页岩油气勘探开发技术讲座.ppt

页岩气藏开发与压裂技术现状及认识,2011年9月17日,一、页岩气勘探开发的意义二、页岩气藏特征与开发现状三、页岩气藏开发关键技术四、页岩气藏压裂案例分析五、我国页岩油气藏开发建议,汇报内容,一、页岩气勘探开发的意义,页岩气资源潜力远大于常规天然气,常规天然气(冰山一角),非常规天然气,美国能源信息署2011年预测：,全球可采资源量187万亿方，,美国24万亿方,资料来源：张大伟：2011中石化非常规油气勘探开发学术报告,1、页岩气开发是全球能源领域的一场革命,（1）页岩气资源潜力巨大,256,210,3000,456,常规气,煤层气,致密气,页岩气,水合物,北美 110,中国与中亚 100,全球天然气资源构成,页岩气资源潜力单位：万亿立方米,（1）页岩气资源潜力巨大,资料来源：Roger 1997，IFP 2006，USGS 2007,一、页岩气勘探开发的意义,471,1、页岩气开发是全球能源领域的一场革命,资料来源：EAI，2011；ARI，2010,一、页岩气勘探开发的意义,（1）页岩气资源潜力巨大,1、页岩气开发是全球能源领域的一场革命,一、页岩气勘探开发的意义,资料来源：EAI，2011；ARI，2010,（2）全球掀起页岩气开发浪潮,1、页岩气开发是全球能源领域的一场革命,在过去的10多年中，美国非常规天然气的产量增加了65%，2010年页岩气产量1378108m3，占天然气总产量的23%。,美国页岩气产量及增长趋势,一、页岩气勘探开发的意义,1378,资料来源：张大伟：2011中石化非常规油气勘探开发学术报告,1、页岩气开发是全球能源领域的一场革命,（3）改变全球能源供应格局,（3）改变全球能源供应格局,资料来源：BP，2010；EIA,2011；CSUG，2010,一、页岩气勘探开发的意义,1、页岩气开发是全球能源领域的一场革命,资料来源：Amos Salvador，AAPG地质研究.54，2005,一、页岩气勘探开发的意义,（4）应对全球对清洁能源的需求,1、页岩气开发是全球能源领域的一场革命,资料来源：邹才能，2010,（1）改变了油气形成与富集模式,一、页岩气勘探开发的意义,2、页岩气开发改变了对油气藏的认识,资料来源：董大忠：2011中石化非常规油气勘探开发学术报告,从源外源内从天然人造气藏,从高部位低部位从局部圈闭大面积,（2）改变了油气勘探开发的视野,一、页岩气勘探开发的意义,2、页岩气开发改变了对油气藏的认识,DNA,微体化石细菌,达西流,非达西流,不同岩石孔隙大小分布图,资料来源：AAPG，Philip H.Nelson，2009,一、页岩气勘探开发的意义,2、页岩气开发改变了对油气藏的认识,（3）改变了勘探开发理念，超越了经典理论,10 m,常规砂岩,页岩,相差100倍,(3)改变了勘探开发理念，超越了经典理论,资料来源：董大忠：2011中石化非常规油气勘探开发学术报告,一、页岩气勘探开发的意义,2、页岩气开发改变了对油气藏的认识,（4）改变了资源状况，增加了资源总量,资料来源：董大忠：2011中石化非常规油气勘探开发学术报告,一、页岩气勘探开发的意义,2、页岩气开发改变了对油气藏的认识,资料来源：邹才能，2011,一、页岩气勘探开发的意义,（4）改变了资源状况，增加了资源总量,2、页岩气开发改变了对油气藏的认识,国内天然气消费增速强劲，近年来多次出现“气荒”现象。