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1、汇报提纲,4,概 述,1,2,3,5,页岩气地质特征,页岩气勘探开发关键技术,我国页岩气开发情况及面临的问题,关于我院进行页岩气勘探开发的思考,5,6,1 概述,1.1 世界油气资源统计,1 概述,1.2 国外页岩气发展现状,1 概述,1.2 国外页岩气发展现状,非常规天然气历经百年探索，近年呈现快速发展态势,非常规天然气发展世界瞩目,1821年，钻第一口页岩气井； 1921年，钻第一口致密气井； 1951年，钻第一口煤层气井; 20世纪80年代，致密气实现规模开发； 20世纪90年代中后期，煤层气快速发展； 近年来，页岩气迅速发展世界瞩目； 天然气水合物勘探加速,各国加强基础研究。,1 概述
2、,1.2 国外页岩气发展现状,1 概述,1.2 国外页岩气发展现状,非常规天然气美国全球领先，其发展历程为其典型代表。,1 概述,1.3 中国页岩气发展现状,1 概述,1.3 中国页岩气发展现状,1 概述,1.4 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,汇报提纲,4,概 述,1,2,3,5,页岩气地质特征,页岩气勘探开发关键技术,我国页岩气开发情况及面临的问题,关于我院进行页岩气勘探开发的思考,5,6,2 页岩气地质特征,2.1 页岩气成藏过程,2 页岩气地质特征,2.2 页岩气成因类型,2 页岩气地质特征,2.3 页岩气藏特征,（1）页岩气定义及基本特征 页岩气是
3、一种特殊的非常规天然气,赋存于泥岩或页岩中，具有自生自储、无气水界面、大面积连续成藏、低孔、低渗等特征，一般无自然产能或低产，需要大型水力压裂和水平井技术才能进行经济开采，单井生产周期长。 基本特征：,自生自储 游离气+吸附气 孔隙度0.5-12% 基质渗透率0.0001md 天然裂缝发育 含气量1m3/t,页 岩 气,美国四种典型页岩,2 页岩气地质特征,2.3 页岩气藏特征,汇报提纲,4,概 述,1,2,3,5,页岩气地质特征,页岩气勘探开发关键技术,我国页岩气开发面临的问题,关于我院进行页岩气勘探开发的思考,5,6,3 页岩气勘探开发关键技术,3.1 页岩开发技术历程,3 页岩气勘探开发
4、关键技术,3.2 水平钻井,（1）水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。,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。,3 页岩气勘探开发关键技术,3.2 水平钻井,（2）丛式钻井,可采用底部滑动井架钻丛式井组。每井组38口单支水平井，水平井段间距300-400m左右。,3 页岩气勘探开发关键技术,3.2 水平钻井,（3）井身结构主要是三级结构,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 页岩
5、气勘探开发关键技术,3.2 水平钻井,（3）钻井液体系,防止粘土膨胀； 提高井眼稳定性； 预防钻井液漏失； 提高钻速。,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。,3 页岩气勘探开发关键技术,3.3 水平井压裂技术,3 页岩气勘探开发关键技术,3.3 水平井压裂技术,3 页岩气勘探开发关键技术,3.3 水平井压裂技术,（1）页岩压裂工艺优化的内容,3 页岩气勘探开发关键技术,3.3 水平井压裂技术,（2）页岩压裂工艺优化的内容,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20
6、00方。,3 页岩气勘探开发关键技术,3.3 水平井压裂技术,（3）页岩气水平井单井分段多级压裂工艺流程,分段多级压裂：压裂的规模化、裂缝的网络化、作业的工厂化，实现效益最大化。,3 页岩气勘探开发关键技术,3.3 水平井压裂技术,（4）页岩气水平井压裂配套技术,1）射孔优化,一般页岩水平段长1300m，每个压裂段100-130m，每段射簇，每簇射孔长度2-3尺，孔密8-16孔/米，60相位角。 每段一次完成射孔及加塞。,3 页岩气勘探开发关键技术,3.3 水平井压裂技术,（4）页岩气水平井压裂配套技术,2）易钻桥塞(FastDrill Plug),第一阶段TCP射孔，套管压裂，座封压裂桥塞和
7、射孔一趟电缆完成，进行多级点火,可多段射孔。 该技术3.5”, 4.5”, 5.5”, 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/min。,压裂关键技术之一，工具是贝克公司生产，需要技术引进。国内部分公司，如江汉油田正在技术攻关。,3 页岩气勘探开发关键技术,3.3 水平井压裂技术,（4）页岩气水平井压裂配套技术,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52
