页岩气关键开发技术.ppt

1、1,页岩气有效开发技术,2,1.页岩气定义及基本特征 页岩气是一种特殊的非常规天然气,赋存于泥岩或页岩中，具有自生自储、无气水界面、大面积连续成藏、低孔、低渗等特征，一般无自然产能或低产，需要大型水力压裂和水平井技术才能进行经济开采，单井生产周期长。 基本特征：,（一）、基本情况,美国四种典型页岩,3,大部分是自生自储于古生界志留寒武系。 游离相态存在于裂缝、孔隙及其它储集空间;吸附状态(2085%)存在于干酪根、粘土颗粒及孔隙表面;极少量以溶解状态储存于干酪根、沥青质及石油中. 按照美国页岩气业界的划分，当页岩埋藏深度低于1000m时，称为浅层页岩气藏；埋藏深度在1000m4000m之间为深

2、层页岩气藏；埋藏深度超过4000m，则称为超深层页岩气藏。,4,岩性：暗色页岩，层理发育，含有硅质和钙质，较好的矿物成分是:粘土较少，方解石较多，硅质多（即E值较大），最好的泥页岩储层是粘土含量较少的粉砂质泥岩； 物性：致密，孔隙度一般低于10%，渗透率一般在0.01-0.00001md。在构造活跃地区或者上覆地层剥蚀，地层压力下降的情况下发育裂缝，并被钙质或泥质充填。 泥页岩储集空间：无机孔隙、有机孔隙、微裂缝,5,据IHS（2005年）预测，全球页岩气总资源量 456万亿方 ，相当于常规天然气1.4倍，主要分布在北美、中亚和中国、中东和北非等地区 2010年美国页岩气产量高达1380亿方，

3、较2008年增长了80%.页岩气的大规模开发使美国改变了原引进5000万吨LNG的计划，改变天然气供给格局 美国页岩气开发取得成功后，加拿大、澳大利亚、欧洲各国、中国等国家重视页岩气资源勘探开发，开展大量工作,“形成热潮”,2.全球页岩气资源丰富，受到世界各国广泛重视,6,3、美国作为世界上页岩气资源勘探开发最早的国家，已在北美地区形成成熟的评价方法和勘探开发技术，实现了页岩气的工业开发,从理论和技术上证实了页岩气资源有效开发的可能性,因此加快页岩气资源勘探开发，已成为世界主要页岩气资源大国和地区的共同而热切的愿望。,7,、国外成熟的页岩气勘探开发技术,経过近二、三十年艰苦攻关，美国率先形成页

4、岩气的评价方法和勘探开发系列配套技术，而且日趋成熟，实现了页岩气的工业开发。,页岩气资源评价(“甜点”评价)技术； 页岩中长段水平井钻完井技术； 水平井分段压裂及体积改造技术； 钻完井及压裂“工厂化作业”,8,1、页岩气资源评价(“甜点”评价)技术 .评价参数: 储层厚度,埋深, 温度,压力 有机碳含量,热演化程度,总含气量 页岩物性 页岩力学性质 硅质含量%,方解石/白云石%,粘土含量% 裂缝发育程度 ,9,.中石化页岩气地球化学参数与美国同类参数对比表,从对比情况分析，储层具有一定的可采性,10,.页岩评价测试系列技术： .页岩含气量测试技术 有效确定页岩储层中的气体含量，吸附含气量 .

5、致密岩石测试技术 总孔隙度、充气孔隙度、充水孔隙度;含水饱和度、含气饱和度、可动流体饱和度、束缚水饱和度; 扩散系数;页岩基质和岩心渗透率 .页岩微观孔隙表征技术 用于解剖岩石内部结构，直接观察和处理解译岩石内部及表面的裂隙、裂缝、孔隙、岩石矿物组合等；,11,2.页岩气开发技术,页岩气开发技术发展大致可分五个基本阶段(以美国为例)： 、钻直井，进行泡沫压裂 (大液量、大排量6.4方/分，要加砂；传统压裂液) 、钻直井，大型水力压裂技术 (大液量、大排量6.4方/分，要加砂29；传统压裂液) 、钻直井，清水压裂或清水加砂压裂(加沙2.66-4.8)可比凝胶压裂节约成本50%60%，从1998年

6、至今一直是垂直井的压裂方式。 、1997年，最初由凝胶压裂的井在能量衰竭后，用清水进行二次压裂，可采储量增加了60%。二次压裂技术至2006年仍较为常见。 、钻水平井，水平段长304.81066.8m，分段清水和砂进行压裂。此技术开始于2003年。2006年 “同步压裂”技术产生。 ,12,最终形成: 长水平段（304.81066.8m）; 分多段; 大液量7500-22000方(一般11000m3最为常见) 、大排量8-16方/分，加砂180450顿(2.20-2.24)； 非传统压裂液滑溜水,体积改造压裂系列配套技术.,13,3.水平井钻井、完井技术 .长段水平井钻井技术 对于低渗、低压、

