点分析 (2) 2 地层评价 (3) 3 岩石机械特性地质力学 (4) 4 钻完井技术 (5) 5 压裂技术 (8) 5.1 清水压裂技术 (8) 5.2 重复压裂技术 (9) 5.3 水平井分段压裂技术 (9) 5.4 同步压裂技术 (10) 6 结论和建议 (10)

美国页岩气勘探开发关键技术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，

页岩气开采压裂技术

页岩气开采压裂技术摘要：我国页岩气资源丰富但由于页岩地层渗透率很低,页岩气井完井后需要经过储层改造才能获得理想的产量,而水力压裂是页岩气开发的核心技术之一。在研究水力压裂技术开发页岩气原理的基础上,剖析了国外的应用实例,分析了各种水力压裂技术( 多级压裂、清水压裂、水力喷射压裂、重复压裂以及同步压裂技术)的特点和适用性, 探讨了天然裂缝系统和压裂液配制在水力压裂中的作用。关键词：水力压裂页岩气开采压裂液 0 前言自1947年美国进行第1次水力压裂以来,经过50多年的发展,水力压裂技术从理论研究到现场实践都取得了惊人的发展。如裂缝扩展模型从二维发展到拟三维和全三维; 压裂井动态预测模型从电模拟图版和稳态流模型发展到三维三相不稳态模型,且可考虑裂缝导流能力随缝长和时间的变化、裂缝中的相渗曲线和非达西流效应及储层的应力敏感性等因素的影响; 压裂液从原油和清水发展到低、中、高温系列齐全的优质、低伤害、具有延迟交联作用的胍胶有机硼和清洁压裂液体系;支撑剂从天然石英砂发展到中、高强度人造陶粒,并且加砂方式从人工加砂发展到混砂车连续加砂;压裂设备从小功率水泥车发展到1000型压裂车和2000 型压裂车;单井压裂施工从小规模、低砂液比发展到超大型、高砂液比压裂作业;压裂应用的领域从特定的低渗油气藏发展到特低渗和中高渗油气藏(有时还有防砂压裂)并举。同时, 从开发井压裂拓宽到探井压裂,使压裂技术不但成为油气藏的增产增注手段,如今也成为评价认识储层的重要方法。 1 国内外现状水力压裂技术自1947年在美国堪萨斯州试验成功至今近半个世纪了,作为油井的主要增产措施正日益受到世界各国石油工作者的重视和关注,其发展过程大致可分以下几个阶段: 60 年代中期以前, 以研究适应浅层的水平裂缝为主这一时期我国主要以油井解堵为目的开展了小型压裂试验。 60 年代中期以后, 随着产层加深, 以研究垂直裂缝为主。这一时期的压裂目的是解堵和增产, 通常称之为常规压裂。这一时期,我国进入工业性生产实用阶段,发展了滑套式分层压裂配套技术。 70年代，进入改造致密气层的大型水力压裂时期。这一时期,我国在分层压裂技术的基

