页岩气钻井、完井工艺组合介绍

1、 页岩气钻井、完井工艺组合介绍页岩气钻井、完井工艺组合介绍 我们的愿望：无伤害文化我们的愿望：无伤害文化 对人员无伤害对人员无伤害 对环境无伤害对环境无伤害 避免财产损失和浪费避免财产损失和浪费 持续改进持续改进 以优秀为目标以优秀为目标 无伤害文化的原则无伤害文化的原则 安全不是静止的，它是个动态的训练：练习的越多，就会安全不是静止的，它是个动态的训练：练习的越多，就会 更幸运。更幸运。 伤害和事故并不是不可避免的，却被认为是不可接受的。伤害和事故并不是不可避免的，却被认为是不可接受的。 一个安全的文化和氛围是从上到下贯彻的。一个安全的文化和氛围是从上到下贯彻的。 聚焦于风险暴露而非结果，可

2、以提高安全绩效，并有助于聚焦于风险暴露而非结果，可以提高安全绩效，并有助于 安全绩效管理。安全绩效管理。 员工参与是最基本的，而且会得到鼓励和支持。员工参与是最基本的，而且会得到鼓励和支持。 对于提高安全努力和绩效来说，测量、标准和反馈的可说对于提高安全努力和绩效来说，测量、标准和反馈的可说 明性是必须的。明性是必须的。 无伤害文化的原则无伤害文化的原则 连续油管连续油管 电缆电缆 带压修井带压修井 目标目标 连续油管服务连续油管服务 带压修井服务带压修井服务 电缆服务电缆服务 射孔第一间隔射孔第一间隔 压裂第一阶段压裂第一阶段 填塞和射孔填塞和射孔 压裂期间压裂期间 重复全部阶段重复全部阶段

3、不压井完井不压井完井 钻桥塞钻桥塞 连续油管待命，以便处理脱砂连续油管待命，以便处理脱砂 页岩气完井服务程序页岩气完井服务程序 洗井和初始射孔运行洗井和初始射孔运行-通过连续油通过连续油 管进行油管传输射孔管进行油管传输射孔 传统填塞和射孔传统填塞和射孔-电缆电缆 在不压井条件下，在不压井条件下， 用带压修井机下采用带压修井机下采 油管柱油管柱 连续油管连续油管钻桥塞钻桥塞 连续油管服务连续油管服务 页岩完井工作范围页岩完井工作范围 洗井洗井 第一拟处理层的射孔第一拟处理层的射孔 - - 油管传输射孔枪油管传输射孔枪 压裂过程中待命进行冲砂保障压裂过程中待命进行冲砂保障 多层隔离的时候，用来钻

4、掉桥塞多层隔离的时候，用来钻掉桥塞 连续油管大位移井的经验连续油管大位移井的经验 巴奈特页岩巴奈特页岩 马塞卢斯页岩马塞卢斯页岩 费耶特维尔页岩费耶特维尔页岩 巴肯页岩巴肯页岩 海恩斯维尔海恩斯维尔页岩页岩 发现于德克萨斯州，经常被称作美国最大 的天然气气田 发现于美国（宾夕法尼亚州）东部阿巴拉 契亚山脉地区 发现于阿克玛盆地的阿肯色州边，是美国 第二大产油的页岩层 发现于北美威利斯顿盆地岩层 位于路易斯安那州和东德克萨斯州，并延 伸至阿肯色州 在侧钻水平井及大位移井中的成功应用在侧钻水平井及大位移井中的成功应用 连续油管连续油管 液压修井液压修井/ /带压作业带压作业 电缆电缆 井下工具划分

