CONSOL 能 源 公 司 和贝克休斯公司在马塞勒 斯（Marcellus）页岩中的“Mile-a-Day”井是水平井优化的结果。此井大幅缩减了钻井时间，即使变换实际位置，也能保持目标层百分之百完好。这分支井组在宾夕法尼亚州阿勒格尼县匹兹堡国际机场得到延伸，它是该区域首次利用高造斜率导向系统（HBRSS）的钻井之一。运营商在马塞勒斯面临的挑战是地貌和限制施工的环境制约。在当前市场环境中，提高产量和改进井的经济效益需要多井组井工厂与复杂井剖面解析。优化井剖面通常需要较长的井段，这对摩阻和扭矩提出了新的挑战。其它钻井目标包括维持井百分之百在目标层中，且能够在一趟钻中钻探竖区段、曲线区段和横剖面。在匹兹堡国际机场附近钻井为相关租赁边界、增斜井段、下入点及摩阻扭矩的优化带来附加挑战。  
钻探曲线区段需要定向钻进系统能够持续产生所需的造斜率（BUR），以在预定下入点钻入，接着继续钻探延伸区段。根据经验和利用 HBRSS 在马塞勒斯中钻探分支井的最佳实践，运营商和服务公司决定在机场附近应用这种技术。钻井、地球科学及储层导向专家组成了团队。广泛的布井设计专注于两个目标：为未来产量创建最佳储层接触和维持钻井效率及一致性。该专家团队解决井底钻具的组合（BHA）配套设计和地质导向技术，以及详细的执行通信工作流程，在一趟钻中钻探高造斜率曲线和延伸区段剖面。
 
钻井设计
 
多学科小组决定确定以标准化方法降低 PAD1 钻探 8¾-in 曲线与井段的成本和时间。优化工艺过程起初以 PAD2 中的位移资料分析为重点，来确定定向钻井、RN 技术、钻头和井底钻具组合（BHA）匹配、积极钻井参数管理和最佳实践。典 型 的 井 设 计 包 括 批 量 钻 探17½-in 和 12¼-in 井段，采用空气钻井技术真实垂直深度（TVD）分别达到 600 英尺和 2,200 英尺。井眼轨迹建立在摩阻扭矩模型、液压分析和定制 RN 模型的基础之上。8¾-in 生产井段通过层间倾斜地层达到造斜点， 其需要高狗腿度 （DLS）曲线下入和沿正确方位调整井眼轨迹。地质导向需要确保通过延伸段到达确定的总深度（TD）。在 PAD2 上的六口井进行了位移分析，它们在 PAD1 之前快速钻探，以确定集中的主要区域和潜在性 能 制 约。 以 500-ft TVD 差 异规划两个主要目标层。在 8¾-in 井段中执行的 2D 和 3D 井眼轨迹中有 不 同 的 BUR， 从 8 °/100ft 到10°/100ft，在早泥盆世 ( 莱茵伊斯特和伯格特页岩 ) 和中泥盆世 ( 马塞勒斯页岩 ) 地层中形成水平段。根据相邻地区以往的经验，预计早泥盆纪页岩的地质导向将需要专门关注仰斜地层。中泥盆纪页岩倾斜层起伏将造成位移井转向过度。
 
井底钻具组合
 
和钻头设计多学科小组决定确定标准化方法，以降低 PAD1 钻探 8¾-in 曲线与井段的成本和时间。优化工艺过程起初以 PAD2 中的位移资料分析为重点。HBRSS 技 术 是 该 项 目 的 关键 驱 动 因 素。
 
自 2011 年 以 来，CONSOL 能源公司利用贝克休斯AutoTrak 曲线 HBRSS 技术在宾夕法尼亚州、俄亥俄州和西维吉尼亚州钻井 100 万英尺，除了曲线区段所需的高狗腿度外，该技术能够精准地在一趟钻中钻探垂直段、切线段和横截面。自动闭环导向控制允许这些重要的井位进行连续导向。HBRSS 技术其它相关特征包括实时保持近钻头切线实倾角、BUR预测、精准下入预测和水平井过程中的 TVD 控制。除此之外，在大位移钻井中，近钻头可实时上下伽玛服务用于 RN。实时近钻头振动传感器尽可能优化钻井参数，在不影响井眼稳定性或工具可靠性情况下快速钻井。
 
经证明，自动井下系统对马塞勒斯页岩地质导向至关重要，受地层倾斜快速变化的影响。2011 年至 2013 年期间，井底钻具组合（BHA) 和钻进过程导致无辅助推动转变为辅助推动 BHA，使得井段较长，提高了机械钻速。2013 年，辅助推动转变 HBRSS，由 BHA 完成。钻探阿勒格尼县 PAD2位移井，高 速 XL/RS 马 达 即 每 伽 0.21 转的低速马达，与流量的比值已成为该区域的标准。其优势包括低钻头RPM 附加钻头扭矩、 提高钻井效率、保护钻头免受异常损坏。此马达设计为通过高 DLS，提供附加转动，处理扩展性能极限所需的高压差。
 
此外，HBRSS 上方的非磁性稳定器由 PAD1 和 PAD2 的高等级非磁性固定稳定器组成，以提高系统通过高 DLS 井眼的灵活性。对整个井底钻具组合进行有限元分析，证实BUR 通过弯矩极限以及静态和动态监查，来确保最佳性能。马 塞 勒 斯 的 PDC 钻 头 设 计 进展主要受钻头高 BUR 转向性的影响。然而，动态和热稳定性、钻孔质量、持久性和液压都被认为是钻井 整 体 性 能 中 的 应 用 程 序。 设 计的 PDC 钻头于 2014~2015 年间在用于马塞勒斯其它区域进行钻探。19mm 切削齿六瓣式 PDC 钻头和支承切削齿（AT606X）是为高 / 低造斜点和钻通磨蚀性岩层的切线段设 计。16mm 五 叶 切 削 齿 PDC 钻头（AT505）为机械钻速高和 BUR性能适宜深造斜点设计。根据经验和 PAD2 位移资料，钻井优化团队计划在单趟钻中钻两个主要段，为 PAD1 的曲线区段和横向段。曲线区段的特征是嵌入磨料粉砂和软质页岩层，这使得其利用随钻伽玛读数很难被预测或观察。在这些岩层中，维持适当钻井参数以防止钻头损坏。横剖面的特征让净化页岩和钻头损坏的风险最低。HBRSS 定制 PDC 钻头的目标是提供持久性、稳定性、BUR 收率一致、转向能力优良、可靠。
 
优化工作流程机
 
场 项 目 团 队 的 马 塞 勒 斯HBRSS 钻井知识有助于优化工作流程， 实现最佳实践， 包括实时流数据、相对于每个井孔井段的具体开采技术和多学科小组之间的高效沟通。实时数据传输使地质学家和地质导向服务（RNS）人员，根据平台地面钻井资料查看信息，30 秒后录入数据库。迅速查看信息，使界外工作人员快速观察参数之间的趋势，在事后调查之前预测明显的倾斜地层，进行调整保持分配地质目标窗。地质导向服务提供更新数据，显示钻头相关目标窗和目的层的准确位置。这些更新数据也显示了有关地层运动的明显倾斜或出现的钻井问题。