按照业内专家看法，中国天然气净进口量所占比重将从2010年的20%，扩大到2015年至2020年的30%至40%;,近几年年均增长速度17.54%,中国天然气消费量增长曲线,（1）适应我国能源需求,一、页岩气勘探开发的意义,3、页岩气勘探开发对我国的意义,资料来源：安东石油，2011青岛非常规会议,（2）改变我国能源结构,中国、欧盟和世界的能源结构对比,中国的化石能源占总量的92.86%，而世界为87.89%；中国化石能源的主体是煤，占70.62%，而世界为29.36%；中国天然气的比例特别低，为3.66%，而世界为23.76%；,天然气二氧化碳排放量比煤少43%，比石油少28%。中国的单位能源二氧化碳 排放高于世界平均值。,一、页岩气勘探开发的意义,3、页岩气勘探开发对我国的意义,资料来源：安东石油，2011青岛非常规会议,一、页岩气勘探开发的意义二、页岩气藏特征与开发现状三、页岩气藏开发关键技术四、页岩气藏压裂案例分析五、我国页岩油气藏开发建议,汇报内容,溶蚀孔,干酪根生烃后次生孔,岩性：暗色泥页岩与致密粉砂岩的薄互层，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，渗透率一般在0.010.00001md。在极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。孔隙度一般低于10%。,（1）页岩气储层特点,二、国内外泥页岩储层特征与开发现状,资料来源：安东石油，2011青岛非常规会议,1、页岩气成藏特点,生物成因：一般埋藏浅、地层温度低、有机质成熟度低（一般Ro1%），如美国的安特里姆（Antrim，Ro=0.50.75%）气田；热解成因：一般埋藏较深、地层温度较高、有机质成熟度高（一般Ro=1.12.5%）；混合成因：生物成因+热解成因，例如伊利诺伊（Illinois）盆地新奥尔巴尼（New Albany）页岩气为混合成因气。,（2）页岩气成因,二、页岩气藏特征与开发现状,1、页岩气成藏特点,资料来源：安东石油，2011青岛非常规会议,吸附气（主要赋存方式）游离气溶解气,Barnett页岩,微裂缝,微孔隙,吸附气,游离气,有机质,（3）页岩气赋存方式,二、国内外泥页岩储层特征与开发现状,资料来源：安东石油，2011青岛非常规会议,1、页岩气成藏特点,低熟微裂缝开启生物气逸散阶段,高熟微裂缝胶结裂解气富集阶段,压裂微裂缝开启页岩气高产阶段,排烃效率：页岩作为生油生气母岩，排烃效率不高，Jarvie等人（2003）研究认为4050%的烃类残存下来，而Hunt等人则认为初次运移不超过10%；排烃厚度：Tissot和Pelet（1971）认烃源岩中只有靠近储层14m的范围内烃类可有效排出，页岩总排烃厚度不超过2030m,页岩中大部分厚度排烃效率很低或者根本不能排烃，从而形成页岩气藏。,（4）页岩气成藏动力,二、国内外泥页岩储层特征与开发现状,资料来源：安东石油，2011青岛非常规会议,1、页岩气成藏特点,虽然页岩气自生自储，上下有致密盖层对于页岩气成藏意义重大，尤其是上覆盖层的存在对页岩气的逃逸有阻挡作用,而且与页岩的地应力差异较大，诱导裂缝到此位置，确保了上下白云岩的储层水不会窜流，比如北德州Barnett所以成为核心产气区，上下灰岩的盖层作用十分明显。而且地层抬升次数少、极造平缓、断层不发育对于页岩气圈闭更有利。,（5）页岩气保存条件,二、国内外泥页岩储层特征与开发现状,资料来源：安东石油，2011青岛非常规会议,1、页岩气成藏特点,自生自储：页岩由于自身致密性，既是生烃母岩，也是储层,为原位饱和早成藏。页岩气是生油岩排烃以后残存在页岩内部的天然气，运移距离较近形成了致密气藏，沿断层或不整合面运移较近成为常规气藏。