区块页岩气水平井钻井完井技术

区块页岩气水平井钻井完井技术摘要：相对于发达国家，我国区块页岩气勘察起步较晚，仍然处于起步阶段，勘察技术有待提高。而一些发达国家已经积累了丰富的经验，特别在页岩气水平井钻井完井技术上，起步较早、技术水平趋于成熟。就此，文章就区块页岩气水平钻井完井技术展开分析关键词：区块页岩气水平井；钻井完井；技术分析笔者以涪陵焦石坝区块为例，该地区地理环境复杂、各向差异显著容易出现井下安全事故且钻井时间长。经过对该区块页岩气钻井完井技术难点展开适应性评估，制定可行性方案从而为涪陵焦石坝区块页岩气开发创造条件。一、页岩气水平井钻井特点分析水平井和页岩之间的储层和中裂缝相交，基于现有条件下扩大接触面积，完善页岩气流动状态。由于水平井井眼在最小的主应力位置，可以使井眼基于压裂条件下与井筒相交从而压裂增产。水平井比直井要求较低，地下延伸性较大，防止受到地面因素影响。基于费用投资上分析，水平井经济造价多，但是采量较多有助于经济收入的提升。因为页岩气在钻完井上呈现复杂性、系统性特点，特别在低空隙度和低渗透上。所以，钻井开采过程中应注意储存保护。泥页岩呈现碎花膨胀特点，目前当务之急是提高钻井工艺。此外，由于经济投入较多需要注意垂直井段深度控制。钻井时避免坍塌问题，采取科学的控制方案。这样做的原因的是：不同区域的页岩气地质和储量不同，在页岩气水平开采过程中应立足于现实状况、学习发达国家成功经验从而研发适应国内的水平井开采技术。二、页岩水平井钻井液研究泥页岩自身有着吸水膨胀性特点，所以容易发生井壁失稳，这也是导致安全事故的主要原因。由于页岩地层层理和页岩裂缝发育，岩心外层存在细小缝隙，钻井液流入垮塌页岩层内并通过体表水化反应在泥页岩地层内产生膨胀，引发坍塌与井壁失稳。所以，在选择页岩气水平钻井液过程中应做好密封工作。伴随着开采页岩气的快速发展，有关技术并未得到了研发使得实际开采成功率较低。国内关于开采页岩气研究上缺少充足的资料依据与经验积累，极容易出现钻井液密度较大，尤其是钻井开采过程中井壁失稳严重。就此，页岩气水平井钻井开采多利用基础钻井液，直井段开采会利用水基钻井液。开采页岩气钻对水基站井液有着严格要求，油基钻井液要求有细小的润湿角与页面张力，有助于提高水平井井壁强度。同时，防止井壁塌陷。三、页岩气水平井固井技术分析页岩气水平井固井多利用分段压裂方法提高产量，这对固井胶结性提出了较高要求。因为页岩气有着水化膨胀特点，作业时间长容易出现井壁失稳。此外，井眼椭圆度较高使得水平井段下套管难度大。由于页岩气水平井集中选择油基钻井液，特别是低温浅井时期固井时顶替率较差。页岩气提高产量的方法为射孔与压裂，使得生成射孔的过程中导致水泥破损。针对这一问题，可以采取以下方法：第一，检查铜井并对井眼质量给予重视。第二，通过套管漂浮固井技术缩减上提套管拉力与下放阻力，保证施工稳定性。此外，确保套管下放作业有效开展。第三，利用套管抬头下套技术与前置液固币清洁技术，尽可能规避油膜残留影响。页岩气水平井完井技术分为：裸眼射孔完井、组合式桥塞完井，其中常见的是套管固井后射孔完井技术与组合式桥塞完井技术。射孔完井技术多利用下套管固井后，作为生成射孔的目标。

