程 便 首 先 开 始 泵 入 “岩 石 酸 ”—— 常 是 用 盐 酸 来 —常 清理可能被钻井泥浆和水泥封堵的近井地带。 下 一 步 是 清 水 压 裂 ，即 采 用 添 加 一 定 减 阻 剂 的 清 水 作 为 压 裂 液 。 这 种 压 裂 液 的 主 要 成 分 是 水 ，以 及 很 少 量 的 减 阻 剂 、黏 土 稳 定 剂 和 表 面 活 性 剂 。 清 水 压 裂 在 低 渗 透 气 藏 中 能 取 得 更 好 的 效 果 ，而 且 该 技 术 已 经 成 为 开 发 如 得 克 萨 斯 州 Barnett 页 岩 气 田 等 的 主 要 开 采 手 段 [9] 。 该 技 术 在 不 减 产 的 前 提 下 能 节 约 30% 左 右 的 成 本 ，而 且 清 水 压 裂 也 很 少 需 要 清 理，且可提供更长的 裂缝 ，并将压裂 支 撑 剂 运 到 远 至 裂 缝 网 络 。 经 过 第 一 次 水 栓 后 ，作 业 者 将 大 量 带 有 少 许 细 砂 的 清 水 压 入 井 中 开 始 压 裂 过 程 ，随 后 使 用大量带粗砂支撑剂的清水使裂缝靠近井筒开窗 处 [10] 。 最 后 一 步 是 冲 刷 过 程 ， 将 支 撑 剂 从 设 备 和 井 筒 开 窗 处 移 除 出 去 。 冲 刷 之 后 ，下 一 步 的 处 理 阶 段 就 从 新 的 孔 洞 开 始 ，这 些 孔 洞 都 具 有 其 自 身 特 定 的 储 层 参 数 ，包 括 厚 度 、局 部 应 力 、压 缩 性 和 刚 度 。 这 个阶段的压裂需严密监控。 通过压裂井与井(不论 是水平井还是直井)之间的间隔 区 域 ，作 业 者 能 够 进 行 调 整 从 而 适 应 页 岩 气 储 层 的 局 部 变 化 ，其 中 包 括 岩 性 、自 然 分 裂 、刚 度 的 变 化 和 应 力 状 态 的 变 化 。 压裂的具体过程是通过模拟 设 备 来 确 定 的 ，工 程师和地质学家可以操纵模拟器并评估其对裂缝 高 度 、长 度 和 定 位 方 向 的 影 响 [8] 。从 模 拟 系 统 获 得 的 推测数据可以用于监测和评价压裂工作的结果。 同 时还可以通过微地震测绘的方式来进行实时控制。 这种技术可以在孔洞的东西和南北方向上找到断 裂 终 端 ，进 而 沿 着 轨 迹 找 到 它 们 开 始 的 源 头 。 尤 其 重 要 的 是 在 垂 直 方 向 上 的 裂 缝 的 增 长 ，作 业 者 会 格 外 关 注 这 种 裂 缝 ，以 确 保 这 些 裂 缝 没 有 偏 移 出 页 岩 储 层 和 邻 近 水 域 ，因 为 这 种 裂 缝 会 降 低 页 岩 气 井 的 经 济 效 益 。 在 压 裂 处 理 过 程 中 ，作 业 者 会 在 水 砂 混 合 物 中 加 入 大 量 化 学 剂 ，每 一 种 化 合 物 都 会 起 到 一 定 的 工 程 作 用 ，例 如 降 低 黏 度 或 细 菌 的 生 长 或 储 层 表 面 的 生 物 污 染 。 不 同 的 盆 地 、不 同 的 工 程 承 包 商 所用的压裂液的组成都是不同的， 任何成分的毒 性，例如酸，都会因泵 入液体的稀释 和 酸 与 地 下 岩 石 的 反 应 而 大 大 降 低 [10] 。

　　不同于常规天然气的开采特点 ，决 定 了 页 岩 气 开发具有其独特的方式。 目前美国已经拥有一些先 进 技 术 可 以 提 高 页 岩 气 井 的 产 量 ，主 要 包 括 水 平 井 技术和多层压裂技术、清水压裂技术、重 复米博体育平台 压 裂 技 术、同步压裂技术等，这些技术正在 不 断 提 高 着 页 岩气井的产量。

