实现煤层气勘探开发技术模式的转变.ppt

RemodeltheTechnicalModeofCBME D ChangesBroughtinbyCBMAVO实现煤层气勘探开发技术模式的转变 煤层气AVO技术带来的变革 陈信平2014年10月 从美国的 以钻井工程为主导 技术模式转变到中国的 预测指导下的钻井工程 技术模式 TheTransformationfromtheUSA s DrillPredominatingTechnicalMode DPTM toChina s DrillGuidedbyPredictionTechnicalMode DGPTM OutlineofThisResearchReport报告提纲 1 CurrentstateofCBMIndustryintheworldandinChina世界和中国煤层气产业现状2 ThesetbacksufferedbytheUSA sDPTM美国 以钻井工程为主导 技术模式遭遇的挫折3 InnovationofCBMAVOtheory煤层气AVO理论创新4 TwoApplicationsofCBMAVO煤层气AVO的两个用途5 WellappraisalbyCBMAVO评价煤层气井产能潜力6 Predictsweet spotsbyCBMAVO预测富集高渗区 甜点 7 ThoughtsonChineseCBMindustry coalminegaspreventionandcontrol关于中国煤层气产业 煤矿瓦斯防治的几点思考8 suggestions建议 1 CurrentstateofCBMIndustryoftheworldandChina世界和中国煤层气产业现状 资源量巨大 产量很低 投资意愿低迷 产量增长缓慢 McCants Spafford Stevens等人2001年的观察结论 Morethan100coalbedmethane CBM prospectsoutsidetheUnitedStateshaveexperiencedatleastsomewelltestingandevaluationduringthepasttwodecades However apartfromseveralpromisingprojectsinAustralia commercialCBMproductionhasbeenelusive Five SpotProductionPilotonTightSpacing RapidEvaluationofaCoalbedMethaneBlockintheUpperSilesianCoalBasin PolandByC Y McCants S H Stevens S H Stevens OutlineofThisResearchReport报告提纲 1 CurrentstateofCBMIndustryintheworldandinChina世界和中国煤层气产业现状2 ThesetbacksufferedbytheUSA sDPTM美国 以钻井工程为主导 技术模式遭遇的挫折3 InnovationofCBMAVOtheory煤层气AVO理论创新4 TwoApplicationsofCBMAVO煤层气AVO的两个用途5 WellappraisalbyCBMAVO评价煤层气井产能潜力6 Predictsweet spotsbyCBMAVO预测富集高渗区 甜点 7 ThoughtsonChineseCBMindustry coalminegaspreventionandcontrol关于中国煤层气产业 煤矿瓦斯防治的几点思考8 suggestions建议 老师自己已经遇到问题 不能解决 转而搞页岩气去了 老师品行有亏 没有把问题告诉学生 学生还在追随老师 自责学得不好 新井大量增加 产量增长无几 产量主要来自圣胡安 黑勇士两个盆地 其他煤层气盆地井很多 产量很可怜 老师自己已经遇到问题 不能解决 转而搞页岩去气了 老师品行有亏 没有把问题告诉学生 学生还在追随老师 自责学得不好 OutlineofThisResearchReport报告提纲 1 