,页岩气:产自暗色富有机质泥页岩系统中、自生自储在泥页岩微-纳米级孔隙中、连续聚集的天然气,（6）页岩气成藏机理,二、国内外泥页岩储层特征与开发现状,资料来源：安东石油，2011青岛非常规会议,1、页岩气成藏特点,（7）页岩气藏与常规气藏区别,二、国内外泥页岩储层特征与开发现状,资料来源：安东石油，2011青岛非常规会议,1、页岩气成藏特点,（1）国外页岩气藏特征-以美国为例,2、国内外页岩气藏储层特征,超低渗（100 nD，0.0001 mD）低孔(5%，含气孔隙度很低)天然微裂缝发育含气量大（每段为5 Bcf-50 Bcf）,Marcellus 页岩,New Albany 页岩,Eagle Ford 页岩,一、国内外泥页岩储层特征与开发现状,递减率通常小于每年5%（一般2%-3%）；厚度很大（最厚达450m）；富含有机物（总有机碳为1wt%-20wt%）；油藏依赖天然裂缝系统提供孔隙度和渗透率；,Fayetteville页岩产量,页岩产量递减关系,（1）国外页岩气藏特征-以美国为例,一、国内外泥页岩储层特征与开发现状,2、国内外页岩气藏储层特征,采收率变化大(8-20%)游离状态天然气的含量变化于20%-85%之间需大规模压裂改造达到商业化生产 40%页岩气井初期裸眼测试时无天然气流，55%页岩气井初始无阻流量没工业价值，90%以上的页岩气井需要采取压裂等增产措施，沟通裂缝获得产能。生产寿命长 页岩气田开采寿命30-50年，Barnett页岩气田开采寿命可达80-100年。,（1）国外页岩气藏特征-以美国为例,2、国内外页岩气藏储层特征,一、国内外泥页岩储层特征与开发现状,美国主要含气页岩盆地地质特征,2、国内外页岩气藏储层特征,（1）国外页岩气藏特征-以美国为例,一、国内外泥页岩储层特征与开发现状,埋深1981-2590m，气藏厚度46-305m；压力梯度1.12MPa/100m；天然裂缝发育；孔隙度4%-5%（有效孔隙度4%以下），基质渗透率小于110-3md，裂隙渗透率7-10md；有机质含量1%-4.5%，热成熟度（Ro）1.0%-1.4%，以热成因气为主，天然气主要赋存于未开启性裂缝内；,天然裂缝发育,（2）国外典型气藏储层特征-Barnett页岩,2、国内外页岩气藏储层特征,一、国内外泥页岩储层特征与开发现状,杨氏模量：24000-44000MPa，泊松比；岩石矿物成本以石英、碳酸盐（方解石）以及粘土（伊/蒙混层）为主。,Barnett页岩矿物成分,（2）国外典型气藏储层特征-Barnett页岩,2、国内外页岩气藏储层特征,一、国内外泥页岩储层特征与开发现状,上扬子地区示意图,（3）国内外气藏压裂特征对比,2、国内外页岩气藏储层特征,威远气田区域构造位置示意,一、国内外泥页岩储层特征与开发现状,中美代表性盆地储层特征对比,（3）国内外气藏特征对比,2、国内外页岩气藏储层特征,一、国内外泥页岩储层特征与开发现状,国内外页岩储层评价标准对比,（3）国内外气藏特征对比,2、国内外页岩气藏储层特征,一、国内外泥页岩储层特征与开发现状,上扬子与美国东部页岩气地质指标对比,通过与美国东部盆地对比，我国上扬子区筇竹寺与五峰-龙马溪组具有页岩气藏有利地质条件。,（3）国内外气藏特征对比,2、国内外页岩气藏储层特征,一、国内外泥页岩储层特征与开发现状,蜀南页岩气藏与Barnett组页岩气藏对比,通过与Barnett页岩气藏对比，四川威远气田志留系的龙马溪组及老九洞组具有页岩气藏有利地质条件。,（3）国内外气藏特征对比,2、国内外页岩气藏储层特征,一、国内外泥页岩储层特征与开发现状,目前，美国是页岩气开发最成功的国家，加拿大页岩气开发也取得了一定的成效，其他国家和地区还处于起步阶段。