中国石化非常规油气水平井钻完井及分段压裂技术进展

中国石化非常规油气水平井钻完井及分段压裂技术进展牛新明2012年08月20日前言美国非常规油气高效规模开发及集团公司党组对非常规油气开发的高度重视，为石油工程系统带来了新的发展机遇和技术挑战。非常规油气地质各向异性突出、油气储藏模式特殊、提高单井产能技术复杂，开发过程中对石油工程技术进步需求迫切，需要针对不同的地质特点应用合适的技术体系。

中国石化在研究借鉴国外技术的基础上，通过技术引进、技术配套和自主研发相结合，在非常规储层评价、高效钻完井技术、水平井分段改造技术、重大装备工具研发以及现场应用试验等方面取得了较大进展。

汇报提纲一、水平井钻完井技术进展二、水平井分段压裂技术进展三、中国石化工程院技术进展四、认识及建议一、水平井钻完井技术进展

非常规油气开发钻完井技术追求目标：技术目标钻成：按总体开发方案施工、复杂问题少钻好：成井质量高、建井周期短钻长：长水平段施工顺利

非常规油气开发钻完井关键技术：关键技术水平井钻井优化设计井眼轨迹控制及综合提速技术钻井液及井壁稳定技术提高水平段固井质量技术（一）国外主要技术进展

2003年以来，美国Barnett、Fayetteville等页岩油气区以水平井开发为主。

2011年，美国完钻非常规水平井8500多口，页岩油气水平井7600余口，Barnett水平井占90%以上，形成了比较成熟的非常规油气钻完井配套技术。

非常规页岩油气BarnettHaynesvilleMarcellusFayetteville储层深度，m1981-25903200-41151219-2590305-2133水平段长，m762-12701016-19301016-1397600-1200钻井周期，d15.545-502016-18钻井液体系水基（80%）油基（20%）油基（95%）水基（5%）油基（90%）水基（10%）水基为主油基（部分复杂地层）建井费用万美元300-400650-850350-450300-400一、水平井钻完井技术进展-国外美国典型页岩油气开发钻完井技术指标1.注重系统的工程地质基础研究和钻完井工程优化设计工程地质基础研究

地层压力井壁稳定性

地应力分析

岩性组分及特性分析钻完井优化设计

水平井井眼位置选择在低应力、高孔隙度、脆性矿物富集和富干酪根区水平井眼方向多沿最小主应力方向，为后期压裂创造条件井身结构设计：确保套管下入、满足后续作业要求一、水平井钻完井技术进展-国外导向动力钻具+MWD/LWDLWD随钻测量技术

以前GR,Res.

逐渐增加密度、声波、随钻成像

旋转导向钻井系统

用于Haynesville等井较深、水平段较长、井眼轨迹控制难度大的水平井井下工具系列FluidHammer（水力振荡器）降低摩阻扭矩2.形成了比较成熟的非常规水平井井眼轨迹控制技术一、水平井钻完井技术进展-国外Kymera牙轮/PDC复合钻头：更低、更平稳的钻进扭矩，定向钻进更易控制更小的轴向振动(钻头跳动)，多夹层地层钻进时寿命更长3.研制了多种适于泥页岩地层钻井提速和定向钻进钻头现场成功进行应用，平均钻井周期缩短25d（原周期82d）,钻速提高2~4倍。Spearfish页岩油，钻速57m/hHaynesville页岩气，钻速26m/hShear公司定向钻头Varel全功率切削结构钻头Oklahoma泥页岩，钻速2.7-3.4m/h一、水平井钻完井技术进展-国外4.进行了页岩水平井高性能水基钻井液体系的研究与应用美国主要页岩油气田水平井用钻井液类型(2010年)代表地区：BakkenShale、EagleFordShale,HaynesvilleShale，…

