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页岩气钻井技术(上)

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页岩 钻井 技术
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科学钻探 永无止境页 岩 气 钻 井 技 术汇报人:宋金初科学钻探 永无止境页岩气基本情况一、页岩气开发情况二、页岩气钻井关键技术三、页岩气钻井技术难点四、页岩气钻井技术措施五、提 纲科学钻探 永无止境页岩主要类型黑色页岩碳质页岩油页岩硅质页岩铁质页岩主要产气页岩一 、 页岩气基本情况页岩成份粘土泥质砂岩主要成份1、页岩气科学钻探 永无止境1、页岩气赋存状态生成、运移、聚集吸附气 20% ~ 85%自生、自储、自保无明显的盖层和圈闭低孔、低渗气藏特征渗透率一 、 页岩气基本情况科学钻探 永无止境分布范围广厚度大普遍含气一 、 页岩气基本情况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%, 产量稳定预测页岩气田开采寿命可达 50~ 80年科学钻探 永无止境2、 页岩气、煤层气、天然气对比页岩气 煤层气 天然气成因类型 有机质热演化成因,生物成 因 有机质热演化成因,生物成因 有机质热演化成因,生物成因,原油裂解 成因主要成分 甲烷为主,少量的乙烷丙烷 等 甲烷为主 甲烷为主,乙烷、丙烷等含量变化较大成藏特点 自生、自储、自保 自生、自储、自保 生、储、盖合理组合分布特点 受页岩分布控制,有广布性 受煤层分布控制,有广布性 受生、储、盖组合控制储集方式 吸附气和游离气并存,吸附 气占 20%~ 85% 吸附气为主,占 85%以上 受生、储、盖组合控制储层特征 低孔、低渗特征, φ为 4% k>300浅,最浅 般大于 300米 一般大于 500米资源潜力 456× 10127× 10124× 1012气降压解析开采 排水降压解析开采 自然压力开采一 、 页岩气基本情况科学钻探 永无止境3、 页岩气运移特征流动机理微小的基质孔隙中的气体向大孔隙和裂缝作扩散运动,达西定律 ;基质孔隙表面的吸附气一定压力下发生解吸。从基质表面解吸 通过基岩和微孔隙扩散 在天然裂缝中的达 西渗流一 、 页岩气基本情况科学钻探 永无止境4、世界 苏联 平洋(经济合作与发展组织)亚00% 总量: 456 单位: 1012(千亿 )一 、 页岩气基本情况科学钻探 永无止境我国探明储量约 30千亿 立方米,超过常规天然气 方米5、 中国 页岩气分布情况一 、 页岩气基本情况科学钻探 永无止境一 、 页岩气基本情况2004 2006 2007~ 20082004年,重庆市渝南和东南地区下寒武、下志留、中二叠三套地层。其中重庆綦江、万盛、南川、武隆、彭水、酉阳、秀山和巫溪等区县是页岩气资源最有利的成矿区带川盆地西南地区进行了页岩气资源调查研究,认为我国的页岩气资源应该是常规天然气的几倍之多,开发潜力不可估量四川盆地寒武系筇竹寺组、志留系龙马溪组页岩气资源初步估算:寒武系页岩气资源量(1012留系(2~4)×1012学钻探 永无止境6、 页岩气开采方式页岩气层低孔、低渗,多数含气页岩都需要实施水力压裂一 、 页岩气基本情况科学钻探 永无止境页岩气基本情况一、页岩气开发情况二、页岩气钻井关键技术三、页岩气钻井技术难点四、页岩气钻井技术措施五、提 纲科学钻探 永无止境1、国外0500100015002000250030003500400045002001 2002 2003 2004 2005 2006108218402156 222328424259二、 无止境二、 页岩气开发情况科学钻探 永无止境二、 页岩气开发情况页岩气挽救了美国乙烯产业新世纪初,石油 20$/桶,后来当时电力不足的美国新电厂大半使用天然气,致使天然气的价格一度涨到10美元 /百万英热单位。由于后来的经济衰退以及原料上涨的问题,导致美国的乙烯产品失去了竞争优势,石化工业随之陷入困境。随着页岩气的开发, 2006年左右天然气产量大幅度增加,并且价格稳定,与原油价格联动淡化。尽管 2008年经济危机程度超过前次,相反价格大幅度低于原油的页岩气成为美国石化工业复苏的“援军”。 2010年石油平均价格在 80$/桶,但由于页岩气供应的大幅度增加,天然气的价格仅约 4美元 /百万英热单位,于是美国乙烯产业的竞争力复活科学钻探 永无止境2、加拿大页岩气勘探开发情况加拿大是第二个开发页岩气勘探、研究和开发的国家。据估算加拿大西部沉积盆地页岩气原资源量约 1012拿大不列颠哥伦比亚东北部页岩气资源量超过 1012守估计也有 1012该地区未发现天然气资源 (包括常规和非常规 )的 34%。目前加拿大商业开采还处于起步阶段, 1998 年底开始页岩气商业开采, 2008年的日产量超过 106欧洲才刚刚起步。二、 页岩气开发情况科学钻探 永无止境建 111,建页 页 1等大量页岩气井陆续生产、开钻和通过井位论证2010年 4月 16日至 17日,国土资源部油气战略研究中心在重庆市组织召开全国页岩气资源战略调查和勘探开发学术研讨会,2009年 8月,国土资源部在重庆市綦江县启动了中国首个页岩气资源勘查项目2004年开始前期基础性研究工作, 2007年 10月中国石油与美国新田石油公司签署了 《 威远地区页岩气联合研究3、中国2007200920102011年二、 页岩气开发情况科学钻探 永无止境2009年 12月 18日中石油第一口页岩气井威 201井开钻, 2010年 4月 18日完钻。