,美国页岩气盆地分布图,西加拿大页岩气盆地分布图,3、国内外页岩气藏开发现状,（1）国外页岩气藏开发现状,一、国内外泥页岩储层特征与开发现状,美国主要页岩气储层开发阶段及开发历程,Barnett页岩气藏是美国开发最为成功的页岩储层，其开发历程是美国页岩气工业的缩影。,3、国内外页岩气藏开发现状,美国典型页岩气藏开发过程,（1）国外页岩气藏开发现状,一、国内外泥页岩储层特征与开发现状,美国页岩气资源潜力盆地50多个，其中40多个已被不同程度地勘探。目前投入规模开发的页岩主要有 Barnett、Marcellus、Fayetteville、Haynesville、Woodford、Lewis、Antrim、New Albany八套。,3、国内外页岩气藏开发现状,美国典型页岩气藏开发过程,（1）国外页岩气藏开发现状,一、国内外泥页岩储层特征与开发现状,常规压裂裂缝,滑溜水压裂裂缝,水平井分段压裂裂缝,同步压裂裂缝,3、国内外页岩气藏开发现状,美国典型页岩气藏压裂历程,（1）国外页岩气藏开发现状,一、国内外泥页岩储层特征与开发现状,我国页岩气可采资源量约为32万亿立方米。主要分布在四川、鄂尔多斯、渤海湾、松辽、中下扬子地区、吐哈、塔里木和准格尔等盆地。,中国页岩气富集分区,在四川、鄂尔多斯、中下扬子地区页岩地质条件最好；准格尔、松辽、吐哈等盆地页岩气基本地质条件较好；柴达木、辽河等盆地页岩地质条件较差。,（2）国内页岩气藏开发现状,3、国内外页岩气藏开发现状,一、国内外泥页岩储层特征与开发现状,（2）国内页岩气藏开发现状,3、国内外页岩气藏开发现状,一、国内外泥页岩储层特征与开发现状,目前，国内页岩气藏还处于勘探评价阶段，对页岩气压裂开发的工艺技术研究还处于单井（先导性）试验阶段，基本照搬国外经验。,3、国内外页岩气藏开发现状,（2）国内页岩气藏开发现状,一、国内外泥页岩储层特征与开发现状,一、页岩气勘探开发的意义二、页岩气藏特征与开发现状三、页岩气藏开发关键技术四、页岩气藏压裂案例分析五、我国页岩油气藏开发建议,汇报内容,大范围的均质连续岩体,RQ:储层质量,CQ:可开采质量,HG:好的目标,孔隙度基质渗透率TOC和成熟度孔隙压力脆性矿物,低地应力差可压裂性低的岩石流体敏感性低的压后损伤,优选目标（“甜点”）=RQ*CQ,选区评价关键地质参数,1、页岩气选区评价,三、页岩气藏开发关键技术,选区评价关键地质参数,1、页岩气选区评价,三、页岩气藏开发关键技术,1、页岩气选区评价,（1）含气泥页岩厚度,美国气藏页岩厚度一般大于100ft（30m）北部生产区页岩厚度达150ft（46m）以上。,三、页岩气藏开发关键技术,在含气页岩厚度和有机质丰度确定的情况下，含气页岩的面积决定着页岩气的资源规模，由于页岩气单井产量较低（28328317m3/D），要实现页岩气的经济开发，资源规模大小极为关键。美国大规模商业开发的五大含气页岩系统页岩气资源量56670792亿方，因此，500亿方的页岩气资源量作为区块资源量的下限，取泥页岩毛厚度50m，平均含气量2m3/t，泥页岩平均密度2.5t/m3，得出含气页岩面积200km2。区块的含气泥页岩面积应大于200km2为宜。当然，随着含气页岩厚度的增加，其面积的下限可以相应降低。TOC0.5%的泥质烃源岩分布范围,1、页岩气选区评价,（2）含气泥页岩面积,三、页岩气藏开发关键技术,(3)有机质丰度,1、页岩气选区评价,演化生烃中，随着有机碳消耗，孔隙增加,三、页岩气藏开发关键技术,(4)有机质类型,1、页岩气选区评价,三、页岩气藏开发关键技术,(5)热演化程度,1、页岩气选区评价,热演化程度是决定富有机质泥页岩中烃类相态的关键因素,Barnett页岩Ro等值线图,三、页岩气藏开发关键技术,(6)泥页岩埋藏深度,埋深1981-2591mBarnett页岩气藏,埋深183-730mAntrim页岩气藏,1、页岩气选区评价,三、页岩气藏开发关键技术,(7)储集条件,页岩的三种孔隙类型：纳米级的有机孔隙+无机孔隙+微裂隙；高演化程度页岩的孔隙以纳米级有机质孔隙为主。