分析中国煤层气钻完井技术的发展现状及趋势付伟辰

分析中国煤层气钻完井技术的发展现状及趋势付伟辰摘要：文章结合经验对煤层气钻完井技术现状进行阐述分析，并对当下煤层气钻完井技术存在的问题进行研究，最后就其未来发展趋势进行了说明，旨在为今后相关研究提供参考。关键词：煤层气钻完井技术；发展趋势；现状我国是煤层气资源最为丰富的国家之一。煤层气开发利用在一定意义上比页岩气更具现实意义。它不仅对我国能源保障和煤矿安全具有重要意义，而且对改善能源结构，促进清洁能源发展也具有重大意义。但从产业发展现状来看，煤层气产量和利用量没有出现预期的增长。煤层气产业属于技术密集型产业，其形成和发展依赖于科技进步。本文从中国煤层气勘探开发历程的角度，简述了技术进步对产业发展的作用；全面剖析了我国煤层气勘探开发技术现状及存在的问题，并据此提出了技术的发展方向和具体的合理化建议。一、目前煤层气钻完井技术现状煤层气钻完井技术不同于油气井的钻完井，它有自己独有的特点：①目前煤层气井深度多数不超过1000m，而中国现在的油气井深大部分在2000m以上。 ②煤层气井的目标层是煤层，且部分井的目标是多个煤层，煤层具有低弹性模量高泊松比的特征，而油气井目标层主要是砂岩等强度较高的地层。煤储层孔隙压力低，且不论在时间和空间上都相对稳定。③煤储层孔隙压力低，且不论在时间和空都相对稳定。而油气井的储油气井的储层压力非常高，而且变化大。④煤层气开采需要大量的成本投入，但开采产量却不高，经济效益低，因煤层气钻井技术复杂，钻井过程需要耗费至少一半以上的开采成本。⑤煤层气钻井过程中事故频发。由于煤岩是割面纹理，相互胶结程度低，煤层井壁容易滑落。为了使煤层气资源最大程度上免于受损，结构复杂的煤层气钻井施工现场多使用清水作为钻井液来进行钻井作业。然而由于清水本身具有黏度不强、流失量大、携岩效果不好的天然弱点，加上力学耦合作用，使得煤层气井壁进一步弱化了强度。以上的因素导致了复杂的煤层气钻井施工现场时有事故发生。二、当前我国煤层气钻井技术发展面临的难题（一）煤储层伤害与常规天然气储层不同，煤既是生气层又是储集层。煤层中的甲烷气体以三种状态赋存，即：直接吸附在煤孔隙的内表面上；以游离态分布在煤的孔隙和裂缝内；溶解在煤的地层水中。当钻进煤层后，甲烷气从煤的内表面解吸、扩散并通过裂缝流到井内。如果煤层的孔隙和裂缝一旦受到损害，其损害程度比常规油气层严重得多，不仅使气体的渗流通道受损，而且还会影响甲烷气的解吸过程。当钻开煤层后，工作液和高分子聚合物都会吸附在煤层上。它一方面诱发煤基质膨胀而使有效裂缝受到挤压变窄；另一方面，聚合物在煤表面的多点吸附形成胶凝层堵塞煤层的裂缝和割理系统。而且在钻井、固井过程中，钻井液和水泥浆的密度控制不好或施工不当，易发生井漏而造成煤层大面积污染。（二）煤层气产能低，完井效益不高为了使煤层气资源最大程度上免于受损，结构复杂的煤层气钻井施工现场多使用清水作为钻井液来进行钻井作业。然而清水钻井存在诸多的弊端，如对于结构复杂的煤层气井，不利于稳定井壁；再如对于井口直径不规则、井壁严重掉块的煤层气井，因已钻的井眼不能重入而多数采用裸眼完井。在国外，煤层气井的开采寿命可长达20~30年，而在我国，由于使用无套管或者筛管支撑井壁，导致

辽河油田水平井钻完井技术

技　术　创　新水平井以其单井产量高、吨油成本低、综合效益好、能有效地提高油田采收率等优势在辽河油田得到迅猛发展，在油田增油上产方面发挥了重要的作用。目前辽河油田的水平井技术已经迈向了整体、区块开发油田的新阶段，并为边际油藏、低品位油藏、中后期油藏的开发和濒临废弃油藏的再次开发，特殊油藏的高效开发提供了强有力的技术支撑。辽河油田的水平井钻井工艺技术经过十几年的发展，现已在钻完井工艺技术上取得了突破，形成了具有自己特色的水平井钻完井技术系列，适应了辽河油田勘探开发的需求。随着人们对水平井认识的深入和勘探开发要求水平井解决的问题越来越多，水平井钻井技术遭遇到了空前的挑战。一、水平井在辽河油田的发展辽河油田水平井钻井起步于２０世纪９０年代初，历经 □　中国石油辽河油田公司钻井管理中心高富成摘要：本文回顾了辽河油田水平井钻井技术的发展情况，总结了逐步形成的特色水平井钻完井工艺技术进展，指出了目前辽河油田水平井技术发展面临的新问题及制约水平井技术发展的瓶颈技术，提出了当前水平井钻完井技术急需解决的一些问题。关键词：辽河油田水平井钻井完井了１５年的发展，该项技术已日趋成熟，并成为开发油气藏的一种重要手段。水平井在辽河油田的发展大体分为两个阶段。１９９２—２０００年为研究试验阶段，２００１年至今为完善、推广应用阶段。图１是辽河油田历年来施工水平井统计。１９９２年到２０００年的８年间辽河油田在水平井钻井方２００１５０１００５００２１１１４７７１０２５１４９７９３９１１水平井数图１辽河油田历年来施工水平井统计图１９９２１９９３１９９４１９９５１９９６１９９７１９９８１９９９２０００２００１２００２２００３２００４２００５２００６年份辽河油田水平井钻完井技术