此井是四川盆地威远构造上的一口评价直井,设计井深 2851米钻探此井的目的是为了获取黑色页岩的地化、岩矿、物性、岩石力学等资料,了解志留系龙马溪组和寒武系九老洞组含油气性资源二、 页岩气开发情况页岩气钻井近况科学钻探 永无止境2010年 10至 12月,由中石化江汉油田钻井公司在中扬子湘鄂西花果坪复向斜钻探了的第一口页岩气参数井 ——河页 1井二、 页岩气开发情况科学钻探 永无止境江汉油田建南地区首口页岩气井 ——建 111井,该井位于湖北省利川市建南镇茶坪村,于 2010年 6月 23日开钻, 7月 14日完钻,完钻井深 845米,完钻层位上三叠统须家河组须五段。12月 2日,针对该井东岳庙段 610 ~646米泥页岩段采用页岩气大型水力压裂测试,点火成功,焰高 5米,测试获 2998 ~ 3925立方米 /天工业气流,目前该层系稳定日产量 2000余方,试采运行良好。自今年 1月 1日试采以来,由最初的自喷带水、注气试采,转到目前的注气稳定产气阶段,截止到目前,已累计产气 28万余立方米。 建 111井在东岳庙段获得的勘探突破,证实了建南地区侏罗系陆相地层具有页岩气勘探开发潜力,展示了鄂西渝东浅层的勘探前景,为油田“稳油增气”提供了新的增长点 。二、 页岩气开发情况科学钻探 永无止境由国土资源部油气资源战略研究中心组织施工的第一口井深超千米战略调查井-岑页 1井,于 2011年 4月 13日在贵州省黔东南州开钻,设计垂深 1500m。钻探目的是为开展页岩气资源潜力评价和有利区优选提供依据。二、 页岩气开发情况科学钻探 永无止境中石化第一口页岩气水平井通过论证,并于 2011年 6月 3日开钻。在建 111井侏罗系自流井组东岳庙页岩段钻探获工业气流之后,为了加快鄂西渝东建南地区页岩气勘探步伐,获取页岩气评价参数,整体评价该区勘探潜力提供地质依据,通过科研人员精心准备,部署建页 的是进一步落实单井产气能力,探索页岩气钻井工程及储层改造工艺技术。二、 页岩气开发情况科学钻探 永无止境2011年 4月 18日,勘探南方分公司第一口页岩气水平井 ——涪页 井构造位于川东弧形高陡褶皱带拔山寺向斜,以页岩气勘探有利层系下侏罗统自流井组大安寨段页岩层为目的层,设计完钻井深 3692米,水平段长度 1200米左右,钻井的目的是评价该地区页岩气产能,准确获取页岩气评价指标参数,力争涪陵地区页岩气勘探突破,为页岩气开发奠定基础。勘探南方从 2010年开始着手页岩气的勘探研究,通过与 陵地区页岩气分布广,厚度大,总资源量达到 着良好的勘探开发前景。二、 页岩气开发情况中国石化第一口开钻的页岩 油 水平井开钻。2011年 4月 23日,由河南油田施工的部署在河南油田泌阳凹陷深凹区的泌页 井是我国第一口页岩油水平井设计斜深 3661米,主要钻探目的是评价泌阳凹陷深凹区页岩油产能,进一步落实储量规模,为建立中国石化陆相页岩油勘探开发先导试验区奠定基础。科学钻探 永无止境页岩气基本情况一、页岩气开发情况二、页岩气钻井关键技术三、页岩气钻井技术难点四、页岩气钻井技术措施五、科学钻探 永无止境在钻井、完井降压的作用下,裂缝系统中的页岩气流(游离气)向井眼并且基质系统中的页岩气(吸附气)在基质表面进行解析;在浓度差的作用下,页岩气由基质系统向裂缝系统进行扩散;在流动势的作用下,页岩气通过裂缝系统流向井眼。三、页岩气钻井关键技术1、页岩气进入井眼途径科学钻探 永无止境页岩气的吸附气含量达到 25%同时没有远距离的运移和聚合,因此,其开采必须借助于现代化的压裂工艺,通过进一步扩充裂缝,连通相关的孔隙,从而获得一定产能的页岩气。以前由于压裂工艺和设备的限制,导致无法获得页岩气具有工业价值的页岩气。现代设备和技术的快速发展,是目前页岩气工业能够有快速发展的重要因素之一三、页岩气钻井关键技术2、 钻井井位部署科学钻探 永无止境1821年第一口工业页岩气井直井单支水平井多分支水平井丛式井丛式水平井三、页岩气钻井关键技术科学钻探 永无止境丛式水平井布井三、页岩气钻井关键技术原则 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 )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科学钻探 永无止境3、浅层大位移井常采用三开的井身结构, 9 5/8″技套下至造斜点前大位移井 是在定向井、水平井技术之后又出现的一种特殊工艺井。大位移井的定义一般是指井的水平位移与井的垂深之比等于或大于 2的定向井且井斜角大于 60°,具有很大的水平位移和很长的大井斜稳斜井段三、页岩气钻井关键技术科学钻探 永无止境地质导向工具、旋转导向钻井系统、闭环钻井、先进的随钻测量系统、新型钻井液、先进完井工具得到开发和应用,促进了长水平段水平井钻井技术的迅速发展,目前已经钻成了水平位移超过 10,000m,最大水平段长度已达 6000前国内现状:浅层大位移水平井钻井研究情况非常缺乏三、页岩气钻井关键技术
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