代表公司：Magcobar和Baroid

代表体系：Megadril,IntegradeOBM部分地区“量身定做”高性能水基钻井液体系。

代表地区：Barnett，Fayetteville，…代表公司：Baroid、Ｎewpark，Magcobar

代表体系：HPWBM，Shaledril-B该地区勘探开发早，地层认知程度高技术目标：保证井壁稳定、不塌不漏，实现环保无害、成本更低美国页岩油气主产区主要依靠油基钻井液技术解决井壁失稳问题一、水平井钻完井技术进展-国外形成了成熟的9-14种主要元素数据采集与解释评价技术。建立了矿物计算、脆性分析等解释模型，主要矿物成分解释精度90%以上；主要应用于参数井，为钻井井壁稳定分析和压裂选层提供依据。仪器型号输出参数ECSTM（斯伦贝谢）Si、Ca、Fe、Al、S、Ti、Cl、Gd、Cr的百分含量GEMTM（哈利伯顿）Si、Ca、Fe、Al、S、Ti、Cl、Gd、H、C、O、Mg、K、Mn的产额FLeXTM（贝壳休斯）Si、Ca、Fe、Al、S、Ti、Cl、Gd、H、C、O、Mg、K、Mn的产额国外三大石油公司的元素测井仪5.针对页岩油气地层，着重发展了元素测井技术一、水平井钻完井技术进展-国外一、水平井钻完井技术进展包括激光元素录井技术（LaserStrat®）和矿物分析及结构扫描录井技术（LithoSCAN™），应用于TOC计算，沉积环境分析、地层评价、地应力分析等领域。6.发展了页岩地层化学录井技术矿物结构扫描LaserStrat®测量参数微量元素：S、Cl、V、Cr、Co、Ni、Zn、Ga、As、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Sn、Cs、Ba、Hf、Ta、Th、U稀土元素：La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Yb、Lu主要元素氧化物：SO2、Al2O3、TiO2、Fe2O3、MnO、CaO、MgO、NaO2、K2O、P2O5固井水泥浆体系主要采用弹塑性水泥和泡沫水泥浆

BJ：DuraSet柔性水泥Halliburton：泡沫水泥Schlumberger：FLEXSTONE柔性水泥体系去油膜高效冲洗液技术Schlumberger：MudcleanⅡHalliburton：TunedSpacerIII套管居中技术Halliburton采用Centek超级扶正器居中度70%以上7.采用弹塑性水泥、泡沫水泥及套管居中技术提高固井质量一、水平井钻完井技术进展-国外

Multi-wellPADs、FactoryDrilling：井网覆盖区域最大化、

流水线作业批量化、地面设备标准化、生产管理系统化。2007年，Marcellus页岩气开发开始应用“井工厂”模式，平台数量逐年增加。8.“井工厂”作业逐渐成为非常规油气资源高效开发模式井数/PADPADs数量2295314447454967672381993104110121一、水平井钻完井技术进展-国外为最大限度提高水平井段储层钻遇率，设计轨道“缩短靶前距、提高造斜率”。

“井工厂”井眼轨道优化设计（1）“井工厂”丛式井平台地面布井方式（2）“井工厂”三维井眼轨道优化设计（3）丛式井组防碰、钻柱摩阻扭矩和套管下入能力分析（4）特殊井眼轨迹控制工艺一、水平井钻完井技术进展-国外

2011-2012年，中国石化股份公司共完成各类非常规水平井282口，平均井深3881m，平均水平段长977m，平均钻井周期84.4d。

樊154-平2井完钻水平段长2015米，20段压裂，国内陆相砂岩油井分段数最多.2011-2012年7月份部分非常规油气藏水平井完钻井技术指标统计油田区块完成水平井数（口）平均井深

（m）水平段长（m）钻井周期（d）机械钻速

(m/h)大牛地气田水平井1133853108358.847.28红河油田水平井1213264102158.317.29川西沙溪庙水平井27333299266.263.86川西须四段水平462.62樊154、162非常规区块94269131928.619.54渤南非常规区块64671105093.066.10其它地区页岩油气水平井53370107799.184.25（二）中国石化主要技术进展一、水平井钻完井技术进展-中石化1.完善常规导向钻井技术、引进应用旋转导向系统，具备了水平位移2000m水平井钻井施工能力常规导向技术不断完善：建南HF-1、涪页HF-1、渤页-平1等井井号井段（m）进尺(m)钻速（m/h）时间(d)泌页HF11903-26015361.994泌页2HF2272-28756032.330泌页HF1井水平段LWD地质导向图泌页2HF，采用Φ139.7mm钻杆、Φ210mm中空螺杆，定向段缩短64d，钻速提高21%旋转导向+高效PDC钻头+三维地质导向”引进旋转导向钻井技术见到效果：