CurrentstateofCBMIndustryintheworldandinChina世界和中国煤层气产业现状2 ThesetbacksufferedbytheUSA sDPTM美国 以钻井工程为主导 技术模式遭遇的挫折3 InnovationofCBMAVOtheory煤层气AVO理论创新4 TwoApplicationsofCBMAVO煤层气AVO的两个用途5 WellappraisalbyCBMAVO评价煤层气井产能潜力6 Predictsweet spotsbyCBMAVO预测富集高渗区 甜点 7 ThoughtsonChineseCBMindustry coalminegaspreventionandcontrol关于中国煤层气产业 煤矿瓦斯防治的几点思考8 suggestions建议 1 发现了含气量与储层弹性参数之间的负相关关系 并证明这些负相关关系可以作为CBMAVO的岩石物理基础 2 发展了Zeoppritz方程组的弹性模量近似式 证明优质煤层气储层的AVO异常只可能是第IV类异常 确定了CBMAVO的地震波理论基础 3 上述岩石物理基础和地震波理论基础证明煤层气储层的AVO异常直接地与煤层气富集 储层渗透率相关 可以被用于预测富集高渗部位 4 设计和实现了适用于煤层气储层的AVO预处理和反演流程 6 提出了新的适用于煤层气储层的碳氢检测因子 7 建立了解释AVO异常的规则 含气量与煤层气储层弹性参数之间的负相关关系 例如 A矿区 对负相关关系的解释 以含气量和密度之关系为例 解释煤层气AVO异常成因 CBMAVO地震波理论基础 与第III类气饱和砂岩AVO响应特征比较 1 发现了含气量与储层弹性参数之间的负相关关系 并证明这些负相关关系可以作为CBMAVO的岩石物理基础 2 发展了Zeoppritz方程组的弹性模量近似式 证明优质煤层气储层的AVO异常只可能是第IV类异常 确定了CBMAVO的地震波理论基础 3 上述岩石物理基础和地震波理论基础证明煤层气储层的AVO异常直接地与煤层气富集 储层渗透率相关 可以被用于预测富集高渗部位 4 设计和实现了适用于煤层气储层的AVO预处理和反演流程 6 提出了新的适用于煤层气储层的碳氢检测因子 7 建立了解释AVO异常的规则 美国Geophysics发表的CBMAVO论文 Chen Xin Ping QuanmingHuo JiandongLin YangWang FenjinSun WuzhongLi GuizhongLi 2014 TheoryofCBMAVO I Characteristicsofanomalyandwhyitisso GEOPHYSICS 79 2 D55 D65Chen Xing Ping QuanmingHuo JiandongLin YangWang FenjinSun WuzhongLi GuizhongLi 2013 Theinversecorrelationsbetweenmethanecontentandelastic中国 地球物理学报 发表的CBMAVO论文陈信平 霍全明 林建东 胡朝元 汪洋 孙粉锦 赵庆波 李五忠 李贵中 2013 煤层气储层含气量与其弹性参数之间的关系 思考与初探 地球物理学报 56 8 2837 2848 CBMAVO专著出版发行 书名 煤层气AVO技术CBMAVOTechnology著者 陈信平霍全明林健东出版发行 石油工业出版社 OutlineofThisResearchReport报告提纲 1 CurrentstateofCBMIndustryintheworldandinChina世界和中国煤层气产业现状2 ThesetbacksufferedbytheUSA sDPTM美国 以钻井工程为主导 技术模式遭遇的挫折3 InnovationofCBMAVOtheory煤层气AVO理论创新4 TwoApplicationsofCBMAVO煤层气AVO的两个用途5 WellappraisalbyCBMAVO评价煤层气井产能潜力6 Predictsweet spotsbyCBMAVO预测富集高渗区 甜点 7 ThoughtsonChineseCBMindustry