頁巖鉆井
關注創建者：匿名 創建時間：2022-02-14
頁巖鉆井的實例教程
模型建立及求解
本案例涉及到的物理場數學方程包括：巖體變形控制方程、鉆井液滲流方程、水分擴散方程、溫度場方程以及彈塑性屈服準則方程。以上各方程之間相互耦合，探討滲流壓力、溫度應力、水分濃度對井壁穩定性影響。井壁的穩定性與傾角、地應力及鉆井液的壓力具有關系，巖層的彈性模量、泊松比與內摩擦角與內聚力均與含水率有關。
物理場方程
鉆井液壓力分布
徑向應力
塑性區域
斜井鉆井液壓力
NO.
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水平井“一趟鉆”鉆井技術
水平井“一趟鉆”鉆井技術是一項系統工程，也是頁巖油氣水平井鉆井提速降本的“牛鼻子”工程。所謂“一趟鉆”就是鉆頭一次下井打完一個開次的所有進尺。“一趟鉆”可顯著減少鉆頭用量、起下鉆次數和時間，簡化井身結構，減少套管和水泥用量以及相應的固井工作量，從而大幅度縮短鉆井周期，降低鉆井成本。
“一趟鉆”涉及的關鍵技術主要包括：（1）鉆井方案優化設計；（2）先進鉆機，特別是自動化鉆機；（3）適合“一趟鉆”的高效長壽命鉆頭，通常是定制的鉆頭；（4）個性化的優質鉆井液；（5）高壓噴射鉆井及優選參數鉆井；（6）常規導向鉆井或旋轉導向鉆井；（7）隨鉆地質導向；（8）遠程專家決策支持中心。鉆頭、鉆井液、導向工具、儀器以及鉆井工藝、裝備的最佳匹配，是“一趟鉆”的基本保證，井筒完整性是“一趟鉆”的基本前提。“一趟鉆”不僅需要集成應用先進高效鉆井技術，還需要地質工程一體化解決方案，更需要團隊的協作。
在美國頁巖油氣水平井鉆井中，單井段一趟鉆已成常態，兩井段一趟鉆正在推廣應用，多井段一趟鉆持續增加。隨著技術的不斷進步和經驗的不斷積累，“一趟鉆”不斷刷新著單趟進尺紀錄，不斷縮短水平井鉆井周期。“一趟鉆”創造的單趟進尺紀錄已突破5500米。
展開 據人民日報海外版3月7日報道，6日，中國石油西南油氣田川南深層頁巖氣攻關傳來捷報，部署在四川省瀘縣雷達村的瀘203井完成放噴測試，關井最高井口壓力57.1兆帕，測試日產量137.9萬立方米，成為國內首口單井測試日產量超百萬立方米的頁巖氣井。
瀘203井是一口深層頁巖氣評價井，目的是評價瀘州區塊埋深4000米左右龍馬溪組頁巖氣資源的開發潛力，試驗深層頁巖氣水平井優快鉆井技術、體積壓裂工藝。通過精心組織，在地層溫度大于140℃的頁巖地層中，成功鉆成水平段1500米，優質儲層鉆遇率100%，井身質量合格率100%。借鑒北美新一代壓力工藝技術，結合川南地區深層頁巖地質工程特征，采用“密切割+高強度加砂+暫堵轉向”壓裂工藝，成功實現了埋深近4000米、破裂壓力大于110兆帕、水平應力差大于20兆帕、微裂縫較發育的頁巖儲層的體積改造。
中國石油西南油氣田 圖片來自四川在線
近期，中國石油足202H1、黃202、瀘203等井相繼獲得高產氣流，標志著川南深層頁巖氣勘探開發技術逐步走向成熟，為這一地區86%以上深層頁巖氣資源的有效動用奠定了堅實基礎，進一步堅定了實現川南頁巖氣中長期發展規劃目標的信心。
據四川在線2018年12月24日報道，中國石油川南頁巖氣日產量達到2011萬立方米，突破2000萬立方米，同比增加119.3%，再創歷史新高。目前，川南已成為我國最大的頁巖氣生產基地，約占全國天然氣日產量的4.2%。
據新華社2018年7月10日報道，全國礦產資源新增儲量數據顯示，我國石油和天然氣增長放緩，煤層氣下降，增幅較大的頁巖氣探明儲量突破萬億立方米大關。
自然資源部10日發布2017年全國礦產資源儲量情況顯示，我國石油、天然氣和煤層氣勘查新增探明地質儲量呈現下降趨勢。
展開 圖1 基于常規測井曲線的多信息融合測井
甜點識別與評價方法
2.2 長水平段水平井高效鉆井技術
頁巖儲層具有低滲低孔等特征，只有通過水平井精確鉆遇其甜點并合理實施壓裂改造才能獲得穩定產能。我國陸相斷陷盆地構造復雜，縱向上確定的頁巖油甜點橫向差異較大，針對頁巖油藏鉆井存在諸多難點：其一頁巖水平井水平段較長，需嚴格控制造斜段的斜率；其二儲層磨阻大，鉆進過程中壓力傳遞弱；其三由于缺乏可靠的地質資料，加之經驗不足，無法精確捕捉目標層；其四我國陸相頁巖油藏儲層中礦物易膨脹，常規鉆井液體系并不適用。
