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页岩气勘探开发技术_图文

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页岩 勘探 开发 技术 图文
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前 言二、 页岩气勘探开发技术三、 中石化页岩气勘探开发现状提 纲我国与美国在页岩气地质条件上具有许多相似之处,页岩气富集地质条件优越,具有与美国大致相同的页岩气资源前景和开发潜力。页岩气资源已引起油气界广泛而密切的关注,受到党中央、国务院的高度重视。目前我国页岩气资源调查与勘探开发还处于探索起步阶段,更新理念、破解难题、创新模式,大力推进页岩气资源战略调查和勘探开发,已成为我国油气资源领域重要而迫切的战略任务。为进一步加快中石化非常规储层(含非常规油气储层及低渗致密储层)的勘探开发进程,提高水平井钻完井及分段压裂技术水平,指导水平井钻完井及分段压裂的实施,中石化成立了非常规储层水平井钻完井及分段压裂技术攻关实施工作领导小组,统筹领导和协调中石化非常规储层水平井钻完井及分段压裂技术工作。一、前 言— 推进页岩气勘探开发技术创新。完善和创新页岩气地质、地球物理、地球化学、钻探完井和压裂等技术方法,形成多学科、多手段的综合勘探技术方法体系,确保勘探目标的落实和顺利完成。针对页岩气特点,引进、吸收、提高、创新 页岩气储层评价技术、射孔优化技术、水平井技术和压裂技术 ,逐步形成一批适合我国页岩气地质特点的自主创新关键技术。— 构筑支撑页岩气勘探开发的技术体系。确定我国页岩气勘探开发技术攻关方向和重点,瞄准国际先进或领先水平,强化科技攻关,建立页岩气关键技术、核心技术、重大先导、推广技术、引进技术等分层次的技术研发、应用保障体系。积聚力量,攻克难关,逐步由技术引进向自主创新转变,推进原始创新,力争跨越关键技术和核心技术门槛,提高页岩气勘探开发技术水平和竞争力。一、前 言一、 前 言二、 页岩气勘探开发技术三、 井工厂”理念提 纲美国 48 个州广泛分布了含巨量天然气的高有机质页岩。德克萨斯州初步开采的 岩提供了本土 48 个州天然气生产总量的 6%。分析估计到 2011 年底多数的储量增长( 50%到 60%)将来自非常规的页岩气。四个新的页岩气( 采气体总量可能超过 15万亿。对比研究,中国南方广大地区海相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量大约 30万亿方。岩气资源丰富二、页岩气勘探开发技术页岩气储层物性差,低孔低渗,孔隙度 约为 4%基质 渗透率 小于 10。页岩储层发育较多天然微裂缝,岩石具有一定的脆性,在改造过程中易形成网状裂缝系统。2010 岩气藏物性差,岩气勘探开发技术010002000300040000 200 400 600 800 1000 井产量比水平井平均产量 直井平均产量 比率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 成本仅是直井的 。 目前 85%的开发井为水平井+多段压裂 。3)岩气勘探开发技术030601950 1960 1970 1980 19906年累计产量 1333× 104量递减先快后慢,产周期比较长早期以游离气为主 , 产量较高 , 递减快 ( 第一年产量降到 65%)后期以吸附气产出为主 , 产量相对较低 , 年递减率 2%~ 3%, 单井日产 2测页岩气田开采寿命可达 30~ 50年保持合理的生产制度一般无自然产能 , 所有井都要实施压裂改造 。 据美国 资料统计 :40%的井初期裸眼测试时无天然气55%井初始无阻流量没有工业产能直井压裂平均产量达 平井压裂平均产量可达 10万方 / 最高达 30万方 /岩气勘探开发技术1) 有效页岩的厚度2) 页岩的有机质丰度3) 页岩的热演化程度4) 页岩的矿物组成5) 页岩的含气量6) 页岩的孔隙度7) 页岩的渗透性8) 构造格局北美地区页岩气评价包含 16个 参数, 内容全面。1)页岩气有利目标区优选技术9) 沉积、构造演化史10) 页岩横向连续性11) 3D 地震资料情况12) 地层压力特征13) 压裂用水14) 输气管网15) 井场情况与地貌环境16) 岩气勘探开发技术测井 和 岩心分析 是页岩气储层评价的两种主要手段。岩气储层评价测井: 数据主要包括 像测井、声波测井等;从 佛龙)、 丁 、 岩气的测井技术与常规测井无异,但对于页岩参数的确定,在勘探阶段需要通过 岩心资料的分析标定 、 得。