页岩气勘探开发技术PPT课件

，1，页岩气勘探开发工程技术，xxxxx 2011.5。2，概述，3、我国和美国具有页岩气地质条件、页岩气富集地质条件、与美国几乎相同的页岩气资源前景和开发潜力。页岩气资源已经受到了石油和天然气的广泛和密切关注，受到党中央和国务院的高度关注。目前我国页岩气资源调查与勘探开发还处于勘探初期，积极推进理念更新、难题解决、创新模式、页岩气资源战略调查与勘探开发已成为中国油气资源领域的重要而紧迫的战略课题。为了进一步加快中国石化非蚀型油藏(包括非传统油气储层和低渗透高密度储层)的勘探开发过程，提高水平井钻井完成和分段压裂技术水平，指导水平井钻井完成和分段压裂的实施，中国石化成立了非蚀型储层水平井钻井完成和分段压裂技术研究工作领导小组，中国石化非蚀型储层水平井钻井完成和分段压裂技术研究工作领导小组。一、序言、4，-推进页岩气勘探开发技术创新。改进和革新页岩气地质、地球物理、地球化学、钻探完成和压裂等技术方法，形成多领域综合勘探技术方法体系，确保勘探目标的实施和顺利完成。根据页岩气特性，引入页岩气储层评价技术、吸收、改善、创新射孔优化技术、水平井技术、压裂技术等符合我国页岩气地质特性的自主创新核心技术相继形成。-建立支持页岩气勘探开发的技术系统。确定中国页岩气勘探开发技术研究方向和重点，以国际先进或领先水平为目标加强科学技术研究，引进页岩气核心技术、核心技术、主要试点、推进技术、技术部门水平的技术研发、应用保障系统。积累力量突破难关，逐步从技术引进转变为独立创新，推进原始创新，跨越核心技术和核心技术门槛，努力提高页岩气勘探开发技术水平和竞争力。一、序言、5，1。页岩气藏特征2。选区评价技术3。地球物理技术4。水平井钻井技术5。水平井压裂技术6。“井工厂”概念，概述，6，美国48个州广泛分布着含有大量天然气的高有机物页岩。德克萨斯州首次开采的巴奈特页岩提供了土种48个州天然气生产总量的6%。据分析，到2011年底，大部分储量增长(50-60%)将来自非正规页岩气。四种新的页岩气(Haynesville、Fayetteville、Marcellus、Woodford)可以生产15万亿以上的天然气。中国南部广阔地区的海洋地层中发育的优质烃源岩是国内页岩气勘探的重要目标，专家初步估计页岩气资源规模约为30万亿个方面。1 .页岩气藏的特性，1)页岩气资源，二、页岩气勘探开发技术，7、页岩气藏物理特性差，孔隙率低，渗透性低，约4%-6%，基质渗透率低于0.0010-3 m 2。页岩储层自然微裂缝多，岩石在一定程度上易破碎，改造过程中易产生网状裂缝系统。2010-1-28，第7页，www.petro-，2)页岩气藏物理性质，需要转换，1 .页岩气藏的特点，其次是页岩气勘探开发技术，8，水平井是目前主要的页岩气藏生产形式。水平井的产量是垂直井的3-4倍以上，成本仅为直井的1.5-2倍。目前85%的开发井是水平井多段压裂。3)对生产能力有重大影响的开发方法，1 .页岩气藏的特性，2，页岩气勘探开发技术，9、肯图奇东泥盆纪页岩气产量递减曲线，xx井26年累计产量1333104m3，4)产量递减先慢，后长生产周期，1 .页岩气储层特性，生产周期相对较长的初期自由气基、高产、快速减少(年产量减少到65%)后期，以吸附气产量为主，产量较低，年减少率为2-3%的单井日产2-3万方预测页岩气开采寿命达到30-50年，可以保持合理的生产体系，一般是自然的据美国数据显示，在井初期裸眼检查中，没有瓦斯，55%井初期没有扰动流，没有工业生产能力，直井压裂的平均产量为0.8万平方/d，水平井压裂的平均产量最高为30万平方/d，2，页岩气勘探开发技术，10，1)有效页岩的厚度2)页岩有机质丰富度3)页岩的热演化程度4)页岩的矿物组成5)页岩的孔隙度7)页岩的渗透性8)结构模式，北美页岩评价包括16)页岩气有利目标区域优化技术，9)沉积，结构演化选区评价技术，第二，页岩气勘探开发技术，11、测井和关键分析是页岩气储层评价的两大手段。2 .选区评价技术，2)页岩气储层评价，测井：数据主要包括ECS、GR、成像测井、声波测井等。