　　页岩气 水平井技术 清水压裂技术 多层压裂技术 重复压裂技术 同步压裂技术

　　页 岩 气 是 从 页 岩 层 中 开 采 出 来 的 ，主 体 位 于 暗 色 泥 页 岩 或 高 碳 泥 页 岩 中 ，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 聚 集 。 近 年 来 由 于 天 然 气 供 需 关 系 、价 格 上 涨 、 开 采 技 术 进 步 等 因 素 的 影 响 ，页 岩 气 的 开 采 已 成 为 全球资源开发的一个热点。

　　地 震 数 据 进 行 对 比 ，可 以 避 开 已 知 有 井 漏 问 题 和 断 层的区域。 水平钻井能否取得成功要取决于有效的井身 设 计 ，采 用 三 维 地 震 解 释 技 术 能 够 更 好 地 设 计 水 平 井轨迹。 采用该技术可使页岩钻井活动一直扩展到 被 认 为 没 有 生 产 能 力 、含 水 的 区 域 。 但 是 ，常 规 定 向 钻井技术可能在井筒造斜过程中受到由滑动和旋 转引起的扭矩和阻力的影响 ，限制横向 位 移 ，加 大 测井难度。 解决这个问题的方法是在开采较直的、 曲 折 度 不 大 的 井 时 ， 采 用 旋 转 导 向 系 统 [3] 。 某 些 情

　　转 弯 ，钻 头 还 可 以 准 确 地 停 留 在 一 个 狭 窄 的 定 向 垂 直 窗 口 。 由 于 水 平 部 分 很 容 易 控 制 ，所 以 能 使 页 岩 气资源从相同储层但面积大于单直井的地理区域 流 出 。 以 美 国 宾 夕 法 尼 亚 州 的 Marcellus 页 岩 气 田 为 例 ， 一 口 垂 直 井 的 驱 替 体 积 大 约 只 有 直 径 1320ft

　　水平井位与井眼方位应选择在有机质与硅质 富集、裂缝发育程度高的页岩区及层位 ，水 平 井 的 方 位 角 及 进 尺 对 页 岩 气 产 量 有 着 重 要 影 响 [2] 。 理 论 上 讲 ，在 与 最 大 水 平 应 力 方 向 垂 直 的 方 向 上 进 行 钻 井 ，可 以 使 井 筒 穿 过 尽 可 能 多 的 地 层 而 与 更 多 的 裂 缝 接 触 ，从 而 简 化 在 压 裂 过 程 中 流 出 井 筒 和 在 生 产 过 程 中 流 入 井 筒 的 情 况 ，提 高 页 岩 气 采 收 率 。 如 今 ， 将 MWD( 随 钻 测 井 ) 技 术 应 用 于 水 平 井 钻 井 ，能 够 实 时 监 控 关 键 钻 井 参 数 ；将 自 然 伽 马 测 井 曲 线 应 用 到 水平井钻井中，可以进行控制和定位；将 井 数 据 和

　　地层中主要以游离态和吸附态存在。 游离气渗米博体育官网流速 度 快 ，初 期 产 量 较 高 ，但 产 量 下 降 快 ；相 反 ，吸 附 气 解 析 、扩 散 速 度 慢 ，产 量 相 对 较 低 ，但 属 于 页 岩 气 稳 产期，进入该时期后产量递减速度慢 ，使 得生产周

　　气储集层通常呈低孔、低渗透率，气流阻力比常 规 天然气大，难以开采，因此所有的井都需要 实施储 层 压 裂 改 造 才 能 开 采 出 来 。 目 前 ，在 页 岩 气 井 中 实 施 2 次以上增产措施的尝试已在美国实现了。

　　页岩气是存在于页岩裂缝等空隙中的天然气， 要 使 其 尽 可 能 地 流 入 井 筒 ，就 必 须 合 理 利 用 储 层 中 的 裂 缝 ，使 井 筒 穿 过 尽 可 能 多 的 储 层 。 现 在 业 界 多 利 用 水 平 钻 井 技 术 来 进 行 页 岩 气 的 开 采 ，虽 然 该 技 术 并 不 是 一 项 新 技 术 ，但 是 对 于 扩 大 页 岩 气 开 发 却 具有重大意义。 水 平 井 的 成 本 一 般 是 垂 直 井 的 1～1.5 倍 ， 例 如