泌页HF-1井，一趟钻完成水平井段，进尺1121m，机械钻速14.84m/h；

彭页HF-1井，旋转导向系统入井9次，进尺1422m，机械钻速5.59m/h。一、水平井钻完井技术进展-中石化2.研发了高效PDC钻头、近钻头随钻测量仪器，初步形成了水平井优快钻井配套技术优化水力结构切削稳定性设计钻头布齿优化设计高效PDC钻头：

在樊116-2HF井应用，单只钻头完成定向段、水平段，总进尺1581m；华北大牛地、镇泾油田推进高效PDC钻头复合钻进技术，DPH-10钻井周期仅31.71d常规随钻测量仪器在动力钻具上方，距离钻头距离15-22m近钻头测量仪器距钻头0.6m，测量零长0.7m.伽马测量范围0～500API伽马测量精度±2API井斜范围0～180°井斜精度±0.2°近钻头随钻测量仪在樊154-平2、平3、营691-1HF等井成功应用。一、水平井钻完井技术进展-中石化引进了国外公司的高性能油基钻井液技术，顺利完成了3口页岩气水平井施工；开展了油基钻井液体系与含油废弃物处理技术研究，初步形成了水平井用油基钻井液技术；完成了4口页岩油和4口致密油水平井的钻井施工，基本能满足施工要求。3.技术引进与自主研发结合，页岩油气水平井广泛应用油基钻井液体系中石化部分已完钻非常规水平井用油基钻井液（OBM）技术统计一、水平井钻完井技术进展-中石化测井：建立起页岩地层的物性、含油气量、TOC、岩石力学参数等计算方法。安深1井XRF元素录井剖面图4.初步建立了页岩油气储层物性和岩石力学性质测录井评价方法录井：配套元素（XRF）、矿物（XRD）录井技术，应用于页岩地层的脆性评价。金石1井测井解释成果与岩心分析结果对比图一、水平井钻完井技术进展-中石化开发了满足大型压裂要求的弹塑性微膨胀水泥浆体系：在水平井应用取得良好效果，有效提高了固井质量形成了有效驱替油基钻井液的高效冲洗隔离液：驱油效果达到85%以上研制了满足长水平井下套管和确保套管居中的辅组工具

开展了液压膨胀式套管扶正器、自胀封辅助固井工具、套管漂浮减阻器等套管附件研究，目前已进入试验阶段。研发了水平井固井软件

可对水平井固井设计参数进行动态模拟。首批页岩油气水平井采用了先进的套管+桥塞完井工艺。5.高效水泥浆体系及配套工艺技术、先进完井工艺确保了成井质量一、水平井钻完井技术进展-中石化1.页岩油气井井壁稳定问题突出、复杂情况多

泌页HF-1井：井壁失稳严重，被迫侧钻

彭页HF-1井：龙马溪组漏失400m3，堵漏20天（三）

存在的主要技术难题和对策斜井段水平段直井段泌页HF1坍塌压力（未考虑钻井液浸泡影响）坍塌压力升高坍塌压力：0.8~1.3g/cm3裂缝启裂压力：1.35-1.8g/cm3实际采用的钻井液密度偏高（1.55-1.59g/cm3），导致了严重漏失彭页HF1压力剖面及页岩地层成像特征

