指标 1.03~1.05 15~20 <9 <6 <0.2 1~2 7.5~8.5 如果钻井泥页岩层段时钻井液规定要用清水，其性能参数可不受表3限制，但要控制密度小于1.03 g/cm，含沙量小于0.2%。
3.5.4.2 泡沫钻井循环介质
泡沫（包括充气、泡沫）作为钻井循环介质钻页岩气井，实现欠平衡或近平衡钻井，减少对泥页岩储层的污染，参照SY/T 6543有关标准进行设计。
3.5.4.3 气体钻井循环介质
气体（包括空气、氮气）作为钻井循环介质钻页岩气井，实现欠平衡或近平衡钻井，减少对泥页岩储层的污染，参照SY/T 6543有关标准进行设计。
3.5.4.4 钾基泥浆
钾离子对泥页岩的特殊抑制作用，钾基泥浆加上其他稳定井壁的处理剂，有利于解决泥页岩储层水敏性问题。
3.5.4.5 钙处理剂泥浆
钙处理剂泥浆使粘土颗粒适度聚结，井壁的分散性下降，从而可以保持泥页岩储层的稳定。
3.5.4.6 油基泥浆
油基泥浆可以有效地抑制泥页岩储层的水化、膨胀，有利于防塌防卡，稳定泥页岩井壁。 3.5.4.7 乳化沥青泥浆
乳化沥青泥浆循环时，由于岩石表面的矿物吸附乳化剂而使乳状沥青破乳，放出沥青颗粒粘附在孔壁上，形成薄而坚韧的沥青质膜，起封闭隔水作业，防止水渗入水敏性地层，同时沥青质封堵水敏性页岩的孔隙和微裂隙，从而起到稳定孔壁的作用。
3.5.4.8 有机阳离子聚合物泥浆
有机阳离子聚合物泥浆配合使用降失水剂、降粘剂、封堵剂、润滑剂等，能有效地抑制泥页岩水化、膨胀和分散。
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3.6 钻柱组合设计
钻柱组合设计包括钻头、钻铤、钻杆、扶正器以及其他底部钻具组合的选择和设计，在参照SY/T 5172标准的前提下，根据页岩气井的特殊性，具体要求如下。
3.6.1 钻头
要在综合考虑地层类型、钻头成本、钻井成本、水力参数及钻机成本的基础上，合理选择和设计页岩气井钻进钻头，全面钻进钻头尺寸选择按照3.3.4.2表1执行，取芯钻进泥页岩顶底板及页岩层可采用PDC取芯钻头、硬质合金取芯钻头或金刚石取芯钻头。
3.6.1.1 牙轮钻头根据SY/T 6201-1996并参考表4进行选择。
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表4 钻头类型与地层级别对应关系表
Ⅲ~Ⅳ Ⅳ~Ⅵ Ⅵ~Ⅷ Ⅷ~Ⅹ >Ⅹ 3≤Kd<4 4≤Kd<6 6≤Kd<8 8≤Kd<10 Kd≧10 软 软~中 中~硬 硬 超硬 国际地层分类 S S~M M~H H EH 1-3 2-3 1-4 2-4 3-3 铣齿钻头 1-1 1-2 2-1 3-1 3-4 2-2 3-2 IDAC钻头 5-1 6-1 7-1 8-1 4-1 5-2 6-2 7-2 8-2 镶齿钻头 4-2 4-4 5-3 6-3 7-3 8-3 4-3 5-4 6-4 7-4 8-4 3-1 1-1 1-1 2-2 4-2 PDC钻头 3-2 1-2 2-1 2-3 4-3 SY/T 3-3 5217-2000天然金刚7-2 8-2 钻头分类 6-1 6-3 石或TSP钻 7-3 8-3 6-2 7-1 头 8-1 8-4 注：IDAC：国际钻进承包商协会。 PDC：聚晶金刚石复合片钻头。 TSP：热稳定聚晶金刚石钻头。 3.6.1.2 金刚石钻头类型与地层类别对应关系见表4. 地层级别 地层级值 3.6.1.3 选择钻头应考虑以下因素：
A）研磨性地层宜选用镶齿牙轮钻头或天然金刚石钻头和TSP钻头。 B）易斜井段选择不移轴或移轴量很小的牙轮钻头，也可选择金刚石钻头。 C）硬夹层或高研磨性地层宜避免使用PDC钻头。