　　页 岩 气 开 采 已 成 为 全 球 资 源 开 发 的 一 个 热 点 。 页 岩 气 储 集 层 通 常 呈 低 孔 、低 渗 透 率 ，开 采 寿 命 长 ，生 产 周 期 长 ，采 收 率 变 化 较 大 ，且 低 于 常 规 天 然 气 采 收 率 。 不 同 于 常 规 天 然 气 的 开 采 特 点 决 定 了 页 岩 气 开 发 具 有 其 独 特 的 方 式 。 水 平 井 技 术 对 于 扩 大 页 岩 气 开 发 具 有 重 大 意 义 ， 水 平 井 的 成 本 一 般 是 垂 直 井 的 1～1.5 倍 ， 而 产 量 是 垂 直 井 的 3 倍 左 右 。 水 平 井 技 术 结 合 geoVISION 随 钻 成 像 服 务 和 RAB 钻 头 附 近 地 层 电 阻 率 仪 器 等 LWD 技 术 可 进 行 更 高 效 、 更 合 理 的 开 采 。 压 裂 增 产 技 术 是 页 岩 气 开 采 的 另 一 种 方 式 。 清 水 压 裂 技 术 用 于 产 生 更 密 集 的 裂 缝 网 络 ，形 成 额 外 的 渗 透 率 ，使 气体能更容易流向 井中 ，从而 生产 出大量 地层 天然 气 ；多 层压裂 技术 常常 用于 垂直堆 叠的 致密 地层 的增产 ；重复 压 裂技术用于在不同方向上诱导产生 新的 裂缝 ，从而 增加裂 缝网 络，提 高生 产能力 ；还有 最新 的同 步压裂 技术 ，即同 时 对 两 口 或 两 口 以 上 的 井 进 行 压 裂 。 这 些 压 裂 技 术 结 合 室 内 实 验 和 测 井 技 术 ，使 得 页 岩 气 具 有 更 大 的 发 展 潜 力 。

　　在 钻 井 过 程 中 ， 井 筒 穿 过 裂 缝 。 FMI 全 井 眼 微 电阻率扫描成像测井显示出水平井钻遇的裂缝和 层 理 特 征 ，见 图 3。 钻 井 引 发 的 裂 缝 出 现 在 钻 井 轨 迹 顶 部 与 底 部 ，终 止 于 井 筒 应 力 最 高 的 侧 面 。 井 筒 钻穿的天然裂缝垂直穿过井筒顶部、 底部和侧面。 图 中 颜 色 较 深 的 黄 铁 矿 结 核 非 常 明 显 ，与 层 理 面 平 行出现。

　　页 岩 气 产 自 渗 透 率 极 低 的 沉 积 岩 中 ，大 部 分 产 气 页 岩 分 布 范 围 广 、厚 度 大 ，且 普 遍 含 气 ，使 得 页 岩 气 井 能 够 长 期 地 稳 定 产 气 。 一 般 情 况 下 ，页 岩 气 开 采具有 3 个特点：

　　况 下 ，从 水 平 段 底 部 到 顶 部 的 倾 角 变 化 低 于 0.5° [4] 。 除 此 之 外 ， geoVISION 随 钻 成 像 服 务 和 RAB 钻 头 附 近 地 层 电 阻 率 仪 器 等 LWD 技 术 有 助 于 在 钻 遇 后 即 时 识 别 天 然 裂 缝 [5] ，解 决 相 关 测 井 问 题 。应 用 该 类 技 术 后 ，可 以 分 析 整 个 井 筒 长 度 范 围 内 产 生 的 电 阻 率 成 像 和 井 筒 地 层 倾 角 ，而 且 成 像 测 井 可 以 提 供 用于优化完井作业的相关信息 ，如构 造 信 息 、地 层 信 息 和 力 学 特 性 信 息 等 。 例 如 ，通 过 对 地 层 天 然 裂 缝 与 诱 发 裂 缝 进 行 比 较 ，可 以 确 定 射 孔 和 油 井 增 产 的最佳目标；在 进行加密钻井时，通 过 井 眼 成 像 可 识 别 邻 井 中 的 水 力 裂 缝 ，继 而 有 助 于 作 业 人 员 在 储 层中原先未被压裂部分实施增产措施。 井中诱发裂 缝 的 存 在 及 方 向 ，对 确 定 整 个 水 平 井 的 应 力 变 化 及 力学特性非常有用。 钻井作业还采用井下钻具、定 向 设 备 以 及 泥 浆 系 统 等 常 规 钻 井 方 式 。 采 用 地 质 导 向 技 术 ，确 保 在 目标区内钻井，避免断层和其他复杂 构 造 区 ，否 则 会 导 致 钻 穿 目 标 区 ，或 者 发 生 井 漏 。一 般 水 平 段 越