页岩地层层理裂缝性特征显著，地层稳定性差

斜井段坍塌压力高于直井段坍塌压力，实际采用1.25g/cm3的密度不足以稳定地层

长时间浸泡后造成坍塌压力升高，加剧井壁失稳一、水平井钻完井技术进展-问题技术对策：合理钻井液密度、提高封堵、抑制性

合理的井身结构，有效封隔复杂地层

陆相页岩地层—粘土以伊蒙混层、伊利石为主，地层稳定性差，

宜选用强抑制剂、封堵剂的油基泥浆。

海相页岩地层—粘土矿物以伊利石为主，注重泥浆的封堵性。建页2HF井：井漏导致垮塌，填井侧钻

页岩地层层理性显著

过高的钻井液密度使滤液侵入泥页岩层理裂隙，导致地层强度弱化，加剧井壁坍塌东岳庙段岩石组分含量柱状图1.页岩油气井井壁稳定问题突出、复杂情况多一、水平井钻完井技术进展-问题2.长水平段水平井井眼轨迹控制困难、钻井效率低大尺寸井眼定向困难：泌页HF-1井上部地层可钻性差，12-1/4″大尺寸井眼定向钻进困难：摩阻扭矩大，工具面摆放困难：建页HF-1井定向钻至井深1481m（井斜91.1°、水平位移966.93m），摩阻12-20t；钻遇地层变化，修改井眼轨道设计：彭页HF-1井于井深2104m钻遇龙马溪组灰质泥岩顶界，调整靶点垂深。技术对策：合理确定水平段长度、A/B靶点窗口

优选高效PDC钻头、钻井参数优化

应用旋转导向钻井系统、水力震荡器等一、水平井钻完井技术进展-问题3.水平井套管固井完井提高固井质量技术难题现有室内试验条件无法准确评价水泥环在井下动态应力环境的密封失效问题水泥石在射孔弹高能聚流冲击力作用下，破裂形成宏观裂纹，后续增产作业会使这些裂纹进一步扩大，致使水泥环的封隔作用彻底失效。以抗压强度不能作为是否成为有效层间封隔的指标。技术对策：

继续开展提高水泥石柔韧性的材料、体系研究；建立有效评价水泥环长期密封性能评价方法。对套管、水泥、地层进行有限元分析，确定出水泥石的力学性能（如杨氏模量、泊松比等）在生产期间水泥石力学性能能承受应力的变化。一、水平井钻完井技术进展-问题汇报提纲一、水平井钻完井技术进展二、水平井分段压裂技术进展三、中国石化工程院技术进展四、认识及建议

非常规油气开发水平井分段压裂技术追求目标：技术目标压开：按设计压开地层、不砂堵压好：形成有效的三维体积裂缝压快：缩短施工作业时间，降低储层伤害

非常规油气开发水平井分段压裂关键技术：关键技术压前可压性评价裂缝破裂模式和扩展规律优化设计及实施控制技术关键压裂材料、工具与装备二、水平井分段压裂技术进展（一）

国外主要技术进展盆地BarnettHaynesvilleMarcellsWoodfordBakkenEagleford储层深度（m)1981-25903200-41151219-25901828-33531892-27961524-3302水平段长度（m)762-12701016-19301016-1397762-1270965-2489889-1143施工段数4-612-146-196-125-377-17阶段液量（m3)271915901590270312881988平均压力（MPa）20.7-34.575.9-103.544.9-6034.5-89.719.3-55.262.1-86.3支撑剂浓度（kg/m3）68.3119.8299.6119.8389.4119.8-179.7压裂液类型滑溜水

线性胶滑溜水

线性胶

冻胶滑溜水

线性胶

冻胶滑溜水

线性胶滑溜水

线性胶

冻胶滑溜水

线性胶

冻胶Barnnet脆性地层：少段多簇(4-6簇/段)，滑溜水，低砂比（<7%），大液量(>2000m3)Haynesville塑性或页岩地层：多段少簇（(2-3簇/段)），混合压裂液，中高砂比(>7%)，中低液量(<2000m3)Eagleford异常高压地层：混合压裂液，混合支撑剂（陶粒/覆膜砂）二、水平井分段压裂技术进展-国外压裂技术关键：诱导应力场计算和同步压裂设计优化速溶滑溜水压裂液大型连续混配技术的实现技术能力：每平台井数（16-22）井组裂缝级数（最大440）水平段长度（1000-3000m）每口井压裂级数（最大28）平均一天压12段1.非常规层“井工厂”水平井分段压裂普遍应用二、水平井分段压裂技术进展-国外2.裸眼封隔器+滑套分段压裂技术提高了作业效率裸眼封隔器+滑套一球一段分段压裂技术（44级～60级）裸眼封隔器+滑套一球多段分段压裂技术（15段、90级）☆41/2″和51/2″两种尺寸；每段滑套数：6个；裸眼封隔器+等通径开关滑套分段压裂技术（不受压裂层数限制）裸眼封隔器+电控滑套（威德福RFID）分段压裂技术☆电传感器和滑套内芯片信号对应，开关滑套；二、水平井分段压裂技术进展-国外发展历程：☆1996年哈里伯顿首次把桥塞应用于煤层气压裂☆2002年联作技术应用于水平井分段压裂主要公司：哈里伯顿、贝克休斯、斯伦贝谢、威德福适用井眼：套管完井最新纪录：42级分段压裂

