页岩油气开发地面工程关键技术及挑战

1、单击此处编辑副标题单击此处编辑副标题4、结束语、结束语2、页岩油气地面工程关键技术、页岩油气地面工程关键技术 1、概述、概述3、页岩油气地面工程面临的挑战、页岩油气地面工程面临的挑战 页岩油气在非常规资源中异军突起，页岩油气在非常规资源中异军突起，已成为全球油气资源勘探开发的新亮点，已成为全球油气资源勘探开发的新亮点，并逐步向一场全方位的变革演进。由此并逐步向一场全方位的变革演进。由此引发的石油上游业的一场革命，必将重引发的石油上游业的一场革命，必将重塑世界油气资源勘探开发新格局。加快塑世界油气资源勘探开发新格局。加快页岩油气资源勘探开发，已成为世界主页岩油气资源勘探开发，已成为世界主要页岩油

2、气资源大国和地区的共同选择。要页岩油气资源大国和地区的共同选择。 y 美国通过近十年来的技术进步，已经掌握了较成熟的页岩气勘探开发技术。y 页岩气资源量丰富，根据预测，全球范围内的页岩气资源量456万亿m，与常规天然气资源量相当，我国页岩气资源量为26万亿m，与美国相当。y 北美已经成功商业开发，欧洲的法国、波兰和匈牙利已进行页岩油气勘探，其中三个盆地有明显勘探进展，澳大利亚和新西兰已划分区块开展研究。 y 据国土资源部预计，到2020年，国内页岩气年产量将达到150亿到300亿m ，2030年达到1100亿m ，届时页岩气将占到中国天然气总产量的25%。（ navigant consulti

3、ng， inc. 2008）109m3/ashale gasothers美国页岩气产量与其他天然气产量统计图以美国为例，其页岩气以美国为例，其页岩气2010年产年产量占全美天然气产量的量占全美天然气产量的15%左右，左右，2011年的产量达年的产量达1800亿立方米。亿立方米。y页岩油气开发的地面工程围绕页岩油气开发的地面工程围绕着水力压裂回流水处理和地面着水力压裂回流水处理和地面工程总体设计及油气集输技术工程总体设计及油气集输技术而开展。而开展。y水资源是页岩气开发的必要组水资源是页岩气开发的必要组成部分，需要消耗大量的水进成部分，需要消耗大量的水进行压裂。行压裂。循环利用回流水循环利用回流

4、水一方一方面避免了污染排放，另一方面面避免了污染排放，另一方面提高了页岩气的开发效益。提高了页岩气的开发效益。y 页岩油气集输系统建设是页岩油气集输系统建设是制约页岩油气开采的重要因制约页岩油气开采的重要因素之一。素之一。4、结束语、结束语2、页岩油气地面工程关键技术、页岩油气地面工程关键技术 1、概述、概述3、页岩油气地面工程面临的挑战、页岩油气地面工程面临的挑战 水力压裂返出液地面处理及再利用技术水力压裂返出液地面处理及再利用技术 美国页岩气井压裂后返出液处理难度较高y压裂液中水含量约90%，砂含量约9%，化学添加剂约1%。y用于高压液中的化学添加剂有250余种，常用的有减阻剂、杀菌剂、除

5、氧剂、碳化物稳定剂、稀酸液等。y因此，压裂返出液的处理，需要较复杂的工艺措施。水力压裂返出液地面处理及再利用技术水力压裂返出液地面处理及再利用技术 沉降沉降过滤过滤膜分离膜分离反渗透反渗透蒸发蒸发热蒸馏热蒸馏水净化处理方式水净化处理方式 过滤膜分离反渗透蒸发热蒸馏能量消耗低低中等高高tds（溶解性固体）变化n/a低增加高度增加无关适用所有类型水所有类型水中等tds高tds高tds装置小/模块化小/模块化模块化模块化大微生物污染可能可能可能低n/a技术复杂度简单简单中等/经常维护需要维护复杂扩展潜力低中等高低低溶解性固体浓度极限n/an/a3000050000100000300000可达1000

6、000预处理要求n/a过滤大量过滤或化学沉淀极少最终水tds无影响无影响200500ppm200ppm10mg/l回收比例n/an/a50-75%80-90%90-95%水净化处理方式比较水净化处理方式比较 美国的iwt（integrated water technologies corporate）公司研发了一套fracpure技术，其核心是采取预处理、热蒸馏的方法来进行水质净化。其预处理过程，采用化学溶剂消除重金属和溶解在水中的固体颗粒，然后通过过滤去除有机物和总悬浮固体物(tss)。一部分返出液经该处理系统后可达到回收利用的水质条件，进入到热蒸馏装置回输至水池进行循环利用；而其余高浓度卤

7、水可运输至盐场进行结晶提纯，其最终循环水回收率可达25%左右。source: integrated water technologies corporate websitecrystallizer plant, livingston county, ny1 1、barnettbarnett页岩气藏在进行压裂措施改页岩气藏在进行压裂措施改造后很快就会产水。造后很快就会产水。2 2、氯根含量从接近于、氯根含量从接近于0 0升高到升高到40-40-50000ppm50000ppm。3 3、压裂过程中泵入的、压裂过程中泵入的20-30%20-30%的清水在的清水在压后生产的压后生产的2-32-3周内就

8、可以产出。周内就可以产出。devondevon公司在公司在barnettbarnett气田开展了一气田开展了一系列的压裂清水的重复应用研究，极系列的压裂清水的重复应用研究，极大地解决了压裂用水的问题。大地解决了压裂用水的问题。压裂水的循环使用技术压裂水的循环使用技术水处理流程水处理流程压裂水的循环使用技术压裂水的循环使用技术barnettbarnett气田的水处理设施气田的水处理设施 900 900万桶的处理能力、万桶的处理能力、710710万桶的提纯能力、万桶的提纯能力、8787口井使用循环使用的清水口井使用循环使用的清水y集输系统建设是制约页岩油气开采的集输系统建设是制约页岩油气开采的重要