5、井下工具划分 增产服务增产服务 提供连续油管服务和工程设计支持的整套服务提供连续油管服务和工程设计支持的整套服务 在高压高温条件下，使用辅助式和独立式的带压在高压高温条件下，使用辅助式和独立式的带压 作业设备的应用方面有着丰富的经验作业设备的应用方面有着丰富的经验 为水平井压裂提供提供射孔和封堵为水平井压裂提供提供射孔和封堵 ttstts（姐妹公司）提供各种井下工具，利用丰富（姐妹公司）提供各种井下工具，利用丰富 的经验和独特的思路，提供各种工程服务和支持的经验和独特的思路，提供各种工程服务和支持 在非常规页岩储层的水平井多分段压裂中具有丰在非常规页岩储层的水平井多分段压裂中具有丰 富经验富经

6、验 水平钻井趋势水平钻井趋势 趋势：趋势：“水平井水平井”钻井钻机的数量钻井钻机的数量 二十世纪九十年代末期，大约二十世纪九十年代末期，大约4040个钻井钻机，个钻井钻机，6%6%用于水平用于水平 钻井。到钻井。到20082008年年5 5月，用于水平钻井的钻机数量增长至月，用于水平钻井的钻机数量增长至519519 个，占总数的个，占总数的28%28%。最近两年也显示出在水平钻井方面巨。最近两年也显示出在水平钻井方面巨 大的上升趋势。大的上升趋势。 水平钻井趋势水平钻井趋势 水平钻井是目前页岩储层采气的首选开采方法。水平钻井是目前页岩储层采气的首选开采方法。 虽然在页岩中进行水平井钻井和完井仍

7、需要技术的改进，虽然在页岩中进行水平井钻井和完井仍需要技术的改进， 但是对于美国高速发展非常规资源的来说，这些井已经非但是对于美国高速发展非常规资源的来说，这些井已经非 常重要。常重要。 首要挑战首要挑战- -克服摩擦自锁克服摩擦自锁 起作用的因素：起作用的因素： 水平位移段长度水平位移段长度 狗腿狗腿 严重度严重度 径向间隙径向间隙 固定颗粒积聚固定颗粒积聚 管道压力管道压力 流速流速 大位移井大位移井 井下牵引工具 降阻剂 大位移井大位移井 井下震击器 连接管带压修井 高强度，大外径连续油管 新技术 井下牵引工具井下牵引工具 牵引工具类型： 连续夹持（轮子，链子或轨道） 往复把手 在井眼轴

8、向上提供牵引力 必须提供足够的牵引力来克服装载 的摩擦力 （1,700 - 3,500 磅力）能够串联 组合来增加牵引力 welltec coiled tubing tractor schlumberger maxtrac tractor 井下牵引工具井下牵引工具 限制： 较适用于套管内径一直的井眼 装置能够提供的针对井眼的摩擦力数量 装置能够提供的负起载重的牵引力数量 welltec coiled tubing well tractor 化学降阻剂化学降阻剂 润滑剂 金属粘着润滑剂可以被放置于井筒几 何尺寸的故障点来降低井眼和连续油 管之间的摩擦系数 珠球系统 范例- 非磨蚀性球形颗粒作为轴

9、承， 其尺寸从75 到850微米， 在700 degf保持热稳定， 变形阻力可达到 30,000磅/平方英寸。 sun drilling products lubra-glide “z” co-polymer beads 机械降阻剂机械降阻剂 连续油管井下震击器连续油管井下震击器 tts-tts-爬行器爬行器 震击器震击器 震击器产生压力脉冲，可以刺激震击器产生压力脉冲，可以刺激 全部连续油管管柱。通过震击工全部连续油管管柱。通过震击工 具，压力脉冲被转换为轴应力。具，压力脉冲被转换为轴应力。 这有助于改善重量转移和减少摩这有助于改善重量转移和减少摩 擦，并因此延缓螺旋自锁。擦，并因此延缓螺旋