从CHEVRON(用于雪佛兰)、HARDING-SHELTON(HARDING-SHELTON)、BP等公司的数据来看，页岩气记录技术与现有记录没有区别，但对于确定页岩参数，必须在勘探阶段通过核心数据的分析校正、ECS记录获得。通过建立已知页岩气藏总有机碳含量、成熟度、含气性等地球化学参数和测井数据校正的气藏评价方法的研究，可以在新井或新层评价时通过测井模型确定各种参数。二是页岩气勘探开发技术，12，2。选区评价技术，2)页岩气储层评价，核心分析：确定孔隙率、储层渗透率、泥岩的成分、流体和储层的敏感性，测试TOC及吸附等温曲线分析。Bp通过对天堂井的系统深入，在“相控制页岩分布”思想的指导下，对岩芯的顺序和沉积进行了详细说明，研究了页岩的沉积特性，并建立了不同层次的页岩沉积相和平面、剖面图。根据对阿尔科马盆地伍德福德山的系统核心分析，页岩气分布在由碎屑岩和碳酸盐岩组成的旋转沉积物丰富的有机页岩段，该段TOC，ro指标与页岩气生产有很密切的关系。对国内页岩的核心分析特别是在测试设备和测试方法方面，有比国外更大的差异。二是页岩气勘探开发技术，13、BP公司工作的阿尔科马拜辛伍德页岩气藏，页岩厚度50米以上，TOC超过2%，ro 1.3-1.8%，钙质含量高20%以上，因此钙质脆性矿物丰富，通过压裂取得了良好的勘探开发效果。硅去除含量越高，页岩的脆性越大，越有利于后期压裂操作，意识到富含脆性矿物的优质烃源岩是有利的勘探开发目标。3)脆性矿物丰富的高质量烃源岩是有利的勘探和开发目标，2 .选区评价技术，2，页岩气勘探开发技术，14，4)Ro是热激发页岩气成藏的主要控制因素。Ro的范围为1.1% 3%，是热成因页岩气藏的有利分布区。北美俄克拉荷马东南的阿尔科马盆地Ro达4.89%，在木福德页岩中也发现了页岩气储层，改变了现有的认为页岩上限不到3%的看法，但Ro太高可能会提高页岩气储层中的二氧化碳含量。2 .选区评价技术，2，页岩气勘探开发技术，15，3。地震数据的应用，美国一些页岩气气田位于现有油气勘探程度较高的地区，现有油气勘探地震数据用于描述页面岩段的断层和上层。二是页岩气勘探开发技术，16，4。页岩气水平井钻井，1)水平段钻孔位置和方向的设计主要基于地应力数据，水平钻孔方向为最小水平应力方向，后期压裂裂缝垂直于钻孔方向，压裂变形效果好。水平钻孔位置选择在低应力区、高多孔区、脆性矿物富集区和丰富的干酪根区，为后期压裂提供了有利条件。二是页岩气勘探开发技术，17，2)簇钻，可使用底滑动井架钻簇组。每个井组有3-8个单水平井，水平井段间距约为300-400m。，4 .页岩气水平井钻井，2，页岩气勘探开发技术，18、-主要是由于三级结构，砂压裂后期，套管和套管头压力容量要求高胶结质量，水泥回归地面；水平段是套管接合完成。3)井结构，4 .页岩气水平井钻井，2，页岩气勘探开发技术，19、直井段(3个井前)钻井液体系没有特殊要求，主要采用以水为基础的泥浆，水平钻井液主要采用以油为基础的泥浆。防止粘土膨胀；提高钻孔的稳定性。钻井液防渗；提高钻孔速度。4)钻井液体系，4 .页岩气水平井钻井，2，页岩气勘探开发技术，20，1)页岩压裂工艺优化内容，5 .页岩气水平井压裂技术，2，页岩气勘探开发技术，21，主要是生产和经济利益摘要下的规律。裂缝半长400米。水平井段的长度约为100-130米。因为压裂优化，每一次压裂的规模都不同，但主要情况基本相同。水平井水平段长度1300米，10分钟压力，每段100个沙约2000平方米，使用水。5 .页岩气水平井压裂技术，1)页岩压裂工艺优化，二、页岩气勘探开发技术，22，2)页岩气水平井单井分段多级压裂工艺，5 .页岩气水平井压裂技术，分段多级压裂：压裂的大规模、裂缝网络、作业的工厂化、效益最大化。二是页岩气勘探开发技术，23，常规页岩水平段长度1300米，每压裂段100-130米，每段3-4群集，射孔长度2-3英尺，固结8-16孔/米，60相角。每段结束穿孔和加法。(1)射孔优化，趋势：水平井分段数在增加，但每段射孔数在减少；3)页岩气水平井压裂配套技术，5 .页岩气水平井压裂技术，2，页岩气勘探开发技术，24、一级TCP射孔、套管压裂、砌块压裂桥梁塞和射孔电缆完成、多级点火、多段射孔。