最新进展☆单井向多井“拉链”分段压裂技术发展，1个井场多口丛式水平井，2-3口井同时压裂，排出液体循环利用；3.泵送可钻式桥塞分段压裂技术二、水平井分段压裂技术进展-国外4.压裂液重复利用技术有效解决了环保和成本问题处理与利用技术：固液分离、碱化、化学絮凝、氧化、过滤等处理，用于钻井泥浆、水基压裂液、固井水泥浆等配制用水GammaFRac纳米活性水压裂液体系：

纳米降阻剂WFE-3B用量少，摩阻降低幅度可达50%~70%压裂液：可回收重复使用，耐盐性好、适用范围宽、水溶性好Superior油井服务公司专利产品，2009年被美国《E&P》杂志评为全球石油工程技术创新特别奖二、水平井分段压裂技术进展-国外液化石油气（LPG）：石油与天然气液相混合物；优势：节约成本，对环境危害小伤害性低，返排率高能提高有效裂缝长度

应用情况：500口井（北美）深度最深达3700m压力最高达91.1MPa5.无水（液化石油气）压裂技术现场成功应用传统压裂LPG压裂化学添加剂N2供应N2供应2250HHP压裂泵车2250HHP压裂泵车LPG罐车LPG罐车20/40目支撑剂二、水平井分段压裂技术进展-国外（二）中国石化主要进展

页岩油气：中石化页岩油气水平井分段压裂技术仍处于起步借鉴阶段，前期已压裂6口井全部采用国外工具、液体与技术，技术起点高，最高压裂段数达到15段，最高日产气达到2.6万方，见到了初步效果，并积累了经验。中石化页岩油气水平井建页HF-1涪页HF-1彭页HF-1泌页HF-1渤页HF-1渤页HF-2垂深，m617.002270.002460.002550.002900.003645水平段长度，m10031100100010441200881.88压裂段数710121525总射孔簇数211735294/平均每段液量，m³17191450135114761113547.52平均支撑剂浓度，kg/m³65661667211835分段压裂工艺技术泵送桥塞泵送桥塞泵送桥塞泵送桥塞泵送桥塞裸眼投球滑套服务公司贝克休斯贝克休斯哈里伯顿贝克休斯贝克休斯贝克休斯产量2273m3/d16000m3/d26000m3/d2t/d2.5t/d1.57t/d已压裂页岩油气水平井统计表1.页岩油气水平井压裂取得初步效果，积累了经验二、水平井分段压裂技术进展-中石化类型井号水平段长（m）段数总液量总砂量单段平均液量单段平均砂量砂比（%）所用工具分段工艺胜利浊积岩樊154-平11221122770240231206.5-38.7贝克休斯裸眼封隔器+投球滑套胜利浊积岩樊154-平22015205519583276296.5-47贝克休斯胜利浊积岩樊154-平41153114050311368285-60胜利华北致密砂岩HH37P151792153113455.520830-