通过对已知页岩气藏总有机碳含量、成熟度、含气性等 地球化学参数与测井资料标定 建立 气藏评价方法 的研究,在新井或新层评价时可通过 测井模型 确定各项参数。二、岩气储层评价岩心分析: 确定孔隙度、储层渗透率、泥岩的组分、流体及储层的敏感性,并分析测试 “ 相控页岩分布 ” 的思路指导下,对 岩心的层序 和 沉积 细致 描述 ,研究页岩的 沉积特征 ,编制不同层系页岩沉积相平、剖面图。地的伍德福德页岩的系统岩心分析表明, 页岩气 分布在碎屑岩和碳酸盐岩构成的旋回沉积的富含有机质页岩段中,该段 内对页岩的岩心分析与国外比还存在较大的差距,特别是试验设备与试验方法方面。二、页岩气勘探开发技术地伍德福德页岩气藏 ,页岩厚度大于50米、 %、 钙质含量大于 20%,由于富含 钙质 脆性矿物,通过压裂取得了很好的勘探开发效果。由此认识到除 硅质 含量越高,页岩脆性越大,有利于后期的压裂改造形成裂缝外,只要富含 脆性矿物 的优质烃源岩均是有利的勘探开发目标。3)富含 脆性 岩气勘探开发技术4) 3%的范围是热成因型页岩气藏的有利分布区。在北美俄克拉荷马东南的阿科马盆地 ,变了以往对页岩 观点 , 但 规油气勘探地震资料用来解释页岩层段的断层和顶底板。二、平段井眼 位置 及 方向 的设计主要依据地应力资料水平井眼取向最大应力方向水平井眼 方向 沿最小水平应力方向钻进,后期压裂裂缝与井眼方向 垂直 ,压裂改造效果好。水平井眼 位置 选择在低应力区、高孔隙度区、脆性矿物富集区和富干酪根区,为后期压裂提供有利条件。二、页岩气勘探开发技术2)丛式钻井可采用底部滑动井架钻丛式井组。每井组 3~ 8口单支水平井,水平井段间距300岩气勘探开发技术— 主要是三级结构由于后期加砂压裂,因此对 套管 及 套管头 承压能力要求较高,固井质量要好,水泥返高到 地面 ;水平段是套管 固井完井 。3)岩气勘探开发技术直井段(三开前)对钻井液体系 无特殊要求 ,主要采用水基泥浆,水平段钻井液主要采用 油基泥浆 。防止粘土膨胀;提高井眼稳定性;预防钻井液漏失;提高钻速。4)岩气勘探开发技术1)页岩压裂工艺优化的内容井筒 适应性分析射孔井段 选择地应力场 分析压裂液 优化支撑剂 选择施工规模 优化测井数据分析及经验总结;5” 套管大排量压裂,降摩阻闭合压力,施工方案优化;闭合压力,施工方案优化;淡水、砂, 下添加剂;高强度、密度小,沉降速度小 ;目前是经验总结的结果;岩气勘探开发技术主要是根据产量与经济效益总结中得出规律的。裂缝半长 400m。水平井分段每段长 100- 130裂规模优化因此,虽然各井压裂有不同的压裂规模,但主要情况差不多:水平井水平段长 1300m, 10段压,每段加砂 100方左右,用水约 2000方。岩压裂工艺优化二、页岩气勘探开发技术2)裂的规模化、裂缝的网络化、作业的工厂化,实现效益最大化。二、页岩气勘探开发技术一般页岩水平段长 1300m,每个压裂段 100段射3-4簇,每簇射孔长度 2密 8米, 60° 相位角。每段一次完成射孔及加塞。(1)射孔优化趋势:水平井分段数在增加,但每段的射孔数目在下降;3 )岩气勘探开发技术第一阶段 管压裂,座封压裂桥塞和射孔一趟电缆完成,进行多级点火 ,可多段射孔。该技术 7” 套管完井水泥固井的水平井 ,压后可快速钻塞 (十分钟便可钻掉一个),该桥塞 材质轻,易排出,节约现场施工时间。投送射孔抢及桥塞的施工排量大于 6m3/2) 易钻桥塞 ( )孔枪投送筒 可钻桥塞套管压裂关键技术之一,工具是贝克公司生产,需要技术引进。现在我们江汉油田正在技术攻关。二、页岩气勘探开发技术(3) 压后返排全部分段射孔和压裂后,用连续油管带钻头一次快速钻碎所有桥塞,返排至地面;几天后井开始间歇自喷,投产初期节流器加以控制,防止支撑剂返排至地面,排液速度控制在 5- 20方 /小时。初期压裂液返排率一般 <1/3。3 )岩气勘探开发技术是近几年在 功应用 的最新压裂技术。技术理论 :同时对配对井 (行压裂 , 使压力液及支撑剂在高压下从 1口井向另 1口井运移距离最短的方法 ,来形成网络裂缝,增加裂缝密度及表面积 , 提高页岩气井的产量。同步压裂最初是两口互相接近且深度大致相同水平井间的同时压裂 ,目前已发展到 3口、甚至 4口井间同时压裂。 3、 4口井压裂时先压两侧的井,再压中间两口井。(4) 同步压裂技术 ( )岩气勘探开发技术(5)页岩水平井压裂监测技术监测的目的:①掌握人工裂缝的实际几何学特征 (高度、长度和方位);②实时监测压裂过程,对压裂方案进行优化;③优化新井钻井井位。实施: 井) , 间距 <600米 ,持续监测地层破裂时产生的微地震 ,实时的传输和处理 , 可三维显示裂缝位置。