8、0方/小时。初期压裂液返排率一般1/3。,3 页岩气勘探开发关键技术,3.3 水平井压裂技术,（4）页岩气水平井压裂配套技术,3）同步压裂技术(simo-fracturing),是近几年在Barnett页岩气开发中成功应用的最新压裂技术。 技术理论:同时对配对井(offset wells)进行压裂, 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。,3 页岩气勘探开发关键技术,
9、3.3 水平井压裂技术,（4）页岩气水平井压裂配套技术,4）页岩水平井压裂监测技术,实施：VSI仪器放在观测井中（直井）, 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60m,3 页岩气勘探开发关键技术,3.3 水平井压裂技术,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,水平井分段多级压裂现场施工实景,3 页岩气勘探开发关键技术,3.3 水平井压裂技术,水平井分段多级压裂现场施工实景,可钻桥塞,3 页岩气勘探开发关键技术,3
10、.4 “工厂化”作业,低成本战略是体积改造实现有效开发的技术关键,美国四大页岩气藏（Barnett、Haynesville、Fayetteville、Marcellus）的单井费用构成中，储层改造和钻井费用两者之和占总费用的80%以上，且各占1/2。因此，研究发展储层改造和钻井技术尽可能降低投资是其必要途径，而.“工厂化”作业是页岩气低成本开发的一个重大而有效的创新,而且也是实现水平井钻完井技术和水平井分段压裂及体积改造技术等关健技术的需要和保证。,3 页岩气勘探开发关键技术,3.4 “工厂化”作业,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。,3 页岩气勘探开发关键技
11、术,3.5 井工厂理念,（1）钻井部署,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),3 页岩气勘探开发关键技术,3.5 井工厂理念,（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1500m左右的致密砂岩气井丛式井单井平均钻井周期仅2.9天，垂深2500m左右、水平段长1300m的页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
12、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。,列间距2.5m,行间距3m,3 页岩气勘探开发关键技术,3.5 井工厂理念,（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。,汇报提纲,4,概 述,1,2,3,5,页岩气地质特征,页岩气勘探开发关键技术,我国页岩气开发情况及面临的问题,关于我院进行页岩气勘探开发的思考,5,6,4 我国页岩气开发情况及面临的问题,（1）概论,4.1 开发情况,建111，建页HF-1井、涪页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
13、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,2007,2009,2010,2011年,4 我国页岩气开发情况及面临的问题,（2）页岩气钻井近况,4.1 开发情况,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
14、,4 我国页岩气开发情况及面临的问题,4.1 开发情况,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,4 我国页岩气开发情况及面临的问题,4.1 开发情况,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0.5 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
15、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。,4 我国页岩气开发情况及面临的问题,4.1 开发情况,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。,4 我国页岩气开发情况及面临的问题,4.1 开发情况,中石化第一口页岩气水平井通过
16、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HF-1井，目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。,4 我国页岩气开发情况及面临的问题,4.1 开发情况,2011年4月18日，勘探南方分公司第一口页岩气水平井涪页HF1井通过集团公司专家审查。该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Weather Ford和国内高校共同研究后认为，涪陵地区页岩气分布广，厚度大，总资源量达到1.028亿方