,1、页岩气选区评价,三、页岩气藏开发关键技术,Antrim页岩的基质孔隙度为9%，基质渗透率约为10-610-9，裂缝间距一般为0.30.6m。控制气产能的主要地质因素为外生裂缝的密度及其走向的分散性，裂缝条数越多，裂缝走向越分散，气产量越高。,页岩的孔隙度一般较小，Barnett页岩孔隙度一般在4-5%,天然裂缝大多被方解石等矿物充填，微裂缝发育，控制富集高产。,(7)储集条件微裂缝作用,1、页岩气选区评价,Barnett页岩,三、页岩气藏开发关键技术,（8）脆性矿物含量,脆性矿物（石英等）含量高，一般30%50，易于裂缝发育。,1、页岩气选区评价,三、页岩气藏开发关键技术,(9)含气泥页岩保存条件,含气页岩的自身厚度、埋藏深度、含气页岩上覆岩层的性质及厚度、大型断裂的发育情况等对页岩气藏的保存均有影响。,1、页岩气选区评价,三、页岩气藏开发关键技术,Barnett页岩气藏,含气页岩的易于压裂和顶底板的不易压裂，对页岩气层的压裂改造十分关键，在条件许可的情况下，顶底板的岩石性质在选区登记时应予以考虑。,（据Matthews，1993；Decker，1992）,(10)顶底板条件,Antrim页岩自然伽马测井曲线,1、页岩气选区评价,三、页岩气藏开发关键技术,含气页岩层的气测显示、中途测试,或完井测试能够从一定程度上直接,反映页岩气的赋存情况及勘探前景。,在进行选区评价和区块登记时，对,具有钻井资料、录井测井资料、测,试资料的地区，含气泥页岩段的气,测异常、测试获得页岩气流的区块、,层位要引起足够重视。,（11）页岩气（发现）显示及测试,黄 页 1 井 岩 屑 综 合 录 井 图,1、页岩气选区评价,三、页岩气藏开发关键技术,根据国外页岩油气勘探开发和国内常规油气,开发生产的经验，区块的地质地貌条件在一定程,度上会造成投资的变化，必然影响页岩气开发的,经济效益。在选区评价时，必须对地表地貌条件,给予充分考虑。,（12）地表地貌条件,市场管网、水系等条件也是选区评价需要考虑的因素,1、页岩气选区评价,三、页岩气藏开发关键技术,钻井技术的进步一方面可以节约井场面积，另一方面使水平井分段压裂、同步压裂改造成为可能。,2、页岩气藏钻井技术,三、页岩气藏开发关键技术,地层出露老、可钻性差，机械钻速慢长宁、威远地区表层和茅口井漏十分严重，治漏耗时长地层出水，气体钻井提速受到限制长水平段页岩井壁稳定性较差，易垮塌地层变异大，井眼轨迹控制难度大,技术难点,1、2、3,1,1、4、5,1、3、5,1,2、3,2、3,3,2、页岩气藏钻井技术,（1）页岩气水平井钻井难点,三、页岩气藏开发关键技术,（2）井身结构优化,井身结构从直井的三开结构简化为水平井二开结构，再进一步优化为井眼尺寸相对较小的水平井三开非标结构。,直井井身结构,339.7mm套管下至300,244.5mm套管,二开二完,三开三完,非常规井身结构,2、页岩气藏钻井技术,三、页岩气藏开发关键技术,（3）低密度+充气钻井技术,采用无固相+间断充气钻井，克服了威远地区普遍存在的表层钻进井漏、等水、难以实施连续作业的问题，同比邻井节约钻井周期6天以上。,（4）丛式井组上部地层防斜打快技术,采用PDC+弯螺杆+MWD导向钻井技术，解决了威远地区上部长兴、龙潭地层易斜问题，井斜得到了有效控制，钻井速度也得到较大提高。