10、自锁。 震击器震击器 震击器震击器 对扣油管的带压修井对扣油管的带压修井 在大位移井情况下，带压修井是非在大位移井情况下，带压修井是非 常成功的常成功的 对扣油管提供更强的机械性能，以对扣油管提供更强的机械性能，以 及地面施加扭矩的能力及地面施加扭矩的能力 在多层的水平井压裂过程中，在连在多层的水平井压裂过程中，在连 续油管自锁后，用于帮助连续油管续油管自锁后，用于帮助连续油管 解卡解卡 新技术新技术 旋转连续油管旋转连续油管 帮助水平运动帮助水平运动 清除阻碍的碎屑清除阻碍的碎屑 增加钻头上的重力增加钻头上的重力 移动鹅颈管减少移动鹅颈管减少弯曲同相轴，弯曲同相轴，增加管线增加管线 寿命寿命

11、 检查井筒几何尺寸检查井筒几何尺寸 检查井况检查井况 作业前建模作业前建模 管柱设计管柱设计 实时数据采集实时数据采集 工程和作业设计工程和作业设计 工程和作业设计工程和作业设计 检查井筒几何尺寸检查井筒几何尺寸 检查井况检查井况 作业前建模作业前建模 管柱设计管柱设计 实时数据采集实时数据采集 low pressure低压? 3500 psi 检查井筒几何尺寸检查井筒几何尺寸 检查井况检查井况 作业前建模作业前建模 管柱设计管柱设计 实时数据采集实时数据采集 工程和作业设计工程和作业设计 检查井筒几何尺寸检查井筒几何尺寸 检查井况检查井况 作业前建模作业前建模 管柱设计管柱设计 实时数据采集

12、实时数据采集 工程和作业设计工程和作业设计 力模型力模型 检查井筒几何尺寸检查井筒几何尺寸 检查井况检查井况 作业前建模作业前建模 管柱设计管柱设计 实时数据采集实时数据采集 工程和作业设计工程和作业设计 液压模型液压模型 工程和作业设计工程和作业设计 检查井筒几何尺寸检查井筒几何尺寸 检查井况检查井况 作业前建模作业前建模 管柱设计管柱设计 实时数据采集实时数据采集 检查井筒几何尺检查井筒几何尺 寸寸 检查井况检查井况 作业前建模作业前建模 管柱设计管柱设计 实时数据采集实时数据采集 破裂破裂/倒塌模型倒塌模型 工程和作业设计工程和作业设计 锥形锥形 斜锥斜锥 直壁式直壁式 定制式定制式 检

13、查井筒几何尺寸检查井筒几何尺寸 检查井况检查井况 作业前建模作业前建模 管柱设计管柱设计 实时数据采集实时数据采集 工程和作业设计工程和作业设计 检查井筒几何尺寸检查井筒几何尺寸 检查井况检查井况 作业前建模作业前建模 管柱设计管柱设计 实时数据采集实时数据采集 材料强度 qt-800: 屈服强度8万磅/平方英寸 拉伸强度9万磅/平方英寸 qt-900: 屈服强度 9万磅/平方英寸 拉伸强度9.8万磅/平方英寸 qt-1000: 屈服强度10万磅/平方英寸 拉伸强度11万磅平方英寸 qt-1100: 屈服强度11万磅/平方英寸 拉伸强度12万磅/平方英寸 工程和作业设计工程和作业设计 对对h2

14、s应用来说钢铁性能是很重要的应用来说钢铁性能是很重要的 更安全的操作更安全的操作 实时作业分析实时作业分析 力的相互作用力的相互作用 疲劳分析疲劳分析 管柱管理管柱管理 orion das 工程和作业设计工程和作业设计 大位移井实例大位移井实例 #1油井油井 套管套管: 5-1/2” 17 lb/ft (id : 5-1/2” 17 lb/ft (id 4.892”)4.892”) 测量深度测量深度: 12,695 ft: 12,695 ft 垂直深度垂直深度: 4,612 ft: 4,612 ft 垂直段垂直段: 4,160 ft: 4,160 ft 造斜段造斜段: 1,190 ft: 1,