coalminegaspreventionandcontrol关于中国煤层气产业 煤矿瓦斯防治的几点思考8 suggestions建议 1 PredicttheproductivitypotentialofaCBMwell评价煤层气井产能潜力2 Delineatesweet spotswithincoalseams预测煤层气富集高渗区 甜点 OutlineofThisResearchReport报告提纲 1 CurrentstateofCBMIndustryintheworldandinChina世界和中国煤层气产业现状2 ThesetbacksufferedbytheUSA sDPTM美国 以钻井工程为主导 技术模式遭遇的挫折3 InnovationofCBMAVOtheory煤层气AVO理论创新4 TwoApplicationsofCBMAVO煤层气AVO的两个用途5 WellappraisalbyCBMAVO评价煤层气井产能潜力6 Predictsweet spotsbyCBMAVO预测富集高渗区 甜点 7 ThoughtsonChineseCBMindustry coalminegaspreventionandcontrol关于中国煤层气产业 煤矿瓦斯防治的几点思考8 suggestions建议 煤层气行业缺少产能潜力评价技术AVO技术评价煤层气井有效性的直观证明 A矿区高产井与低产井AVO响应特征之比较AVO评价C矿区煤层气井效果之一例 应当区别对待排水降压困难的井AVO技术评价三个矿区31口煤层气井成果综述 规律 效益和风险评估对比试验 立竿见影 为二次压裂改造选择目标井 煤层气行业更需要雪中送炭 缺少评价煤层气井产能潜力的技术 北京捷茂迪华能源技术有限公司 Langmuir方程的不足 不能在压裂 完井 试气之前预测煤层气井的产能 如果试气产量低 该方程也不能在压裂 试气之后分析 找出低产的原因 主要作用 在试气获得的平均日产量大于工业气流标准时 预测煤层气井的产量衰减规律 预测累计产气量 根据预设的弃井压力 预测总产量 等等 锦上添花 雪中送炭 Langmuir方程做的是锦上添花的事 即在试气证明平均日产量达到工业气流保证之后预测各项产量指标 今天的煤层气勘探开发行业更需要人雪中送炭 即在压裂 试气之前预测能否达到工业气流标准以及为达到工业气流标准提供指导 AVO技术评价煤层气井有效性的直观证明 A矿区高产井与低产井AVO响应特征之比较 高产井 振幅绝对值随偏移距增大而减小 顶板 负截距 正梯度底板 正截距 负梯度 低产井 振幅随偏移距增大无明显变化 A矿区另外8口井煤储层AVO响应特征 另外4口低产井中 A6井和A14井无AVO异常或只有很弱的异常 A10井和A16井有强AVO异常 表明这两口井有高产潜力 低产的原因可能是压裂排采不当所致 北京捷茂迪华能源技术有限公司 C6井排水超过10个月 C11井排采超过16个月 如果不做煤层气井AVO评价 可能的对策是 1 两口井都弃井 因为两口井的表现相同 水头高度下降缓慢 压力远高于临界压力 产气量都为零 或者 2 对C6井继续排水降压 对C11井弃井 因为C6井水位稳定下降 而C11井水位波动大 并且C11井排水时间比C6井更长 多6个月 北京捷茂迪华能源技术有限公司 如果做了压裂试气后AVO再评价 对策应当是 对C6井应当弃井 对C11井应当研究水位波动 下降缓慢的原因 决定下步对策 因为 AVO评价C矿区煤层气井效果之一 应当区别对待排水降压困难的井 AVO技术评价三个矿区31口煤层气井成果综述 规律 效益和风险评估 北京捷茂迪华能源技术有限公司 31口煤层气井产量与储层AVO异常的相关性 注 此数值是实际的成功率 即对全部井都压裂试气的成功率 注 此数值是避开无AVO异常井的压裂试气成功率 按照总井数为 16 5 21 获得工业气流的井数为 5 9 2 16 计算的压裂试气成功率 AVO技术评价三个矿区31口煤层气井成果综述 规律 效益和风险评估 规律 a 确定性的结论 i 没有AVO梯度异常的井一定没有工业气流 ii 有工业气流的井一定有梯度异常 b 非唯一性结论 有异常不一定有工业气流 因为产能潜力不等同于实际产能 实际产能受压裂 