3.6.1.4 根据钻井工艺要求选择钻头，钻井工艺与钻头类型关系参见表5. 表 5 钻井工艺与钻头关系参考表 序号 1 2 3 4 5 6 7 钻井工艺 定向井造斜、扭方位 水平井造斜、扭方位 直井纠斜 定向井增斜、稳斜钻进 水平井段稳斜钻进 扩眼钻进 直井钻进 保径能力强的钻头 保径能力强、具有倒划眼切削结构的钻头 双心、偏心等扩眼钻头 常规钻头 平底或内凹，短保径钻头 钻头 Ⅰ~Ⅲ Kd<3 粘软 SS 3.6.2钻铤 3.6.2.1 钻铤尺寸及组合的确定原则
A）为保证套管能顺利下入井内，钻柱中最下段钻铤应具有足够大的外径； B）钻铤柱中最大钻铤外径应保证在打捞作业中能够套铣；
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C）在大于190.5mm的井眼中，应采用复合（塔式）钻铤结构（包括加重钻杆）、相邻两段钻铤的外径差一般不应大于25.4mm，最上一段钻铤的外径不应小于所连接的钻杆接头外径，每段钻铤长度不应小于一个立柱；
D）根据防斜打直技术要求，选用钻铤直径时，视具体情况，可采用“满眼”钻具，也可使用“钟摆”钻具，必要时还可以使用变径稳定器，甚至“随钻控制技术”。
E）钻具组合的刚度应大于所下套管的刚度。 3.6.2.2 钻铤重力的确定
根据设计的最大钻压确定所需钻铤的总重力，然后确定各种尺寸钻铤的长度以确保中和点始终处于钻铤柱上。所需钻铤的总重力可按下式计算：
Wc=PmaxKs/Kf 其中：Kf=1-ρm/ρc
式中：Wc-需钻铤的总重力，KN; Pmax-设计的最大钻压，KN；
Ks-安全系数，考虑是及钻井摩擦力、反弹力、井斜等影响，一般条件下取1.25，当钻铤柱中加钻具减震器时，取1.15；
Ρm-钻井液密度，g/cm； Ρc-钻铤钢材密度，g/cm。
3.6.2.3 钻进时，轴向力、压应力中性点必须位于钻铤上部。 3.6.3 钻杆
常用Ф127mm钻杆。取芯时，选用钻杆内径应满足绳索式取芯器内筒通过。若小井眼钻进，可选用Ф63mm或Ф73mm钻杆，小井眼取芯选用Ф89mm钻杆。
3.6.4 稳定器
对于地层倾角大、软硬交错互层多的易斜地区。应采用稳定器，以实现“满眼”或“钟摆”钻进，通常采用螺旋式稳定器。
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3.7 固井工程设计
3.7.1 套管设计 3.7.1.1 套管串结构设计
A）设计原则：有利于固井施工和提高固井质量；满足钻井作业和完井增产压裂措施需要；满足特殊地层条件井（如泥岩膨胀、腐蚀性产层、异常压力地层等的需要）。
B）参照SY/T 5724套管串结构设计标准。 3.7.1.2 套管柱强度设计
A）设计原则：依据套管所受的外载，根据套管的强度建立一个安全的平衡关系。
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套管强度≧外载×安全系数
B）设计时先按抗挤强度自下而上进行设计，同时进行抗拉强度和抗内压强度校核。当设计到抗拉强度或抗内压强度不满足要求时，选择比上一段高一级的套管，改为抗拉强度和抗内压强度设计，并进行抗挤强度校核，一直到满足设计要求为止。
C）参照SY/T 5322-2000标准进行套管柱强度设计。 D）要综合考虑完井方式和增产作业的需要。
E)页岩气生产井，生产套管和技术套管应使用API标准套管，表层套管可考虑使用API限用套管。
3.7.1.3 套管柱附件要求