国外管外封隔器分段压裂华北致密砂岩HH74P481117141562218.311216-

国外华北致密砂岩HH37P32550546545.6939-

国外裸眼封隔器+滑套中原致密砂岩濮1-1HF11951028803402883422.5国外裸眼封隔器+滑套中原致密砂岩卫68-1HF1300115857640.35325823.5国外中原白云质泥岩达平360251369131.82742627.9中原筛管井水力喷射胜利油田，华北，中原油田等共实施34口井。主要试验了裸眼封隔器和水力喷射两类分段压裂工艺，最高分段数达20段大部分井采用国外工具。2.致密油水平井应用了裸眼封隔和水力喷射分段压裂工艺二、水平井分段压裂技术进展-中石化川西地区采用套管内封隔器多段压裂58口井，全部为国产工具大牛地地区采用裸眼封隔器多段压裂44口井，全部为国外工具地区井号水平段长（m）压裂工艺压裂段数总液量（m3）加砂量（m3）川西马蓬75-1H1054.3多级多缝压裂9级13缝1756.7218.0孝蓬105-1H712.74裸眼封隔器压裂8级8缝1399.1168.0孝蓬103-1H1187.5多级多缝压裂8级16缝1647192马蓬23-1H1016多级多缝压裂8级12缝1505.3196孝蓬104-1H1012多级多缝压裂8级14缝1736.5228什邡7-2H1013套管封隔器压裂8级8缝1208.6153什邡7-1H1011.97裸眼封隔器压裂10级10缝1944.5226马蓬86-2H1207.9多级多缝压裂9级13缝1608.9212大牛地DP27H800裸眼完井62409.4300ESP1982裸眼完井82417.6336.1DPH-21000裸眼完井123533.4456DP30H1371裸眼完井144525.3615.5DPH-11000裸眼完井92915371.6DPS-7800裸眼完井103475438.7DP28T800裸眼完井８2216303.13.致密气主要采用裸眼封隔和套管内封隔器多段压裂工艺二、水平井分段压裂技术进展-中石化易钻桥塞样机中石化工程院、江汉油田突破了4项配套工具的关键技术，完成了3井次现场试验，实现了桥塞簇射孔联作工艺，初步达到了工业化应用水平：配套井口装置高强度可钻复合材料多级射孔起爆技术水力推送施工技术配套井口及钻塞装置4项关键技术：江汉油田广1平3井江汉油田面4-16斜35井清河采油厂G9-×25井3井次入井试验：主要技术指标：耐温：120℃承压：70MPa钻塞时间：35min井口耐压：70MPa簇射孔：

4簇/段钻塞洗出粉末4.泵送桥塞分段压裂技术获得突破二、水平井分段压裂技术进展-中石化4.水平井段内多缝体积压裂技术增加了改造体积，减少了工具数量技术原理：通过一次或多次向段内投送高强度水溶性多裂缝暂堵剂，形成滤饼临时封堵前次裂缝，迫使段内开启一条或多条新的裂缝，从而获得比常规压裂大的单井有效改造体积（ESRV）技术优势：可以有效压开多个层段；较大幅度减少分段工具下入数量，降低施工风险，缩短压裂时间。适用范围：套管或裸眼水平井分段压裂现场应用：鄂尔多斯盆地；同等条件下，与常规分段压裂相比，节约成本35%以上，增产30%以上。段内多缝体积压裂与常规分段压裂下入工具对比常规分段压裂二、水平井分段压裂技术进展-中石化5.液体研发及重复利用取得初步效果研制开发了清洁压裂液和香豆胶压裂液等替代胍胶压裂液体系，可在现有基础上降低成本30%以上；形成回收压裂液配方和返排液收集、处理装置及配套方案，进行2口井现场试验.

单井可节约压裂液成本15%，固相去除率达到85%；处理后已达到配液标准（＜0.2％）；二、水平井分段压裂技术进展-中石化问题1.页岩油气水平井压前评价与压后评估不到位，压裂针对性不强，加砂困难，压裂周期长。页岩可压性及裂缝延伸规律认识不清可压性评价缺少量化方法，仅凭脆性矿物含量、地应力差异及方位、杨氏模量、泊松比等参数指标难以刻画地层可压性及裂缝延伸扩展规律压裂工艺技术选择与页岩地层不配套，压裂设计符合率低，层段工艺成功率低6口井中5口井31.3%层段有砂堵现象，部分层段砂比过低。压裂周期一般7-14天，部分井长达28天，增加压裂成本，并降低裂缝有效支撑缝高，降低裂缝有效导流能力，影响压裂效果。（三）