煤层气钻井与完井技术

煤层气井钻井完井技术浅议蒋作焰【摘要】：煤层在储层物性、机械力学性质及储集方式等方面具有与常规油气储层不同的特征；这些特征决定了煤层气井钻井、取心、完井及储层保护诸技术的特殊性。据此，我们从钻井完井工程的角度分析了现有技术存在的问题和制约煤层气开发效果的主要因素。研究并形成了一整套煤层气井的取心技术、储层保护技术和完井技术。这套技术应用于中国多个煤层气试验开发区，不仅满足了地质评价的需要，也为实现煤层气工业性开采起到了积极推动作用。【关键词】：煤层气钻井技术完井技术【作者】：蒋作焰2006年毕业于长江大学石油工程专业，中原石油勘探局钻井一公司工程师。

前言煤层气又称煤层甲烷,是一种优质高效清洁能源。凭借良好的安全效益、环保效益和经济效益，煤层气的勘探开发已在国际上引起广泛的关注。我国煤层气资源十分丰富,但是目前我国的天然气勘探开发还处于起步阶段。中原钻井通过多年的攻关研究和试验，形成并掌握了一整套适合煤层气的钻井完井工艺技术，其内容包括：煤层造穴技术、连通技术、煤层井眼轨迹控制技术、水平分支井技术、充气欠平衡钻井技术、煤层绳索取心技术、煤层气完井技术、煤储层保护技术、煤层气井完井技术等。一、煤层气井钻井完井的特殊性煤层气钻井完井技术是建立在煤层地质力学性质及开采要求基础之上的。煤层具有不同于其他储层的特殊地质特性表现在以下几个方面： 1、井壁稳定性差，容易发生井下复杂故障。煤层机械强度低，裂缝和割理发育，均质性差，存在较高剪切应力作用。因而煤层段井壁极不稳定，在钻井完井过程中极易发生井壁坍塌、井漏、卡钻甚至埋掉井眼等井下复杂。 2、煤层易受污染，实施煤层保护措施难度大。煤层段孔隙压力低且孔隙和割理发育，极易受钻井液、完井液和固井水泥浆中固相颗粒及滤液的污染；但在钻井完井过程中，为安全钻穿煤层，防止井壁坍塌，又要适当提高钻井液完井液的密度，保持一定的压力平衡。这就必然会增加其固相含量和滤失量，加重煤层的污染。因此，存在着防止煤层污染和保证安全钻进的矛盾，从而使实施煤层保护较油气层更为困难。 3、煤层破碎含游离气多，取心困难。

页岩气开采(压裂技术)对环境、健康的影响

页岩气开采（压裂技术）对环境、健康的影响 Shale gas exploitation (Fracking）and its environmental and health impact 周睿译普红雁程浩毅校本译文由云南省健康与发展研究会提供来源：《世界页岩气资源：美国以外14个区域的初步评估》，美国能源信息署，2011年，https://www.360docs.net/doc/b78863662.html, 页岩气开采也涉及到许多其他的环境和健康问题。欧盟2012年8月的一项研究表明，压裂法开采页岩气存在着较高的风险，它有可能引发一系列环境问题，例如污染地下水、地表水和空气，引发水资源安全问题，占用土地资源，影响生物多样性，产生噪声污染及交通问题。

