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页岩气及其勘探开发

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页岩 及其 勘探 开发
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学术论坛 Q!Q Q:2 岩气及其勘探开发 张哲元 北京大学附属中学北京100080 【摘要】页岩气作为一种新能源,在中国资源潜力巨大,在经济快速发展的当今,面对逐渐减少的常规能源,页岩气的开发既能减 少经济发展对常规能源的需求压力,对能源的可持续发展也有重要的意义。 【关键词】页岩气新能源 经济发展 1、页岩气概况 页岩气是从页岩层中开采出来的天然气。主体位于暗色泥页岩 或高碳泥页岩中,以吸附或游离状态为主要存在方式.是一种非常 规天然气。页岩气资源储量巨大,全球页岩气资源量约为458 24 ×10 m.其中北美页岩气储量1。8.79×10 m,中亚和中国页岩气 储量为99.90 X 10 m。( 997)。据学者计算.我国页岩气 可采资源量为29 m.与美国28 m 的可采资源量大致相 当(张金川.2009) 页岩气具有多阶段及多类型成因 孔隙与裂缝多机理赋存、“自 生自储“原地聚集 抗破坏稳定保存等一系列地质特殊性 在天然 气富集机理及赋存方式方面填补了游离气(常规储层气)与吸附气 (煤层气)类型之间的空缺 在油气富集机理 勘探领域及分布空 间等方面对常规气藏构成了重要补充。 2、页岩气勘探开发 美国是目前世界上唯一实现页岩气商业开采的国家,2008年其 页岩气产量达572×10。m 接近中国2008年天然气总产量776× 10。m,预计到201 5年.美国的页岩气年产量将达到2800 X 108m 。 中国页岩气可采资源量为29 X 1 O m,页岩地层在各地质历史 时期均发育很好.在南方.北方 西北和青藏等广大地区均有分布 (图1),既有有机质含量高的古生界海相页岩 海陆交互相页岩, 也有有机质丰富的中 新生界陆相页岩.在油气 煤炭勘探中,甚 至固体矿产勘探时已在油气盆地及盆地外的沉积地层中发现多处 页岩气显示。川南 川东、渝东南 黔北、鄂西.渤海湾.塔里木 和准噶尔等含油气盆地是页岩气主要远景区之一。以四川盆地为 例,仅评价的寒武系和志留系两套页岩.页岩气资源量就相当于该 盆地常规天然气资源量的1.5 2.5倍。 目前.中国页岩气开发正处于起步阶段,大力推进页岩气勘探 开发在中国已经基本达成共识。2009年8月,国土资源部油气资 源战略研究中心在重庆市綦江县启动了我国首个页岩气资源勘查 项目 同年1 2月.我国第一口页岩气勘探浅井渝页1井在重庆市 彭水县连湖镇顺利完钻,这标志着我国正式实施页岩气勘探开发。 与此同时.油公司的页岩气勘探也迅速起步,2009年1 1月,中国 石油与壳牌合作开发的中国首个页岩气合作项目一 富顺一永川区 块页岩气项目”在成都启动.并在四川盆地川东地区.云贵地区开 辟2个页岩气开发试采示范区。中石化、中海油也陆续开始了页岩 气项目的研究。 图1中国页岩气富集分区图(张金川.2009) 3、页岩气开发技术 页岩气开发是一个系统的.庞杂的工程,其技术要求高,资金 投入多。根据美国页岩气开发的成功经验,技术进步是页岩气产量 提高的关键。页岩气开发技术包含了页岩气开发过程中的钻井 测 井.录井 完井、压裂 酸化以及提高采收率等许多技术,但是在 所有的技术中水平钻井和水力压裂技术是页岩气开发的核心技术。 3.1水平钻井技术 国外页岩气开发有直井和水平井两种方式,直井一般用作探 井,生产井多采用水平井,水平井可以获得更大的储层泄流面积. 提高天然气产量。目前用于页岩气水平钻井的技术有欠平衡钻井技 术、控制压力钻井技术及旋转导向钻井技术。欠平衡钻井技术能很 好地克服钻井作业过程中的卡钻、井漏 井塌等问题,提高钻井速 度.减轻地层伤害,提高油气井产能;控制压力钻井的最终目标是 使钻井作业最优化.缩短非生产时间和减少钻井事故 有效控制地 层流体侵入井眼,减少井涌、井漏 卡钻等多种钻井复杂情况。旋 转导向系统与滑动导向钻井系统相比,具有摩阻与扭阻小 机械钻 速高、钻井成本低,井眼轨迹平滑.压差卡钻风险低等优点。 3.2水力压裂技术 世界上页岩气资源没有得到广泛勘探与开发,其根本原因是页 岩基质渗透率很低.勘探开发困难。页岩气井钻井完成后,90%以 上的井需要经过酸化、压裂等储层改造措施后才能获得比较理想的 产量。水力压裂是目前用于页岩储层改造的主要技术,它包括多级 压裂 清水压裂、同步压裂,水力喷射压力及重复压裂技术(唐颖, 2010)。多级压裂技术能够同时对同一井中的不同层位进行压裂, 适用于产层较多,水平井段较长的生产井;清水压裂成本低,对地 层伤害小,适用于黏土含量适中,天然裂缝发育的储层,是目前页 岩储层水力压裂的主要方式 水力喷射压裂不受完井方式限制 尤 其适用于裸眼完井的水平井,但受压裂井深和加沙规模的限制;重 复压裂多用于气井开发中后期,初始压裂效果下降时,对于初次压 裂效果不理想的井同样适用 同步压裂适用于两口或多口距离相 近.水平井段大致平行的井。 4、结语 页岩气作为一种新能源,在中国资源潜力巨大.在经济快速发 展的今年,节能减排是能源消费客观需求 面对逐渐减少的常规能 源,页岩气的开发既能减少经济发展对常规能源的需求压力.对能 源的可持续发展也有重要的意义。美国的页岩气开发已经有很好的 成功经验和社会意义.中国的页岩气勘探开发正方兴未艾,中国应 在学习国外勘探开发经验的基础上,结合自身的地质特点,探索出 一条适合中国页岩气资源开发的路子,大力推进中国页岩气开发事 业 94
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