威201-H3井机械钻速达到10m/h，同比邻井威201井同层段提高了80%。,2、页岩气藏钻井技术,三、页岩气藏开发关键技术,（5）钻头优选技术,试验应用个性化PDC钻头，成功穿越茅口、栖霞地层，实现二开全过程PDC钻头钻进，获得PDC钻头应用和机械钻速提高双突破。威201-H1井平均机械钻速10.88m/h，初步形成威远地区页岩气钻井钻头选型模式。,入井前,出井后,2、页岩气藏钻井技术,三、页岩气藏开发关键技术,（6）页岩气油基泥浆配套技术,针对水平穿越页岩储层、井壁稳定性差的难题，威201-H1井采用油基钻井液，探索了平衡岩石应力与化学抑制相结合的治理页岩垮塌钻井液技术。,突出保护环境、保护储层，川庆钻采院在壳牌页岩气井阳101井钻井液服务中，上部井段采用K2SO4聚合物钻井液体系，下部井段采用合成基钻井液，所有处理剂都可生物降解、所有钻井液和钻屑都回收处理，实现了零事故、零复杂、零污染。,2、页岩气藏钻井技术,三、页岩气藏开发关键技术,（7）长水平段轨迹控制技术,优化入窗轨迹：采用“稳斜探顶、复合入窗”的轨迹控制方式，复合钻进探储层，增强了应对储层变化进行垂深调整的主动性。威201-H1井在储层提前34.56m的情况下，实现了一次性入靶。,优化钻具组合：在力学分析的基础上，采用加重钻杆代替钻铤、合理倒装钻具、复合钻具组合等措施，大大降低了井下摩阻，提高了钻井效率。,加强地质导向：发挥地质录井作用，建立工程与地质相结合的导向模式，采用MWD+伽玛随钻仪器，准确跟踪储层，储层钻遇率达到100%。,三、页岩气藏开发关键技术,2、页岩气藏钻井技术,（1）裂缝网络形成机理,3、页岩气藏压裂技术,三、页岩气藏开发关键技术,水平井分段压裂技术,同步压裂技术,水平井分段压裂技术、丛式水平井同步压裂技术以及交叉式压裂技术的出现，使得页岩储层高效开发成为现实。,同步压裂和分别压裂增产的对比,（1）裂缝网络形成机理,3、页岩气藏压裂技术,三、页岩气藏开发关键技术,图1 相互沟通天然裂缝,图2 网络裂缝渗流示意图,页岩储层天然裂缝发育，但连通性较差，且大多被钙质、粘土充填，需要通过水力裂缝沟通天然裂缝，才能对泥页岩储层进行有效压裂改造。,（1）裂缝网络形成机理,3、页岩气藏压裂技术,三、页岩气藏开发关键技术,岩石脆性指数与裂缝形态的关系,不同的脆性指数所对应的压裂模式也存在一定差异。岩石脆性指数对压裂裂缝产状有非常重要的影响。脆性指数越高，形成的裂缝网络越复杂。,岩石脆性指数与支撑剂选取关系,（1）裂缝网络形成机理,3、页岩气藏压裂技术,三、页岩气藏开发关键技术,注意微地震点的重叠，大体上保存两个裂缝方位,裂缝方位：虽然初始由岩石应力控制，但可以通过压裂设计加以调整。第一裂缝方位是受地层应力影响的，但会随砂子和压裂液注入压力而变化。因为在压裂施工中，随施工参数变化，岩石应力随时会发生变化，第二裂缝方位裂缝被压开，将有效拓宽裂缝（网络）流动通道，并且急剧增大流动区域。第二裂缝方位与第一裂缝方位夹角为30到90。,（2）确定水力裂缝方位,压裂同时记录的微地震图,3、页岩气藏压裂技术,三、页岩气藏开发关键技术,压裂第一阶段：微地震显示裂缝沿N10E方向延伸；压裂第二阶段：75分钟后，裂缝沿着断层转向了。发生突变时并没有压力（突变）的征兆。,当最大和最小主应力差值很小时，主要裂缝（第一裂缝方位裂缝）和次级裂缝（第二裂缝方位裂缝）就可能产生，进而压出复杂的裂缝网络。而当构造应力的差别很大时，裂缝转向会变得困难，复杂的裂缝网络也不可能形成。