（1）用水页岩气开采需要大量的水，可能会（导致）对钻井所在地区造成供水压力。每一次压裂操作大约使用1500万升水，而钻井可被压裂多达10次。根据我们的计算，单独一口井所使用的水能够供大约10000欧洲人使用一年。在水资源供应本已存在压力或是由于气候变化可能存在压力的地区，水量需求水平尤为重要。在欧洲，德国和波兰拥有有丰富的页岩气储量，但其人均可再生水资源位列欧盟国家最末。在英国，目前进行的页岩气开采的地区，其供水情况已经被认为处于“超负荷”水平。2012年美国大部分地区遭遇夏季干旱的侵袭，页岩气开采表现出这种缺水的影响，德克萨斯和堪萨斯的某些地区被迫停止了页岩气的开采，而在宾夕法尼亚州，页岩气的开采则被禁止使用河水。在其他地方，页岩气运营商试图通过收买农场主或向土地所有者支付大量金钱来获得水资源的使用权。尽管通常认为压裂法比煤和核能用水更少，但却不太可能简单地替代上述两种能源。实际上，如果将多种装置的累积效应考虑在内时，压裂法反而可能会需要更多的水。

页岩气开采技术的革命性突破

页岩气开采技术的革命性突破 ——记美国页岩气之父乔治〃米歇尔美国页岩气之父——乔治·米歇尔 2006年，美国页岩气产量为当年天然气总产量的1%，到2010年，这一数据跃升至17%，超过1000亿立方米。五年间，美国页岩气产量增长近20倍。在2009年2月的美国剑桥能源周上，专家们用“页岩气革命”来形容美国在页岩气领域取得的重大突破。美国页岩气开发历程 2010年6月，在阿姆斯特丹召开的“解放您的潜力——全球非常规天然气2010年会”上，一位90岁的老人，页岩

气钻井和压裂技术的先驱——美国 Mitchell Energy & Development 公司的乔治〃米歇尔(George Mitchell)先生被美国天然气技术研究所（GTI）授予终身成就奖。米歇尔先生的成功引发了美国的页岩气革命，几年时间内，美国一跃成为世界天然气第一大资源国和生产国，不但有望实现天然气的自给，还有可能成为天然气出口国，这一转变将对世界天然气的供求格局产生巨大影响。乔治〃米歇尔出生在德克萨斯州的Galveston市，是一个移民到美国的希腊牧羊人的儿子。大学就读于德克萨斯州农工大学。他在1946年创办了一家从事石油钻探和房地产业务的公司，即米歇尔能源开发公司（Mitchell Energy & Development Corp.）。虽然公司的运营状况相当不错，但作为自己的石油公司的负责人，米歇尔看到自己的油井在一段短暂的生产后便停产，感到并不满意。在20世纪80年代，他决定尝试一项重大技术挑战，即试图从Barnett部分页岩中开发出页岩气，Barnett页岩位于德克萨斯州Fort Worth 盆地深部和德克萨斯州中北部的15个县境内。那时，人们已经知道页岩层中形成有巨量的天然气，但是这些天然气却都被束缚在岩石内，并不向钻孔处流动。同样，煤层中也蕴藏有大量的天然气，然而由于所处位臵太深而无法开采出来。这些气体像海绵一样渗透在沙石和其他半多孔岩石中。钻探人员通常称这些气体为“致密气”，要开

煤层气开发钻井工艺及设备选择方案讲解

煤层气开发钻井工艺及设备选择方案 APE OGGO 李向前 2010-12 煤层气简介煤层气(Coal Bed Methane/CBM。煤层气俗称“ 瓦斯” ,其主要成分是甲烷,它是在煤的生成和煤的变质过程中伴生的气体。在成煤的过程中生成的瓦斯是古代植物在堆积成煤的初期,纤维素和有机质经厌氧菌的作用分解而成。甲烷通常是由水压支撑在煤层气中。煤层气的主要组成部分(95%是天然气。因此,煤层气具有热值/每立方米与天然气几乎一样,可与天然气混合运输。