存在的主要技术难题和对策二、水平井分段压裂技术进展-问题技术对策：

注重不同区块页岩油气储层差异性研究，加强页岩油气水平井压前评价与压后评估，提高压裂技术适应性。加强不同区块页岩油气储层可压性、裂缝形态与破裂模式评价试验与研究，重点探索异常应力状态下页岩可压性和裂缝扩展规律，增加压裂技术适应性，提高设计符合率和工艺成功率。开展不同页岩储层有效缝宽与支撑剂浓度、加入方式匹配性研究，优选不同粘度的压裂液和施工参数，优化设计，降低砂堵风险。探索试验一球多段分段压裂、等通径开关滑套分段压裂、段内多缝体积压裂和管内封隔器压裂等技术，实现优快多缝分段压裂，缩短压裂周期，改善效果，降本增效。二、水平井分段压裂技术进展-问题问题2.页岩油气水平井分段压裂缝间距设计简单粗放，参数设计不合理，层段贡献率低，有效裂缝改造体积不足，已压裂页岩油气井压后产量递减较快，且产能较低，距经济极限产量尚远。二、水平井分段压裂技术进展-问题技术对策：加强页岩油气水平井有效体积改造压裂技术研究，优化缝间距和压裂位置，优化压裂设计，提高裂缝的连通性、有效导流能力和层段贡献率，改善压裂效果。加强不同区块页岩油气储层品质、完井品质和压裂品质一体化综合评价，优选甜点，提高压裂的针对性和有效性。综合应用岩石力学试验、测录井评价参数和地应力连续剖面解释分析成果，开展诱导应力场和段压裂地应力变化规律研究，优化缝间距、裂缝参数和施工参数。开展页岩油气水平井分段压裂支撑剂传输与铺置模式研究，优化压裂液和支撑剂，实现同步破胶和合理排采，实现裂缝有效支撑，降低裂缝伤害，提高层段动用程度。开展裂缝监测和水平井分段压裂产能剖面监测与解释，加强压后评估和产量变化规律研究，指导后续设计优化。二、水平井分段压裂技术进展-问题问题3.流体、工具、设计等关键技术自主化程度低,瓶颈技术和关键产品受制于人，成本居高不下。井名井深/垂深m水平段长m分段段数完井工具压裂液体系压裂设计建页HF-1井243410247贝克休斯贝克休斯贝克休斯涪页HF-1井22591142.710哈里伯顿贝克休斯贝克休斯彭页HF-1井2525.71022.512哈里伯顿哈里伯顿哈里伯顿泌页HF-1井2405107615贝克休斯贝克休斯贝克休斯渤页平1井290012002贝克休斯贝克休斯贝克休斯渤页平2井3645881.885贝克休斯贝克休斯贝克休斯已压裂页岩油气水平井压裂服务方统计表二、水平井分段压裂技术进展-问题

技术对策：加强关键材料、工具与装备国产化研发、试验与应用，扩大自主度，降低成本加大封隔器多级滑套、泵送易钻桥塞等水平井分段压裂工具的研发与先导试验力度，完善性能，确保安全施工，尽快入井试验。加快滑溜水压裂液研发与现场试验，进一步降低成本，改善性能；加强环保型可重复利用压裂液的研究。加强压裂废液环保达标处理装备与技术研发加强超低密度支撑剂的研发与应用。加强3000型大型压裂装备的现场试验，提高作业施工效率。二、水平井分段压裂技术进展-问题汇报提纲一、水平井钻完井技术进展二、水平井分段压裂技术进展三、中国石化工程院技术进展四、认识及建议三、中国石化工程院技术进展工程院紧密围绕中国石化油气资源勘探开发总体部署，开展了非常规油气藏石油工程技术难题攻关，努力实现关键技术国产化和自主创新，取得如下技术成果：“两项基础理论”—储层物性分析评价、页岩油气网络压裂理论“三种流体体系”—油基钻井液、弹塑性水泥浆、滑溜水压裂液“三套分段压裂工具”－多级滑套、泵送桥塞和水力喷射压裂工具