,第二阶段裂缝转向,第一阶段,（2）确定水力裂缝方位,3、页岩气藏压裂技术,三、页岩气藏开发关键技术,清水压裂局部单层铺置,清水压裂能大幅度降低页岩气压裂改造成本、同时清水具有很强的穿透性，有利于形成复杂裂缝网络。提高页岩储层开发效益。,清水压裂技术,（3）体积压裂工艺技术,3、页岩气藏压裂技术,三、页岩气藏开发关键技术,美国主要含气页岩盆地压裂施工参数,清水压裂技术,（3）体积压裂工艺技术,3、页岩气藏压裂技术,三、页岩气藏开发关键技术,水平井分段压裂技术,水平井分段分簇射孔技术,射孔位置选择标准：距离桥塞位置3米以上；簇间距在20-30m左右；每簇的跨度为米；根据测井资料，首选裂缝发育、脆性较强的位置射孔；兼顾考虑测井解释含气量较好位置射孔。,不同页岩储层有不同射孔规律：Haynesville页岩：增加分段间距-每口井更少分段；Barnett页岩：缩短每段射孔间距；Woodford页岩：增大分段数量-采用更小射孔分段间距。,水平井分段压裂技术,（3）体积压裂工艺技术,3、页岩气藏压裂技术,三、页岩气藏开发关键技术,水平井分段压裂技术-水力喷射分级压裂,（3）体积压裂工艺技术,3、页岩气藏压裂技术,三、页岩气藏开发关键技术,分隔器,滑套,水平井分段压裂技术-封隔器+滑套分段压裂,（3）体积压裂工艺技术,3、页岩气藏压裂技术,三、页岩气藏开发关键技术,A、电缆带爬行器或连续油管给第一段射孔B、压裂第一段,C、下入速钻桥塞压裂管柱；D、坐封桥塞；,E、打掉桥塞，上提管柱；F、将射孔枪对准预定位置；G、射孔；,H、将管柱全部提出井筒；I、压裂；,J、重复以上步骤进入下段压裂。,水平井分段压裂技术-桥塞射孔联作,（3）体积压裂工艺技术,3、页岩气藏压裂技术,三、页岩气藏开发关键技术,三种主要分段压裂方式优缺点比较,水平井分段压裂技术,（3）体积压裂工艺技术,3、页岩气藏压裂技术,三、页岩气藏开发关键技术,同步压裂技术,（3）体积压裂工艺技术,3、页岩气藏压裂技术,三、页岩气藏开发关键技术,同步压裂：指对两口或两口以上的配对井进行同时压裂。原理：同步压裂采用的是使压力液及支撑剂在高压下从一口井向另一口井运移距离最短的方法，来增加水力压裂裂缝网络的密度及表面积，利用井间连通的优势来增大工作区裂缝的程度和强度，最大限度地连通天然裂缝。,同步压裂技术,同步压裂和分别压裂增产的对比,同步压裂技术,（3）体积压裂工艺技术,3、页岩气藏压裂技术,三、页岩气藏开发关键技术,（4）低成本、低伤害压裂液体系优选,压裂液体系的考虑：主要考虑压裂液的配伍性，再考虑压裂液的携砂能力，并且要求较低的成本。,3、页岩气藏压裂技术,三、页岩气藏开发关键技术,泥页岩储层压裂改造通常采用大排量、大液量、大规模的压裂改造思路。,采用先期配液的方式对井场规模、液罐的摆放以及连续供液都提出了较大的挑战。因此应该推动页岩储层压裂改造连续混配技术的发展。,（5）大规模压裂现场实施技术,清水压裂液连续在线混配示意图,压裂液现场连续混配技术,3、页岩气藏压裂技术,三、页岩气藏开发关键技术,泥页岩储层压裂施工的排量大多在10m3以上，如威201井施工排量为10m3，方深1井施工排量同样达到了10m3，如此高的施工排量对施工过程中的连续供液提出了巨大的挑战，对液罐摆放以及管线连接提出了很高的要求。,某井液罐摆放及管线连接情况,某井液罐摆放及管线连接建议,压裂液现场连续大排量供液技术,（5）大规模压裂现场实施技术,3、页岩气藏压裂技术,三、页岩气藏开发关键技术,一、页岩气勘探开发的意义二、国内外页岩气藏开发现状与特征三、页岩气藏开发关键技术四、页岩气藏压裂案例分析五、我国页岩油气开发建议,汇报内容,全国页岩气资源潜力调查评价与有利区优选项目,1、页岩气资源调查先行,2011年全国展开，点面结合。