仪器长约60岩气勘探开发技术水平井分段多级压裂 — 现场施工实景2套压裂设备同时施工 用 4根 10”水管线连续供水,单井供水规模达3万方,单段压裂供水大于 1千方 /小时。1个酸罐,单层酸液 16方 连续加砂装置,单井砂量 1千方以上二、页岩气勘探开发技术水平井分段多级压裂 — 现场施工实景可钻桥塞1050型压裂井口压裂管汇压后返排的分离装置二、页岩气勘探开发技术6.“ 井工厂 ” 的理念在非常规油气资源勘探开发中的意义22口井的采气井厂非常规气的勘探开发效益需要综合批量化的工作部署。二、页岩气勘探开发技术利用 最小的丛式井井场使钻井开发井网覆盖区域最大化。为 后期的批量化的钻井作业、压裂施工奠定基础。使 地面工程及生产管理也得到简化。(路少、基础设施简单,天然气自发电,管理集中 )1)钻井部署二、页岩气勘探开发技术6.“ 井工厂 ” 的理念2)钻井工程(1)实现设备利用的最大化。 多口井依次一开,依次固井,依次二开,再依次固完井。钻井、固井、测井设备无停待。井深 1500式井单井平均钻井周期仅 深 2500平段长 1300岩气 丛式水平井平均钻井周期仅 27天。(2)泥浆重复利用,减少泥浆的交替。 多口井一开泥浆体系相同,重复利用;二开泥浆体系相同,重复利用。尤其是三开油基泥浆的重复利用特别重要。 岩气勘探开发技术6.“ 井工厂 ” 的理念3)压裂工程压裂工厂化流程能够在一个丛式井平台上压裂 22口井,极大提高效率。致密砂岩气层“压裂工厂”作业二、页岩气勘探开发技术6.“ 井工厂 ” 的理念一、 前言二、 页岩气勘探开发技术三、 中石化页岩气勘探开发现状提 纲三、中石化页岩气勘探开发现状2009年中石化正式启动了页岩气选区评价工作,随后进行了以下几口页岩气井的压裂改造及试气先导试验,分别是 :(1)华东分公司的方深 1井(2)江汉油田的建 111井(3)河南油田的安深 1井(4)华东分公司的黄页 1井2010年中石化为了加快页岩气开发,先后立项了部分页岩气开发关键技术重大先导、先导试验项目,分别是:(1)页岩气钻完井及大型水力压裂(2)大液量滑溜水加砂压裂(3)复合材料桥塞技术(4)水平井水力推送电缆射孔技术(5)水平井电缆桥塞与射孔联作技术(6)水平井连续油管射孔和钻塞技术从该井的情况看,方深 1井钻遇页岩厚度达到 99m,总有机碳丰度达到 2% 以上, 渗透率为 美国页岩气开发最低指标相比,尽管有些数据还需确认,但这几项指标具有明显优势,可见该段页岩具有较好的产气潜能 。( 1)方深 1井压裂施工概况三、中石化页岩气勘探开发现状( 1)方深 1井压裂施工概况方深 1井经 15%测试压裂与净压力拟合分析储层参数后,主滑溜水压裂施工( 泵注液体 30/60目砂 270吨) ,施工顺利。三、中石化页岩气勘探开发现状( 2)建 111井压裂施工概况注入压裂液总量( 2083 最高砂比 10%顶替液量( 工排量( 5 摩阻损失( 2石英砂( m3/t) 50/80 泵注压力( 24 江汉油田建 111东岳庙页岩气井经清水压裂后试气,获得工业气流,目前日产气 3000为目前我国目前页岩气产量最高的探井。三、中石化页岩气勘探开发现状( 3)安深 1井压裂施工概况4小时 43分钟,共挤入液量 入粉陶 10.0 加入陶粒 均砂比 最高砂比 工排量: 高排量 m3/、中石化页岩气勘探开发现状( 4)黄页 1井压裂施工概况黄页 1井最终用酸液 15阻水 906性胶 325 液量1246 施工压力 100目粉陶 1 02 间 ( m i n )地面压力 [ Cs g ] ( M P a ) 携砂液密度 ( k g / m 3 )携砂液排量 ( m 3 / m i n )0 . 0 5 2 . 0 1 0 4 . 0 1 5 6 . 0 2 0 8 . 0 2 6 0 . 00 . 01 8 . 03 6 . 05 4 . 07 2 . 09 0 . 01 0 0 0 . 01 0 4 0 . 01 0 8 0 . 01 1 2 0 . 01 1 6 0 . 01 2 0 0 . 00 . 02 . 44 . 87 . 29 . 61 2 . 0三、中石化页岩气勘探开发现状从国内已经施工的的页岩气井的生产情况来看,我国页岩气藏压裂仅局限于直井,且没有成型的压裂理论与方法,基于我国页岩演化程度较高,含气量偏低 ,开发工艺和技术与国外不尽相同现状,应加强页岩气的基础研究,引进消化吸收国外先进页岩气完井工具及压裂技术,进行现有压裂技术适应性评价和优化及水平井分段压裂改造技术先导性试验,对降本增效,形成适合我国的页岩气储层改造及其配套技术具有重要意义。三、中石化页岩气勘探开发现状42
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