排采等外部因素的影响 效益使用已有的测井资料 成本低廉 回报丰厚风险漏掉工业气流井的可能性非常非常小 产能潜力 实际产能 AVO强异常不一定高产 对比试验 立竿见影 为二次压裂改造选择目标井 两类区块最适宜试验AVO评价煤层气产能潜力之功效低产新区块 低产井比例大 平均日产量数百m3 快速衰减区块 在1 3年内平均日产量下降至数百m3 二次压裂改造是终极增产措施 如何确定目标井 按常规最佳技术流程确定10口二次压裂改造目标井 使用CBMAVO确定10口二次压裂改造目标井 对比试验 成效高下 立竿见影 有井就有测井资料 有测井资料就能使用AVO评价煤层气井产能潜力 有志者都能做这个对比试验 OutlineofThisResearchReport报告提纲 1 CurrentstateofCBMIndustryintheworldandinChina世界和中国煤层气产业现状2 ThesetbacksufferedbytheUSA sDPTM美国 以钻井工程为主导 技术模式遭遇的挫折3 InnovationofCBMAVOtheory煤层气AVO理论创新4 TwoApplicationsofCBMAVO煤层气AVO的两个用途5 WellappraisalbyCBMAVO评价煤层气井产能潜力6 Predictsweet spotsbyCBMAVO预测富集高渗区 甜点 7 ThoughtsonChineseCBMindustry coalminegaspreventionandcontrol关于中国煤层气产业 煤矿瓦斯防治的几点思考8 suggestions建议 煤层气储层中的 甜点 及其重要性煤层气AVO反演对地震资料的基本要求二维地震资料煤层气AVO成果三维地震资料煤层气AVO成果 Dr Ayers observation美国Ayers博士的观察结论 Fairwaysorsweetspotsoccupylessthan10 ofaproducingbasin Lecturenote9 CoalbedGas 10 ofacoalbasinarea mayhavewellsthat mayaccountforasmuchas80 ofthecoalbedgasproducedfromthebasin andthat arelocatedin sweetspots or fairways Personnelcommunication在一个煤盆地中 大约10 总面积内的煤层气井有异常高的产量 这些井的产量占一个煤盆地煤层气总产量的比例可以高达80 它们的井位处于煤层气储层高产有利条件集中的被称为 甜点 sweetspots 的部位 目前 不能预测甜点 只好使用方格状井网 有煤就打井 见煤就压裂试气 违背客观规律 投资风险大 煤层气储层中的 甜点 及其重要性 煤层气AVO反演对地震资料的基本要求 最大偏移距至少相当于或略大于勘探目标埋深 最小偏移距小于勘探目标埋深的1 12 最小入射角不大于5 在CDP道集内 偏移距基本上均匀分布 在地震测线内 CDP点基本上均匀分布 经处理后 CDP道集能够被近似地作为CRP道集 信噪比足够高 保证AVO反演成果的可靠性 QS08 100线AVO截距剖面 QS08 100线AVO梯度剖面 QS08 100线AVO截距和梯度联合显示 郑试31井AVO正演数值模拟使用的子波 根据QS08 100线CDP1700 1750之间的地震资料提取 郑试31井煤层气储层与QS08 100线AVO异常的联合解释 OutlineofThisResearchReport报告提纲 1 CurrentstateofCBMIndustryintheworldandinChina世界和中国煤层气产业现状2 ThesetbacksufferedbytheUSA sDPTM美国 以钻井工程为主导 技术模式遭遇的挫折3 InnovationofCBMAVOtheory煤层气AVO理论创新4 TwoApplicationsofCBMAVO煤层气AVO的两个用途5 WellappraisalbyCBMAVO评价煤层气井产能潜力6 Predictsweet spotsbyCBMAVO预测富集高渗区 