,点上：川渝黔鄂先导试验区5个项目。面上：资源潜力调查，5个大区。,攻关：技术方法 5个项目。,五、我国页岩油气开发建议,已列入国家“十二五”规划，正在制定“页岩气发展规划”,建立20个页岩气重点勘探开发区,提交储量,形成产能,2、勘探开发规划调控,五、我国页岩油气开发建议,国土资源部对页岩气探矿权实行出让招标。,2、页岩气勘探开发招标出让,五、我国页岩油气开发建议,鼓励资金实力雄厚的各类企业和社会资本进入页岩气勘查开采领域。,制定页岩气勘查开采市场准入条件,（独立、合资、合作、联合体）,3、页岩气勘探开发招标出让,五、我国页岩油气开发建议,页岩储层钻井技术攻关页岩储层压裂技术攻关页岩气资源评价技术页岩气有利目标优选评价方法页岩储层地球物理评价技术页岩气水平井钻完井技术页岩储层改造及提高单井产量技术产能预测.井网优化与经济评价技术,4、页岩气勘探开发核心技术攻关,五、我国页岩油气开发建议,裂缝发育泥页岩水力裂缝起裂与延伸研究,裂缝发育泥页岩在压裂过程中形成裂缝网络，水力裂缝起裂和延伸机理复杂，目前国内外还没有针对这一问题研究的报道。,（1）压裂技术攻关-开展裂缝发育泥页岩储层压裂基础理论研究,裂缝发育泥页岩压裂产能预测研究,准确的产能预测能有效指导压裂设计，但泥页岩储层成藏机理与常规油藏不同，压裂形成的网状裂缝，流体渗流规律不同，其产能预测目前还面临诸多难题。,泥页岩压裂关键实验研究,泥页岩的脆性指数和硬度对水力裂缝形态的影响较大，实验研究泥页岩的脆性指数和硬度能够在一定程度上指导压裂设计。,4、页岩气勘探开发核心技术攻关,五、我国页岩油气开发建议,（2）压裂技术攻关-完善裂缝发育泥页岩压裂现场配套措施,从页岩气储层压裂认识到，裂缝发育页岩储层厚度大，总体施工液量大（几万方）、排量大（10m3/min左右）、砂量较大（上百方），施工时间长（几十小时），对设备和现场配套措施要求高。主要有以下几个方面：,大规模压裂液现场速配技术 现场大排量供液保障措施 高质量的压裂队伍 高效现场管理和调度,4、页岩气勘探开发核心技术攻关,五、我国页岩油气开发建议,压裂所有的工作必须在充分认识泥页岩储层成藏、构造、沉积特征、地应力大小和方位、储层物性和裂缝发育情况等一系列地质特征的基础上开展。因此，必须与油页岩油气藏地质紧密结合。借鉴胜利油田目前在油页岩地质方面上已取得的研究成果和认识，能够极大地帮助泥页岩压裂工作的开展。,（3）压裂技术攻关-加强与泥页岩油气藏地质结合,4、页岩气勘探开发核心技术攻关,五、我国页岩油气开发建议,（4）压裂技术攻关-完善泥页岩储层大规模压裂现场配套措施,从页岩气储层压裂认识到，裂缝发育页岩储层厚度大，总体施工液量大（几万方）、排量大（10m3/min左右）、砂量较大（上百方），施工时间长（几十小时），对设备和现场配套措施要求高。,大规模压裂液现场速配技术现场大排量供液保障措施高质量的压裂队伍高效现场管理和调度,采用液罐储液,池储液,采用拓宽河道储备清水,蓄水池储备清水,因地制宜的储液方式,大规模压裂现场要求：,4、页岩气勘探开发核心技术攻关,五、我国页岩油气开发建议,任何能源的开发利用都会不同程度地破坏环境，页岩气开发与常规油气相比，并未带来新的环境问题。,面临的主要环境问题：,压裂液是否会造成地下水污染？甲烷气体是否会泄露？,页岩气开发是否会大量消耗水资源？,严格执行我国现有的环境保护法律法规,5、注重环保,五、我国页岩油气开发建议,建设覆盖全国的天然气骨干网建设地方区域管网建立天然气管网公平准入机制就近建设地方区域性管网建设小型LNG设施,6、建设管网,五、我国页岩油气开发建议,