该技术为3.5”、4.5”、5.5”、7”套管完成水泥连接水平井，压力后快速钻孔塞(10分钟内可以钻一个)，该桥塞材料轻便，易于排出，节省了现场施工时间。穿孔强度和桥梁插头的施工位移大于6m3/min。(2)易钻的桥塞，3)页岩气水平井压裂配套技术，5 .页岩气水平井压裂技术、电缆、射孔枪、斗冠、可钻桥梁塞、套管、压裂的关键技术之一，工具需要贝克公司生产和引进技术。现在我们江汉油田正在进行技术研究。二是页岩气勘探开发技术，25、(3)压力后返回，全段穿孔和压裂后，用带钻头的连续油管一次性快速钻孔所有桥梁插头，然后返回地面；几天后，井开始间歇性自喷，用初始节流启动，防止支撑剂回流到地面，排水速度调整到5-20字/小时。初始压裂液回流率一般为1/3。3)页岩气水平井压裂配套技术，5 .页岩气水平井压裂技术，二是页岩气勘探开发技术，26，最近几年成功应用于巴奈特页岩气开发的最新压裂技术。技术理论：还打破耦合井(offsetwells)，将压力液和支撑剂从高压下的一口井向另一口井移动最短的距离，从而产生网络裂缝，增加裂缝密度和表面积，提高页岩气产量。同步压裂原来是两个人相互接近，深度几乎相同的水平井之间同时压裂，现在发展成三、四口井之间同时压裂。三、四口井在压裂时先压两边的井，然后压中间的两口井。(4)同步压裂技术(simo-fracturing)，3)页岩气水平井压裂技术，5 .页岩气水平井压裂技术，2，页岩气勘探开发技术，27，(5)页岩水平井压裂监测技术，监测目的：确定人工裂缝的实际几何特征(高度、长度和位置)；实时监控压裂工艺，优化压裂方案；新井钻井井位优化。实施：VSI设备以三维形式显示观测井(直井)、间距600米、地层破裂时发生的微地震的持续监测、实时传输和处理、裂缝位置。，仪表长度60m，3)页岩气水平井压裂配套技术，5 .页岩气水平井压裂技术，2，页岩气勘探开发技术，28、水平井分段多级压裂-现场施工实景，同时施工2台压裂设备，4台10”水管线连续供水，单井供水规模3万平方，1区压裂供水大于1千平方/小时。1个酸罐，单层酸16字，连续加砂装置，单井砂量1000字以上，2，页岩气勘探开发技术，29、水平井分段多级压裂-现场施工实际，可钻桥梁塞，2、页岩气勘探开发技术，30，6。“井厂”概念在非传统油气资源勘探开发中的重要性，需要22家井气生产厂，部署非传统油气勘探开发效益综合部署工作。二是页岩气勘探开发技术，31、利用最小簇井场最大化钻井开发井网覆盖区。为后期大规模钻井作业、压裂工程奠定基础。岩土工程和生产管理也简化了。(道路，简单基础设施，煤气自行发电，管理集中)，1)钻井布局，二，页岩气勘探开发技术，6 . 井场”概念，32，2)钻井项目，(1)最大限度地利用设备。多口井依次打开，依次连接，依次打开，依次固体完成。钻孔、接合、记录设备不会停止。井深1500米左右的致密砂岩气井群集单井平均钻孔周期只有2.9天，垂直深度2500米，水平段长度1300米页岩气群集水平井平均钻孔周期为27天。(2)重复使用泥浆，减少泥浆的交替。多井泥浆体系似的，重复使用；第二个开放式泥浆系统是相同的，重复使用。尤其是三柱含油污泥的再利用尤为重要。热间距2.5米，行距3m，第二，页岩气勘探开发技术，6 . 井工厂”的概念，33，3)压裂工程、压裂工厂工艺可以在一个集群井平台上压裂22口井，大大提高了效率。致密砂岩气层“压裂厂”工作，二是页岩气勘探开发技术，6 .”井场”概念，34，概述，35，3，中国石化页岩气勘探开发现状，2009年中国石化在页岩气井压裂和试点测试中的以下几个页岩气井分别建设了：(1)华东地区防尘1井(2)江汉油田111井(3)分别(1)页岩气钻井完成和大水压压裂(2)大液滴溜水加砂压裂(3)复合桥塞技术(4)水平井力推缆射孔技术(5)水平井电缆桥塞和射孔技术(6)水平井螺旋管射孔和钻井技术，36，以这口井为例，深1号井钻井页岩厚度达99米，总有机碳浓度超过2%，可达9.94%。与渗透性为0.05md的美国页岩气开发最低指标相比，部分数据还需要确认，但这些指标具有明显的优点，表明页岩具有很好的天然气生产潜力。(1) 3，中国石化页岩气勘探开发现状，(37)，(