煤层气就像天然气,相对便宜,是清洁燃料。 CBM 是 21世纪重点发展的替代能源。 CBM 开发技术基本成熟,在中国潜力巨大。煤层气储量中国煤层气产业数据概览: 36.8万亿立方米可开采资源总量占世界总量的 12% 41. 5万平方公里煤层气产区面积 2010年地面产量为 15亿立方米; 2015年地面产量为 110亿立方米; 2020年达240亿立方米。中国 9大煤层气富集盆地: 沁水盆地,鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地、滇东黔西、二连、吐哈、塔里木、天山和海拉尔等含气盆地(群、 121个含气区带。

中国煤层气资源丰富,发展前景广阔,资源分布集中,适于开发资源比例大, 煤层气产业刚刚起步,煤层气市场逐步步入商业化阶段,煤层气资源量与常规天然气相当,有效勘探开发可以对常规天然气形成重要补充。目前能够商业化的煤层气主要目标市场为山西沁水、韩城、河南、湖北、湖南等中部地区储存特点:低渗透,低压力,开发难度较大。煤层气开发与常规天然气开发技术不同

煤层气开发流程 -地面开发第一步:勘查规划(国家投资带动外资第二步:招商引资(区块开采权:中石油,中联,煤业集团第三步:钻井、固井、压裂、排采(承包商承包:煤田地质勘探队; 钻井工程公司等等第四步:运输(井口压缩机,管道输送第五步:应用(煤层气发电,加气站,工厂,民用

工程技术角度分析页岩气开采

工程技术角度分析页岩气开采页岩气已成为全世界非常规油气资源勘探开发的重点领域。由于页岩气具有区别于常规气藏的显著特性，导致页岩气资源勘探开发成为一个庞大的系统工程，涉及复杂的技术体系，最主要的不同之处在于将工程技术前移至页岩气资源评价和开发过程。水平钻井、滑溜水多段压裂、裂缝检测等一系列关键技术的突破是美国页岩气近年来飞速发展的重要原因。中国非常规油气藏潜力很大，不同机构的评价结果表明，中国陆域页岩气可采资源量很大，是常规天然气资源量的1.1~2.4倍。目前，中国页岩气第二轮招投标已顺利结束，距离实现65亿立方米/a产量目标只有不到3年的时间，多个区块页岩气的勘探及评价即将陆续展开。目前，页岩气水平井分段压裂已占单井建设投资的40%~50%,进一步体现了工程技术的重要性。为此，在勘探开发过程中提出了工程技术的早期介入、合理应用和深入理解，以有助于页岩气的资源评价。 1 页岩气储层压裂机理及实现策略 1.1压裂改造原理页岩气之所以能在页岩气中存留，缘于页岩极为致密的孔隙结构和极低的渗透率。页岩气储层中天然气基本无法运移到井筒，其主要原因在于2个方面：1.天然气分子直径在页岩气纳米级孔隙中运移难度大。甲烷的分子直径大小是：0.40nm，乙烷的分子直径大小是0.44nm，而页岩的孔隙大小是0.5~100nm，远远小于砂岩的孔隙（大于1μm）。对于孔隙直径较小的页岩，天然气基本是无法运移的。即使孔隙直径在100nm的页岩，天然气的运移难度也较大。2.天然气在致密孔隙结构中运移时间较长。理论研究表明，基质渗透率在0.000001mD时，流体穿透100m基质流入井筒需要的时间将超过1Ma。因此，页岩气得以开采利用，必须通过水力压裂在页岩储层里形成具有相当大体积、形态分布复杂、具有一定渗透能力的裂缝网络体系，使页岩气通过这个裂缝网络体系流入到井筒。 For personal use only in study and research; not for commercial use 页岩气压裂与常规压裂形成的双翼对称的平面张开缝不同，页岩气压裂（或称之为“体积改造”）旨在形成相互交错的复杂的“网络”裂缝体（含张开缝和剪切缝），增加平面与纵向上的储层改造体积SRV（stimulated reservoir volume），达到与页岩最大裂缝接触面积，提高初始产量和最终采收率。因此，页岩气开采工程技术实质是通过水力压裂把储层“压碎”。 1.2 压裂改造及其分类人们将储层分为常规和非常规。压裂的目的不同，常规储层和页岩气储层的