7、低丰度储层要提高单井产量及提高采收率必须采用MRC技术。因此应采用长段水平井以增大储层泄气面(体)积(远不够)；以水平井为基础分多段压裂以达到极大的增大储层泄气面(体)积的目的(实现体积改造的“平台”) 。,14,.水平段的长度依页告类型不同而异，例Barnett页岩气开发水平井水平段长一般在304.81066.8m；Haynesville页岩气开发水平段长1219m;Woodford地区长水平段长接近1500m .水平井技术: .布井方位必须在页岩中垂直最大主应力方向(坍塌应力大) .一般采用MWD和随钻自然伽马进行地质导向钻井 .保证井壁稳定(难点:低成本保证页岩中长段水平井眼井壁稳定)：

8、 .在多数的页岩气开发水平井中使用的是油基泥浆 .雪弗龙公司开发了硅酸钾基钻井液体系 .贝克休斯开发了专用于页岩的performax水基钻井液体系 .当井壁稳定不突出的时候，可以使用低固相不分散钻井液体系,15,.完井方式 裸眼完井 筛管完井 套管完井（目前80%北美页岩气井完井方式） “分段多簇”射孔(分段压裂,体积改造技术需要)技术: .分段多簇射孔基本特点 一次装弹+电缆传输+液体输送+桥塞脱离+分级引爆 .分段多簇射孔核心技术 桥塞以及射孔枪定位技术 桥塞与射孔枪分离技术 分级引爆技术 ,16,4.水平井分段压裂及体积改造技术 水平井分段压裂的段数越多，页岩气单井产量越高. 随着分段压

9、裂技术的不断成熟，页岩气压裂段数还在不断增加,例如:5-1/2套管完井，水平段13722134m，压裂10-24段，段间距约为90m，每段使用2067m3滑溜水，175t支撑剂 包括:水平井多段分簇体积改造技术 水平井多井同步体积压裂技术,17,已成为体积改造中的技术关键: 转变理念:压裂主要是沟通裂缝及扩大泄气面积，以控制缝长、缝宽、缝高和增加裂缝导流能力为目标，转变为在水平井筒周围储层形成一定”密度的裂缝网络” 从而增加单井产量为目的。,水平井分段压裂，形成一定密度的裂缝网络,18,. 页岩气水平井体积改造关键技术之一： “分段多簇”射孔 (套管完井) 常规水平井分段压裂：采用单段射孔，单

10、段压裂模式 体积改造：优化段间距，采用“分段多簇”射孔，多段一起压裂模式，利用缝间干扰，促使裂缝转向，产生复杂缝网,19,. 页岩气水平井体积改造关键技术之二：水平井分段压裂技术 . 快速可钻式桥塞工具 下入方式: (连续)油管-水力爬行器-水力泵入 技术特点 节省钻时（同时射孔及座封压裂桥塞） 易钻，易排出（4h） 适用范围：套管压裂（3.5/4.5/5.5/7) .关键技术 快速可钻式桥塞材料 桥塞送入及座封技术 桥塞与射孔枪分离技术,20,.体积改造关键技术之三：大型滑溜水压裂技术 大液量、大排量、小粒径、低砂比 水平井分多段压裂主要技术参数 水平井段长1000-1500m 一般分8-1

11、5段，每段分46簇 排量10m3/min以上 平均砂比3-5% 每段压裂液量1000-1500m3(1000022500m3) 每段支撑剂量2%-5% 滑溜水+线性胶 40/70支撑剂为主体,21,.体积改造关键技术之四(2口水平井同步压裂技术)： 促使水力裂缝扩展过程中相互作用相互影响，以产生更复杂的缝网，增加改造体积，更好现实体积改造。,22,实施方法： 同步压裂2口井2套车组同时压裂 交叉式压裂2口井，1套车组、配合射孔等作业， 交互施工、逐段压裂 应用效果： 提高初始产量和最终采收率 减少作业时间、设备动迁次数，降低施工成本 平均产量比单独压裂可类比井提高21-55%,23,5.“工厂

12、化”作业: 低成本战略是体积改造实现有效开发的技术关键,美国四大页岩气藏（Barnett、Haynesville、Fayetteville、Marcellus）的单井费用构成中，储层改造和钻井费用两者之和占总费用的80%以上，且各占1/2。因此，研究发展储层改造和钻井技术尽可能降低投资是其必要途径，而.“工厂化”作业是页岩气低成本开发的一个重大而有效的创新,而且也是实现水平井钻完井技术和水平井分段压裂及体积改造技术等关健技术的需要和保证。 ,24,小 结,1、总的说来，我们现在并不具备对我国页岩气进行工业化开采的技术条件： 2、它的有效开发是在现有开发开采理论技术基础上新的理念(论)，新的思路，新的技术(原有技术的发展和优化集成)的重大成果。必须从基础上作起; 3、“甜点”分析、评价、优选的系列配套技术应加上对“该页岩储层”开采可行性评价:可否实现体积改造的评价和能否低成本下实现单井产量达到工业化要求的评价(“运移速度”评价)。 4、其有效开发的系列配套技术核心是“体积改造”,其目的、原理、方法、装备、技术、要求与传统压裂技术有大的不同;必须建立新的技术体系。,25,5、 应主要依托长段水平井进行; 在页岩中按有利于裂缝网络的形成要