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页岩气藏开发的专项技术[1]

关 键 词:
页岩 开发 专项 技术
资源描述:
© 1994 (中 油 长 城 钻 探 工 程 公 司 物 探 公 司 )审 校 : 郭 振 山 (中 油 长 城 钻 探 工 程 公 司 钻 井 一 公 司 )摘 要   随 着 世 界 油 气 价 格 的 上 涨 , 对 低渗 透 页 岩 气 藏 的 开 发 价 值 越 来 越 突 出 。 由 于这 是 一 种 非 常 规 的 气 藏 , 从 页 岩 中 采 气 就 存在 技 术 上 的 难 题 。 讨 论 了 用 于 此 类 气 藏 的 压裂 增 产 技 术 和 用 于 致 密 地 层 天 然 气 开 发 的 流体 。 介 绍 了 页 岩 这 种 低 渗 透 性 气 藏 的 特 征 和开 发 此 类 气 藏 的 一 些 关 键 技 术 。 就 开 发 页 岩气 藏 的 流 体 处 理 、 多 油 层 气 藏 、 毛 细 压 力 、地 层 损 害 、 生 命 周 期 的 各 个 阶 段 、 前 景 评估 、 测 井 数 据 要 求 、 如 何 提 高 开 采 量 等 专 项技 术 进 行 了 阐 述 。 最 终 得 出 结 论 , 应 用 于 低渗 透 性 非 常 规 气 藏 的 专 项 技 术 使 在 得 克 萨 斯州 中 北 部 h 盆 地 的 密 西 西 比 系 的 俄 克 拉 荷 马 州 页 岩 井 的 开 发 获 益匪 浅 。关 键 词   页 岩 气 藏   微 乳 状 液 表 面 处 理剂   被 动 式 微 地 震 压 裂 监 测   最 终 采 气 量  表 面 改 性 剂   酸 溶 水 泥1   页 岩从 页 岩 中 采 气 有 技 术 上 的 难 题 , 页 岩 有 超 低 的渗 透 性 , 其 脆 性 也 不 相 同 。 多 层 页 岩 储 层 的 特 征 和流 动 机 理 极 不 相 同 。 在 水 力 压 裂 方 案 里 , 地 层 一 般都 有 很 高 的 毛 细 压 力 , 处 理 液 有 可 能 损 害 页 岩地 层 。各 个 油 气 藏 特 征 的 多 层 页 岩 储 层 , 要 求 有 专 业评 估 、 钻 井 技 术 , 以 及 “ 邻 井 ” 的 地 质 、 地 震 和 开采 对 比 来 确 定 最 优 的 压 裂 目 标 层 。在 页 岩 地 层 确 定 适 当 的 裂 缝 充 填 是 产 生 大 面积 、 高 产 的 裂 缝 网 络 的 关 键 。 测 井 系 统 采 用 一 种 创新 的 方 法 , 此 方 法 结 合 所 选 岩 石 的 力 学 性 质 、 地 质力 学 、 总 的 有 机 物 含 量 和 孔 隙 度 来 帮 助 确 定 页 岩 地层 内 最 好 的 裂 缝 起 始 位 置 。 微 震 方 法 也 提 供 了 压 裂增 产 期 间 关 于 多 次 压 裂 深 度 和 宽 度 的 宝 贵 信 息 。由 于 页 岩 超 低 的 渗 透 性 , 要 想 从 页 岩 储 层 成 功获 得 经 济 的 采 收 率 , 这 取 决 于 通 过 水 平 或 垂 直 钻 井和 压 裂 或 两 者 同 时 使 用 来 使 地 层 最 大 化 的 裸 露能 力 。经 济 的 旋 转 导 向 钻 井 组 合 、 大 功 率 的 压 裂 设 备和 多 用 途 的 压 裂 充 填 技 术 可 最 大 、 最 优 地 裸 露储 层 。必 须 通 过 钻 井 和 压 裂 产 生 尽 可 能 大 的 压 裂 面 来调 合 复 杂 的 储 层 脆 性 , 进 而 使 天 然 气 运 移 最 大 化 。新 设 计 包 括 提 高 全 套 压 裂 系 统 的 功 率 , 使 用 高速 泵 , 及 安 全 性 、 空 间 利 用 、 作 业 效 率 和 实 时 自 动化 , 以 便 最 终 提 高 采 气 量 。多 层 储 层 特 征 和 超 低 的 地 层 渗 透 性 要 求 沿 井 眼有 最 优 位 置 的 精 确 压 裂 , 这 可 大 大 提 高 开 采 效 果 。使 用 如 下 方 法 可 有 效 压 裂 多 重 产 层 :◇ 使 用 配 有 水 力 喷 射 技 术 的 挠 性 软 管 或 管形 物 ;◇ 将 动 态 转 换 技 术 用 于 垂 直 充 填 或 者 水 平充 填 ;◇ 结 合 完 井 的 机 械 井 下 组 合 (以 强 化 套 和 膨 胀的 弹 性 封 隔 器 为 特 征 ) 压 裂 多 个 产 层 , 而 不 必 用 桥塞 来 封 隔 要 处 理 的 井 段 。 这 些 精 确 的 技 术 为 作 业 者在 一 次 钻 机 安 装 中 压 裂 多 个 产 层 提 供 了 有 效 的方 法 。