页岩气钻完井技术分析

页岩气钻完井工程发展趋势页岩气钻完井技术 2011. 8

页岩气钻完井工程发展趋势 ?当前，我国正处于工业化快速推进阶段，对能源需求量越来越大，同时减少碳排放的压力也与日俱增。这些都为非常规天然气快速发展提供了机会。 ?页岩气，是一种重要的非常规天然气资源。页岩气在非常规天然气中异军突起，已成为全球油气资源勘探开发的新亮点，并逐步向一场全方位的变革演进。由此引发的石油上游业的一场革命，必将重塑世界油气资源勘探开发新格局。加快页岩气资源勘探开发，已成为世界主要页岩气资源大国和地区的共同选择。 ?美国作为世界上页岩气资源勘探开发最早的国家，在政策、价格和开发技术进步等因素推动下，已在北美地区形成成熟的评价方法和勘探开发技术，值得我国页岩气研究和勘探开发工作者学习借鉴。 ?我国与美国在页岩气地质条件上具有许多相似之处，页岩气富集地质条件优越，具有与美国大致相同的页岩气资源前景和开发潜力。目前我国页岩气资源调查与勘探开发还处于探索起步阶段，至今尚未对其潜力进行全面估算，页岩气资源有利目标区有待进一步落实，勘探开发还处于“空白”状态。

目录前言一国内外页岩气开发状况二页岩气钻完井技术三启示和建议

?中国页岩气资源量约为30.7万亿方（类比法），总面积达300万KM2,资源丰富、分布广阔，潜力巨大，勘探开发刚刚起步 ?南方海相21万亿占70%，四川古生界12万亿，需尽快探明 ?示范工程威201、宁201井昭104直井压裂初见成效，为开发提供了宝贵经验中国页岩气资源分布图一、国内外页岩气开发状况

页岩气是主体上以吸附或游离状态存在于泥岩、高碳泥岩、页岩及粉砂质岩类夹层中的天然气。大部分是自生自储于古生界志留寒武系。 ?游离相态存在于裂缝、孔隙及其它储集空间 ?吸附状态(20～85%)存在于干酪根、粘土颗粒及孔隙表面 ?极少量以溶解状态储存于干酪根、沥青质及石油中页岩气（shale gas）是从页岩层（or泥岩层）中开采出来的天然气。