甜点 7 ThoughtsonChineseCBMindustry coalminegaspreventionandcontrol关于中国煤层气产业 煤矿瓦斯防治的几点思考8 suggestions建议 7 ThoughtsonChineseCBMindustry coalminegaspreventionandcontrol关于中国煤层气产业 煤矿瓦斯防治的几点思考 区分两类地面煤层气开发收回投资和赢利的煤层气开发区块是低概率幸运事件煤层气储量规范 多数人被误导捆绑煤矿 创新采煤采气一体化 区分两类地面煤层气开发 一 专业煤层气公司独立开发煤层气以销售煤层气回收投资和赢利二 为煤矿瓦斯防治地面钻井开发煤层气以保障煤矿安全生产换取煤矿投资以煤矿综合效益换取长期合作降低煤矿井下瓦斯防治费用提高煤矿生产效率销售煤层气 煤矿投资 盈利 1 收回投资和赢利的煤层气开发区块是低概率幸运事件 1 煤层气直井效益估算 不考虑资金成本 或贷款利率 除钻 测 完 固井 压裂费用外 煤层气勘探开发的全部费用都分摊为每口井的排采维持费 总收益 排采维持费用 钻 压裂费用 盈利 总收益 排采维持费用 钻 压裂费用 盈利 收回投资和赢利的煤层气开发区块是低概率幸运事件 直井单井效益估算 1 收回投资和赢利的煤层气开发区块是低概率幸运事件 2 是低概率幸运事件吗 煤层气区块的效益 还要考虑资金成本 或贷款利率 工业气流井占比长期稳产的风险结论应当来自统计结果 在世界已开展压裂排采的区块中进入商业化销售煤层气区块的比例有收回投资和赢利前景的区块的比例已经收回投资并赢利前景的区块的比例 收回投资和赢利的煤层气开发区块是低概率幸运事件 1 收回投资和赢利的煤层气开发区块是低概率幸运事件2 成为幸运者的条件有效煤层气储层厚度大 有多个煤层联合开采 导致累计有效储层厚度大 原始渗透率高或煤层硬度大 煤体结构无大的破坏 围岩炭质泥岩或砂岩中有足够的甲烷 能够在长达十多年的开采历程中 缓慢而持续地回流入煤层中 因而最终采收率更高 甚至累计产量高于原先计算的储量 能够实现煤系地层页岩气 砂岩气与煤层气联合开采 收回投资和赢利的煤层气开发区块是低概率幸运事件 1 收回投资和赢利的煤层气开发区块是低概率幸运事件2 成为幸运者的条件3 避免成为不幸运者的途径首先 不是追求成为幸运者 而是避免成为不幸者 慎重选取目标区块 逐步投入资金 直到查明真实前景 必要时以勇士断腕的勇气 敢于让几千万的勘探投资沉底 以求避免几亿 十几亿的开发投资泡汤 收回投资和赢利的煤层气开发区块是低概率幸运事件 1 煤层气不同于天然气 2 现行煤层气储量规范类同于天然气 3 煤层气储量vs天然气储量探明储量 煤层气储量更可靠可采储量 煤层气储层不可靠经济可采储量 煤层气储量风险大4 煤层气的可采储量 经济可采储量 需要考虑 煤体结构力学强度 煤层气储量规范 多数人被误导 1 煤层气不同于天然气 2 现行煤层气储量规范类同于天然气 3 煤层气储量vs天然气储量探明储量 煤层气储量更可靠可采储量 煤层气储层不可靠经济可采储量 煤层气储量风险大4 煤层气的可采储量 经济可采储量 需要考虑 煤体结构力学强度 煤层气储量规范 多数人被误导 1 采煤采气一体化的三个目标保护大气环境利用清洁能源保障煤矿生产安全 降低煤矿瓦斯防治费用2 采煤采气一体化现状连续立项两个五年计划仍处于概念阶段 方向路线有待调整煤矿花两份钱 办一件事 不可持续 捆绑煤矿 创新采煤采气一体化 1 采煤采气一体化的三个目标2 采煤采气一体化现状3 减少煤矿瓦斯防治总体费用怎样使决策人敢于减少井下瓦斯抽排工程 监测 统计生产井瓦斯浓度 日产量 总产量变化 以瓦斯总产量数据使决策人敢于减少井下瓦斯抽排 巷道 工作面监测 消除决策人的疑虑 捆绑煤矿 创新采煤采气一体化 3 减少煤矿瓦斯防治总体费用减少井下瓦斯防治费用地面瓦斯抽排创造直接经济效益发电 煤层气商业化销售煤矿生产效率提高 三班工人 两班搞瓦斯防治 变为 三班工人 两班采煤 捆绑煤矿 创新采煤采气一体化 1 采煤采气一体化的三个目标2 采煤采气一体化现状3 减少煤矿瓦斯防治总体费用4 创新采煤采气一体化现行技术路线 压裂 排水 降压 采气原