針對以上難點，國內外學者提出了一套包含多項有效鉆井舉措的長水平段水平井高效鉆井工藝，該技術囊括叢式“井工廠”立體開發、超大規格電驅動鉆機、長水平段水平井井眼軌跡控制、鉆井參數實時優化等多項子技術，該系統在鉆井過程中可實時調整和優化井眼軌跡，確保頁巖油甜點被精準鉆遇。
2.3 水平井+密切割體積壓裂技術
頁巖油水平井投產前需進行體積壓裂，常規水平井體積壓裂波及面積小，裂縫間距大，很難實現連續穩產。為進一步挖掘頁巖油井的潛能，引入了水平井+密切割體積壓裂技術。該技術不僅能夠起到擴大裂縫波及范圍，縮短頁巖儲層滲流距離的作用，同時可以實現補充地層壓力，提升采出程度，增大單井產能的目的，一舉雙效。慶城油田自將密切割體積壓裂技術與長7油層組頁巖油現場先導試驗相結合以來，水平井壓裂實現了從“大排量打碎儲集體”到“密切割剁碎儲集體”的思路轉變，配合其自主研發的低成本EM30滑溜水壓裂液，實現了對該區塊頁巖油儲層的有效改造。
2.4 微地震井中監測技術
微地震井中監測技術是近幾年興起的多學科交叉融合技術，與其他監測方法相比，其具有監測信息多、精度高及實時性強等優點。
展開 油價下跌迫使鉆井活動減少。特別是油服公司在頁巖活動放緩中首當其沖。油服公司的高管告訴達拉斯聯儲，他們的運營利潤率在第四季度有所下滑。
事實上，接受達拉斯聯儲調查的石油和天然氣高管中的約53%表示，近期油價下跌導致他們降低了對2019年“資本支出的預期”。還有15%的高管表示，現在就資本支出變動作出決定還為時過早。只有31%的石油高管稱油價下跌不會影響他們的支出計劃。
石油鉆井平臺數量在2018年的大部分時間里攀升，但從第三季度開始趨于穩定。鉆井平臺數量在12月的最后一周達到885，自10月底油價開始下跌以來幾乎沒有變化。
目前頁巖油活動放緩仍處于初期階段。鉆井平臺數量真正開始對重大的油價走勢做出反應往往需要幾個月的時間。對于一系列其他數據——生產水平、庫存以及資本支出預期而言——也是如此。
換句話說，先前的一些數據已經表明，如果WTI保持在每桶50美元下方，美國頁巖行業可能會“舉步維艱”。WTI處于低位的時間越長，我們就越有可能看到更廣泛的放緩。
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在美國頁巖油氣水平井鉆井中，單井段一趟鉆已成常態，兩井段一趟鉆正在推廣應用，多井段一趟鉆持續增加。隨著技術的不斷進步和經驗的不斷積累，“一趟鉆”不斷刷新著單趟進尺紀錄，不斷縮短水平井鉆井周期。“一趟鉆”創造的單趟進尺紀錄已突破5500米。
圖1 基于常規測井曲線的多信息融合測井
甜點識別與評價方法
2.2 長水平段水平井高效鉆井技術
頁巖儲層具有低滲低孔等特征，只有通過水平井精確鉆遇其甜點并合理實施壓裂改造才能獲得穩定產能。
模型建立及求解
本案例涉及到的物理場數學方程包括：巖體變形控制方程、鉆井液滲流方程、水分擴散方程、溫度場方程以及彈塑性屈服準則方程。以上各方程之間相互耦合，探討滲流壓力、溫度應力、水分濃度對井壁穩定性影響。井壁的穩定性與傾角、地應力及鉆井液的壓力具有關系，巖層的彈性模量、泊松比與內摩擦角與內聚力均與含水率有關。
物理場方程
鉆井液壓力分布
徑向應力
瀘203井是一口深層頁巖氣評價井，目的是評價瀘州區塊埋深4000米左右龍馬溪組頁巖氣資源的開發潛力，試驗深層頁巖氣水平井優快鉆井技術、體積壓裂工藝。通過精心組織，在地層溫度大于140℃的頁巖地層中，成功鉆成水平段1500米，優質儲層鉆遇率100%，井身質量合格率100%。
全球最大油服公司斯倫貝謝（Schlumberger）和第二大油服公司哈利伯頓（Halliburton）去年三季度警告稱，頁巖油公司的鉆井活動正在放緩。管道限制、油井生產率問題和“預算耗盡”導致鉆井條件減弱。
這些言論當時引發關注，并得到了媒體報道，但油價仍居高位并且上漲，頁巖油產量也是如此。最近的油價暴跌和頁巖活動增速放緩，讓人們對此前的警告言論有了新的認識。