A）浮鞋、浮箍要满足SY/T 5618规定的要求。
B）套管扶正器安装间距及数量参照SY/T 5334规定的方法进行计算。
C）完井深度在1000m以浅的页岩气直井，生产套管在目标层上下范围内每两根套管至少装一只扶正器。
完井深度在1000m以深的页岩气直井、定向井和井径井斜大及方位急骤变化的井段要适当加密。环空水泥返深处要加一只扶正器。
3.7.2 固井施工设计
3.7.2.1 参照SY/T 5411标准规定的固井施工格式进行页岩气固井施工设计。 3.7.2.2 水泥返高计算，可用下列方程式计算页岩储层能够承受的最大水泥浆高度。
Ch=（Fd/10-ρm）×hd/(ρc-ρm)
式中：Ch-最大环空水泥浆液柱高度，m；
Fd-泥页岩储层破裂梯度，KPa/m； ρm-固井时井内钻井液密度，g/cm； hd-泥页岩深度，m；
ρc-最大水泥浆平均密度，g/cm。 3.7.2.3 水泥浆密度计算方法 ρs=Fd/10-100Po/hw
式中：ρs-最大水泥浆平均密度，g/cm3；
Fd-泥页岩储层破裂梯度，kPa/m；
Po-固井时水泥浆流动压力和摩阻圧降之和，MPa；设计时一般取4~5MPa。 hw-页岩气井垂深，m。 3.8 取心设计
3.8.1 为使泥页岩岩心中气体损失量最小，推荐选用绳索式半合管取心工具取芯，同时应保证泥页岩岩心直径大于60mm。
3.8.2 为减少泥页岩岩心在起出过程中的气体散失量，提升时间限定为：井深1000m
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3
3
以浅，取芯内筒从提芯开始至出井口时间小于20min，从出井口到岩心装罐完时间小于10min。井深1000m以深，取芯内筒从提芯开始至出井口时间不大于0.2min×H（H为井深，m）。
3.8.3 取芯钻具组合 3.8.3.1 常规井径取芯：
Ф215mm钻头+Ф178mm绳索式半合管取心工具+Ф177.8秘密钻铤（内径≧95mm）6根+Ф127mm钻杆（内径≧95mm）+Ф133.3mm方钻杆。
3.8.3.2 小井眼取芯：
Ф118mm（或Ф95mm）取芯钻头+Ф118mm（或Ф95mm）扩孔器+Ф90mm绳索取芯式半合管取心工具+Ф89mm绳索取芯钻杆。
3.8.3.3 你页岩层顶、底板及你页岩层可采用PDC取芯钻头、硬质合金取芯钻头或金刚石取芯钻头。
3.8.3.4 去新参数应结合现场实钻泥页岩层特征具体制定，推荐参数表6. 表 6 页岩气井绳索取芯施工工程参数 井段 目标层段 非目标层段 钻压 KN 20~50 40~60 转速 r/min 40~50 60~65 排量 L/s 6~8 10~15 4 钻前准备及验收
4.1 钻前准备
4.1.1 页岩气井钻前准备包括道路修建、井场布置、设备搬运与安装、钻井工程准备等内容。
4.1.2 道路准备：道路修建应能承受施工作业各型车辆的通行，并使道路正对井场大门。 4.1.3 井场准备：根据页岩气井钻井施工作业、压裂施工作业和排采作业的要求，并考虑到降低钻井成本的需要，1500m以浅的井面积一般为30m×40m，特殊情况的井和1500m以深的井应适当加大。
4.1.4 设备安装：设备的摆放和安装程序按各型钻机要求进行，要做到“平、稳、正、全、牢”。
4.1.5 钻井工程准备
A）钻井工程设计书必须在开钻前送达钻井队，并制定钻井施工技术措施，全面进行交底。
B）准备符合规定的各类钻井工具、仪器、仪表和器材。 C）检查好钻具、各类配合接头，配套打捞工具。
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