15、190 ft 水平段水平段: 7,340 ft: 7,340 ft 目标：水平井中钻掉多个压裂封隔器目标：水平井中钻掉多个压裂封隔器 大大位移井位移井实例实例 #1#1油井油井 常规滑动常规滑动 化学化学/机械降阻剂机械降阻剂 震击器震击器 连续油管牵引机连续油管牵引机 带压修井带压修井 2.875”ws fr 0.3 fr 0.25 fr 0.23 轴应力 1700 3500 lbf 地面施加扭矩 方案方案1 1：常规滑动：常规滑动 自锁深度自锁深度: 8,934 ft : 8,934 ft 钻头重力钻头重力: 0 lbs: 0 lbs 大位移井实例大位移井实例 #1#1油井油井 大大位移井

16、位移井实例实例 #1#1油井油井 结果：结果： 自锁深度最大钻头重力 案例1：滑动8,934 ft过早自锁 案例2：降阻剂10,395 ft过早自锁 案例3：连续油管震击器11,053 ft过早自锁 案例4:连续油管牵引机 (3500 lbf) 未检测 3,500 lbf 案例5：带压修井 (2.875” ws) 未检测8,900 lbf 液压模型液压模型 环空流体流速必须超过粒子沉降环空流体流速必须超过粒子沉降 速度速度 垂直段垂直段 2 to 12 to 1 造斜段造斜段 4 to 1 4 to 1 水平段水平段 6 to 1 6 to 1 大位移井实例大位移井实例 #1#1油井油井 大位

17、移井实例大位移井实例 #1油井油井 液压模型液压模型 环状流速必须超过粒子沉降速环状流速必须超过粒子沉降速 度度 垂直段垂直段 2 to 12 to 1 造斜段造斜段 4 to 1 4 to 1 水平段水平段 6 to 1 6 to 1 设备作业范围设备作业范围 midland kilgore corpus christi broussard 设备作业范围设备作业范围 vilonia rock springs fruita woodward seminole elk city mcalester appalachian 连续油管创新连续油管创新 带电缆连续油管带电缆连续油管 压力传感校准系统压

18、力传感校准系统 高压旋转设计高压旋转设计 专利的高温高压井下连续油管马达专利的高温高压井下连续油管马达 专利的欠平衡连续油管钻井专利的欠平衡连续油管钻井 井下连续油管震击器井下连续油管震击器 电缆服务电缆服务 在页岩气压裂完井的工作范围 初始阶段后的堵塞和射孔 电缆服务电缆服务 感兴趣的领域 正确的深度对比 堵塞器选择 射孔密度 射孔相位分布 带压修井服务带压修井服务 页岩气完井工作范围页岩气完井工作范围 钻掉多层封隔堵塞（为大位移井可选择连续油管）钻掉多层封隔堵塞（为大位移井可选择连续油管） 完成不压井完井完成不压井完井 关键关键词：不压井技术词：不压井技术 1:1:在井口有压力的情况下，下

19、入或者起出油道或钻管的过程在井口有压力的情况下，下入或者起出油道或钻管的过程 力平衡状态（或者力平衡状态（或者 “ “轻管柱轻管柱” ” 状态）下，需要加下压外力状态）下，需要加下压外力 来阻止管柱从井筒喷出来阻止管柱从井筒喷出 2:2:该词通常指使用带压修井机或不压井修井机来开展的服务。该词通常指使用带压修井机或不压井修井机来开展的服务。 定义不压井技术定义不压井技术 需要提升或不压井能力需要提升或不压井能力 需要旋转能力需要旋转能力 需要紧凑需要紧凑- -小的作业空间小的作业空间 需要处理不同的管径需要处理不同的管径 需要大位移井能力需要大位移井能力 需要液压系统需要液压系统 需要保持不压井需要保持不压井 使用带压修井的原因使用带压修井的原因 是是 可能的油层损害可能的油层损害 否否 是是 额外