页岩气开采中的水力压裂与无水压裂技术_孙张涛

页岩气开采中的水力压裂与无水压裂技术孙张涛吴西顺（中国地质图书馆，北京 1000813）摘要：随着“十二五”规划的发布，页岩气的大规模勘探开发在我国被提上议事日程。对于我国目前的页岩气勘探开发而言，技术配套和攻关是首要任务，还需处理好相关的环境问题。然而，页岩气开采中常用的水力压裂技术始终面临着两大难题：水资源的大量消耗和压裂导致的相关污染等。因此，出于环保和节约水资源的考虑，国外许多公司都加大了对氮气泡沫压裂、CO 2 压裂和液化油气压裂等无水压裂技术的研发投入。无水压裂技术不仅可以解决缺水难题，还能减少页岩气开发对环境造成的污染，可谓一举两得。目前我国尚未完全掌握相关核心技术，水资源又相对缺乏，基于这样的现实考虑，无水压裂技术或许能够解决我国页岩气开发中的水资源难题。关键词：页岩气开采水力压裂无水压裂压裂技术基金项目：本文受中国地质调查“国外地质文献资料集成服务与分析研究”项目资助（项目编号：1212011220914）。收稿日期：2014-05-12 第一作者简介：孙张涛（1981-），女，助理研究员，主要从事地学文献情报研究。 1引言我国“十二五”规划明确提出了“推进页岩气等非常规油气资源的开发利用”，随后《页岩气发展规划（2011～2015）》（以下简称《规划》）也应运而生，该《规划》明确要求“加大页岩气勘探开发技术科技攻关，掌握适用于我国页岩气开发的增产改造核心技术”。虽然水力压裂技术是现阶段开采页岩气的主流技术，但由于存在诸多尚未突破的“瓶颈”，已成为欧美国家页岩气辩论中最具争议性的一个话题。随着人们对水资源和环境问题的重视，许多国外公司纷纷探索水力压裂的替代技术。我国“十八大”报告强调要 “全面促进资源节约”以及“加强水源地保护和用水总量管理”，《规划》中也提出要“减少用水量”以及要 “加强环保监测实现压裂液无污染排放”，在水资源匮乏、生态环境脆弱的中国，若要大规模开采页岩气，必须考虑并规避水力压裂可能带来的风险，因此，技术突破和攻关在现阶段显得尤为重要。 2水力压裂技术 2.1 水力压裂原理水力压裂是通过高压将数百万加仑的压裂液泵入油井或气井中，冲破页岩层生成岩层裂隙以实现油气增产的一项技术，如果注入的压裂液能保证足够的压力维持荷载，裂隙可以延伸数百米。压裂液中大约99% 为水，其他主要是化学添加剂和支撑剂（如砂粒或陶粒），以防止压裂裂隙闭合。添加到压裂液中的化学品包括摩擦减速剂、表面活性剂、胶凝剂、规模抑制剂、酸性试剂、腐蚀抑制剂、抗菌剂、黏土稳定剂等。表1[1] 为水力压裂过程中可能使用的某种或多种压裂液的组成和用途。 1947年，在美国堪萨斯州首次应用了水力压裂技术，但该技术被迅速推广则得益于近年来页岩气在全球的兴起。2008年，在世界范围内打了5万多口水力压裂井，据估计，如今一半以上的钻井都要进行压裂作业[2]。

页岩气勘探开发系列技术

页岩气勘探开发系列技术目前，我国大规模开发非常规天然气尤其是页岩气的关键技术体系尚未形成，缺乏核心技术和相关标准规范。页岩气储层孔隙度一般为4%～5%，渗透率小于10×10-3μm2。页岩气储层的特点决定其开发所采用的技术与常规天然气开发技术有所区别。页岩气井对设备、钻采技术要求都很高，比如，在压裂技术上，常规油气井的压力等级一般为30MPa，而页岩气井一般在100MPa左右；泥沙堵漏等问题也给施工带来一定难度。因此必须综合采用先进的勘探、钻井和开发技术，才能实现页岩气的商业开发。目前，国外石油企业已经积累了比较丰富的页岩气开采经验，在开采技术方面形成了比较成熟的勘探开发系列技术，包括三维地震综合采集与处理技术、多分支水平井技术、水平井加多段压裂技术、清水压裂技术和同步压裂技术等。（1）钻井工程技术页岩气钻井技术大概经历了直井、单支水平井、多分支水平井、丛式井、丛式水平井钻井的发展过程。直井是美国2002 年之前页岩气开发的主流钻井方式，其目的是获取页岩气地质、油藏资料，为后续钻井、压裂和采气等做技术准备;继2002年Devon公司在FortWorth盆地Barnett页岩气7口水平井的试钻成功，利用增加储层泄流面积、提高页岩气采收率等方式

使得产气量显著提高，水平井、分支井、丛式井水平井等得以迅速发展，相继成为美国页岩气开发的主要钻井方式。水平井钻井技术经过近80年发展，目前已相当成熟完善，特别是井下动力钻具、地质导向工具、旋转导向钻井系统、随钻测量系统、控压钻井等新技术出现，使得在页岩气勘探开发领域水平井较直井更具优势: 图2：水平井钻井示意图水平井成本为直井的1.5～2.5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的3～4倍；水平井与页岩层中裂缝(主要为垂直裂缝)相交机会大，可明显改善储层流体的流动状况。统计结果表明，水平段长度为200m或更长时，比直井钻遇裂缝的机会多达几十倍；