页 岩 技 术几 种 增 强 开 采 的 工 艺 在 页 岩 天 然 气 储 层 中 的 应 用 :· 前 景 评 估 和 岩 心 测 试· 页 岩 按 岩 性 分 类 ,确 定 可 开 采 页 岩 的 主 要 特 征· 对 页 岩 测 井 数 据 进 行 专 业 的 组 合 和 分 析· 垂 直 井 或 水 平 井 的 增 产 设 计 和 钻 进· 支 撑 剂 的 尺 寸 和 充 填 考 虑· 页 岩 水 力 压 裂 液 化 学 性 能 的 优 化 和 选 择· 获 得 长 期 可 持 续 开 采 的 修 井 工 艺可 采 页 岩 地 层 的 组 成一 般 而 言 ,可 开 采 的 页 岩 地 层 包 括 如 下 特 征 :· 产 层 厚 度 > 34108 m· 井 封 闭 ,并 且 包 含 水 力 压 裂 能 量· 在 气 窗 口 里 的 成 熟 度 111~ 114· 好 的 气 含 量 > 100 · 高 级 有 机 物 总 含 量 ( > 3 %· 低 氢 含 量· 中 等 黏 土 含 量 90 %) 。 理 性 能 与 常 规水 泥 的 物 理 性 能 十 分 相 似 。 可 专 门 配 制 提供 适 当 的 密 度 、 失 水 、 自 由 水 、 抗 压 强 度 和 泵 入 时间 , 满 足 特 殊 井 的 要 求 。 如 果 需 要 更 低 密 度 的 水 泥浆 , 可 泡 沫 化 。 质 容 易 从 射 孔 串 中 清 除 , 特 别 适 用 于限 流 水 平 井 。 高 溶 解 性 可 在 紧 邻 射 孔 处 的 环 空 里 开发 大 片 的 连 通 区 域 , 同 时 还 可 沿 井 眼 提 供 极 好 的 油层 封 隔 。 另 外 , 在 开 采 期 间 同 常 规 水 泥 相 关 的 表 皮效 应 、 井 壁 周 围 地 区 的 传 导 性 的 降 低 和 射 孔 堵 塞 问题 都 可 以 解 决 。资 料 来 源 于 美 国 《 2007 年 12 月 24 日(收 稿 日 期   2008204219)(上 接 第 19 页 )为 均 质 应 力 环 境 。 侧 钻 井 多 点 瞬 时 关 井 压 力 反 映 出破 裂 梯 度 变 化 较 大 , 从 趾 部 到 跟 部 , 瞬 时 关 井 压 力的 大 小 变 化 趋 势 不 一 致 。◇ 成 像 测 井 不 仅 成 功 地 用 于 预 测 水 平 应 力 各 向异 性 , 也 可 通 过 选 择 性 射 孔 定 位 , 防 止 无 效 造 缝 。◇ 射 孔 弹 束 必 须 合 理 定 位 , 以 减 少 应 力 盲 区 的影 响 。 通 过 减 少 每 段 弹 束 的 数 量 , 使 应 力 干 涉 最 小化 , 从 而 降 低 不 合 理 裂 缝 延 伸 的 可 能 性 。 每 段 弹 束的 数 量 减 少 至 1 或 2 , 增 加 每 口 井 的 压 裂 段 数 从217 到 312。◇ 射 孔 应 当 结 合 优 先 破 裂 面 , 取 0° (或 180° )相 位 。 当 选 用 , 可 选 择 60° 相 位 。 已 证 实 这两 种 射 孔 方 法 都 是 有 效 的 。◇ 射 孔 弹 束 长 度 应 当 不 大 于 井 眼 直 径 的 4 倍 ,以 防 止 产 生 竞 争 性 复 杂 裂 缝 。 在 本 实 例 研 究 之 前 ,71 %的 问 题 井 都 存 在 射 孔 弹 束 长 度 超 过 井 眼 直 径 4倍 的 现 象 。◇ 侧 钻 井 溶 解 取 决 于 溶 解 度 和 接 触 时 间 。测 井 表 明 , 距 离 射 孔 80 内 的 水 泥 被 溶 解 , 大多 数 裂 缝 的 放 射 性 延 伸 在 射 孔 弹 束 的 30 内 。◇ 采 用 (或 ) 较 短 的 射 孔 弹 束 使 压 裂 处理 过 程 中 的 平 均 作 业 压 力 与 作 业 速 率 的 比 率 降 低 了15 %。 这 种 减 少 直 接 关 系 到 激 产 井 所 需 的 水 力 压 裂功 率 。◇ 添 加 100 目 砂 至 填 塞 段 有 助 于 控 制 处 理 液 漏进 可 能 存 在 的 复 杂 的 近 井 裂 缝 中 。◇ 起 始 的 裂 缝 用 胶 联 凝 胶 有 利 于 提 高 压 力 衰 减率 , 并 保 持 足 够 的 裂 缝 宽 度 , 以 达 到 工 艺 要 求 的 支撑 剂 浓 度 。资 料 来 源 于 美 国 《 2008 年 8 月(收 稿 日 期   2008212211)72        张 言 : 页 岩 气 藏 开 发 的 专 项 技 术    
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