9、因素之一重要因素之一，如何根据井场的位置、，如何根据井场的位置、产量等规划和修建集输管线和处理设产量等规划和修建集输管线和处理设施是地面工程重点考虑的问题。施是地面工程重点考虑的问题。 y从北美页岩油气的发展经验来说，其从北美页岩油气的发展经验来说，其区域有成熟的管道公司和气体处理厂区域有成熟的管道公司和气体处理厂或炼厂，只要油气产品达到输送和处或炼厂，只要油气产品达到输送和处理要求，支付较少的费用就可以输送理要求，支付较少的费用就可以输送和处理，然后直接经集输管网到达消和处理，然后直接经集输管网到达消费者用户。费者用户。 y目前国内三大石油公司各自有专门的目前国内三大石油公司各自有专门的集输

10、管网，暂时还没有互相联通共享集输管网，暂时还没有互相联通共享集输系统，中海油需要借鉴国内外经集输系统，中海油需要借鉴国内外经验和技术，投入大量的资金规划和修验和技术，投入大量的资金规划和修建自己的集输系统。建自己的集输系统。 气 液 分 离 器 750 x3000计 量 系 统通 过 管 线 去 中 心 处 理 站去 火 炬油 水 分 离 器原 油 储 罐4x400bbls生 产 水 储 罐1x400bbls生 产 井 口 1800 x6000生 产 能 力 ： 天 然 气 400mscfd , 原 油 600bbl/d生 产 井 口 流 程 处 理 示 意 图计量系统天然气来自井口气液分离器

11、1000 x3000油水分离器天然气脱水塔600 x2500原油储罐2x300bbls生产水储罐1x100bbls天然气压缩机50mmscfd进管线外输200 mmscfd处理能力:天然气中心处理站流程示意图p井场及联合站总体布置设计研究p页岩油气特殊工艺流程设计研究p安全控制方法研究p根据不同的页岩油气产量规划集根据不同的页岩油气产量规划集输系统研究输系统研究p 4、结束语、结束语2、页岩油气地面工程关键技术、页岩油气地面工程关键技术 1、概述、概述3、页岩油气地面工程面临的挑战、页岩油气地面工程面临的挑战 y页岩气的快速发展的基础页岩气的快速发展的基础 重复压裂重复压裂+水平井水平井+多级

12、压裂多级压裂+良好的市场条件和基础设施（良好的市场条件和基础设施（成熟的集输成熟的集输系统系统 ） y如何根据井口的位置、产量等规划和修建这些处理设施和集输管线、回如何根据井口的位置、产量等规划和修建这些处理设施和集输管线、回流水处理是地面工程重点考虑的问题。流水处理是地面工程重点考虑的问题。y从国外的发展经验来说，有成熟的管道公司和气体处理厂或炼厂，只要从国外的发展经验来说，有成熟的管道公司和气体处理厂或炼厂，只要产品达到其要求，支付较少的费用就可以输送和处理。产品达到其要求，支付较少的费用就可以输送和处理。y国内目前管网和气体处理厂还没有成系统，需要借鉴国内外经验和技术，国内目前管网和气体

13、处理厂还没有成系统，需要借鉴国内外经验和技术，投入大量的资金规划和修建自己的集输系统。投入大量的资金规划和修建自己的集输系统。y页岩气资源的开采需要大量的工艺设备，加工处理器以及铺设无数的集页岩气资源的开采需要大量的工艺设备，加工处理器以及铺设无数的集输管线。应充分考虑所处区域的基础设施，做好集输系统规划，量水量输管线。应充分考虑所处区域的基础设施，做好集输系统规划，量水量力而行，最大限度地降低开采和输送成本。力而行，最大限度地降低开采和输送成本。页岩气开采过程中产生噪音、废水、页岩气开采过程中产生噪音、废水、废气及其开采事故灾害等引起废气及其开采事故灾害等引起环境污染环境污染。其中其中压裂水

14、溶液对环境影响甚大且持久压裂水溶液对环境影响甚大且持久，从美国的页岩气开发资料来看，为了使从美国的页岩气开发资料来看，为了使水具有凝胶特性进而利于压裂，压裂水水具有凝胶特性进而利于压裂，压裂水溶液中须有针对性地添加化学用品，该溶液中须有针对性地添加化学用品，该类化学品可影响施工区及其下游流域的类化学品可影响施工区及其下游流域的生物和生态。生物和生态。 页岩油气资源开发环境影响评价包页岩油气资源开发环境影响评价包括页岩油气开采对水资源、淡水湿地、括页岩油气开采对水资源、淡水湿地、生态环境和野生动植物、空气质量、自生态环境和野生动植物、空气质量、自然景观及道路等的潜在影响。然景观及道路等的潜在影响。 页岩气属于非常规低品位天然气，其开发周期长，页岩气属于非常规低品位天然气，其开发周期长，投资大，风险也大。投资大，风险也大。风险和不确定性风险和不确定性体现在：体现在：y 国家对页岩气的政策支持力度；国家对页岩气的政策支持力度；y 是否具有可以达到商业化开发的矿区及其储量；是否具有可以达到商业化开发的矿区及其储量；y 基础设施薄弱；基础设施薄弱；y 国外先进技术的可得性，能否通过学习、交流、合作国外先进技术的可得性，能否通过学习、交流、合作及联合