“五项工艺技术”－页岩油气水平井固井、裸眼封隔器+滑套分段压裂、水力喷射分段压裂、微注测试和诱导压裂、测斜仪裂缝监测牵头组织制定九项非常规油气工程标准完成了非常规油气工程试验室规划1、“两项基础理论”体系之一-页岩气储层物性评价技术彭水龙马溪组矿物组分岩石强度、杨氏模量、泊松比地应力大小及方位脆性指数井壁稳定可压裂性三、中国石化工程院技术进展页岩测井响应特征研究，页岩矿物组分计算方法页岩孔隙度、含气饱和度参数计算方法泥页岩地层基础物理力学分析页岩矿物成分识别及脆性页岩可压性评价（物模和数模相结合）三、中国石化工程院技术进展1、“两项基础理论”体系之二-页岩储层网络压裂优化设计形成了页岩储层网络压裂优化设计方法，并针对脆性和塑性页岩，分别提出了“三高两低”和“二高一低”的总体技术模式目标：形成网缝，提高导流能力，增加有效改造体积ESRV，实现有效压裂工艺：塑性地层：“两高一低”--高粘度、高砂比、低排量；脆性地层：“三高两低”--高排量、高液量、高砂量、低粘度、低砂比对策：网络裂缝控近扩远（射孔优化、变排量、变粘度、多段塞、二次/多次停泵、诱导转向测试等）远井带天然裂缝主裂缝井筒近井带裂缝弯曲边界主裂缝延伸轨迹近井多裂缝远井多裂缝2、“三种流体体系”之一－页岩油气水平井油基钻井液体系研发的乳化剂与提切剂体系所属单位密度g/cm3破乳电压ES/V塑性粘度PVmPa.s动切力YPPa初终切Gel10’/10”Pa/Pa高温高压滤失量HTHP/mLBaroid彭页HF-1井1.406503094/71.8（100℃）LVHSOBM1.4012352912.55/72.4（150℃）LVHSOBM与Baroid体系性能指标对比达到国外技术指标研发了油基钻井液用关键处理剂，自主研制了柴油和矿物油基钻井液体系LVHSOBM，技术指标达到国外Baroid和Magcobar公司水平；初步形成LVHSOBM体系配套的现场工艺，为页岩气水平井现场施工奠定了基础。三、中国石化工程院技术进展2、“三种流体体系”之二－SFP弹塑性水泥浆在4口重点页岩油气井应用，取得良好效果，最长水平段1880米，封固段4408米。井名井深(m)水平段水泥浆类型钻井液类型隔离液类型/水平位移m下套管情况固井质量建页HF11720SFP柴油基SCW1238下入困难满足压裂泌页HF13722SFP白油基SCW1300顺利全井优质涪页HF13564SFP柴油基SCW1454顺利良好泌页2-HF4408SFP白油基SCW1880顺利优质研发了系列化弹性材料SFP-1、韧性材料SFP-2和SCW油基泥浆冲洗液,形成弹性水泥浆体系，水泥石韧性系数提高90%以上，弹性模量降低55%三、中国石化工程院技术进展2、“三种流体体系”之三－SRRF-1/SRLG混合滑溜水压裂液

SRRF-1/SRLG混合滑溜水压裂液体系在东峰2井成功应用

降阻效果好，现场检测降阻率78%体系性能与国外同类产品相当，同等降阻率条件下成本低20%-30%

易返排，连续稳定自喷返排率达46.8%，可节省大量排采费用现场配制的滑溜水取样回收返排的滑溜水取样三、中国石化工程院技术进展3、“三套分段压裂工具”之一－裸眼封隔器+滑套分段压裂工具

Φ127mm压裂工具顺利完成HH37P51井4段和HH37P57井8段压裂作业三、中国石化工程院技术进展压力座封；多级滑套分段压裂配套工具：投球装置、封隔悬挂器、裸眼封隔器、投球滑套、压差滑套、井下隔离阀；工具的规格：4-1/2″，适用于5-7/8″—6-1/8″井眼、适用于4-1/2″、3-1/2″压裂油管的作业施工；密封能力：70MPa,耐温120℃；3-1/2″油管达到12级，4-1/2″油管达到20级憋压球材料：高分子聚合物低密度球密度：1.56-1.7g/cm3

分段压裂级差：1/8″3、“三套分段压裂工具”之二－可钻式泵送桥塞桥塞及配套工艺现场试验成功，达到工业化应用水平三、中国石化工程院技术进展桥塞样机桥塞应力云