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1、1 页岩气勘探开发现状页岩气勘探开发现状 中国石化油田勘探开发事业部中国石化油田勘探开发事业部 2010年07月2010年07月 戴少武 目录目录 一、页岩气勘探开发与利用情况一、页岩气勘探开发与利用情况 二、页岩气形成的地质条件 三、国外典型页岩气藏勘探开发情况 四、页岩气勘探开发工程技术情况 五、几点启示 二、页岩气形成的地质条件 三、国外典型页岩气藏勘探开发情况 四、页岩气勘探开发工程技术情况 五、几点启示 2 1、页岩气定义及基本特征1、页岩气定义及基本特征 页岩气：主体上以吸附和游离状态赋存于（泥）页岩地层 中的天然气。 页岩气：主体上以吸附和游离状态赋存于（泥）页岩地层 中的天然气
2、。 含气页岩岩石标本 伊利石表面吸附及微孔隙 高岭石表面吸附及微孔隙 含气页岩岩石标本 伊利石表面吸附及微孔隙 高岭石表面吸附及微孔隙 含气页岩与不含气页岩含气页岩与不含气页岩 3 成因：成因：页岩气在本质上就是连续生成的生物化学成因气、热成因气 或两者的混合。随着热演化程度的增高，CO 页岩气在本质上就是连续生成的生物化学成因气、热成因气 或两者的混合。随着热演化程度的增高，CO2 2含量会逐渐增加。含量会逐渐增加。 赋存方式：赋存方式：在有机质（干酪根）和粘土颗粒表面上以吸附状态存 在、在天然裂缝和孔隙中以游离方式存在、少量在干酪根和沥青质中 以溶解状态存在。 在有机质（干酪根）和粘土颗粒
3、表面上以吸附状态存 在、在天然裂缝和孔隙中以游离方式存在、少量在干酪根和沥青质中 以溶解状态存在。 成藏机理：成藏机理：具多样性，页岩既是烃源岩层也是储层。具多样性，页岩既是烃源岩层也是储层。 开发方式：开发方式：页岩气没有自然产能，只有采用压裂方式进行改造后才 能形成工业产能。 页岩气没有自然产能，只有采用压裂方式进行改造后才 能形成工业产能。 页岩气基本特征页岩气基本特征 页岩气藏的基本特征 估算的最终可采储量往往低于常规气藏 气井可采储量16 勘探成功率极高，没有真正的干井 勘探成功率15 气水关系倒置，水层通常出现在气层的上倾方向 区域气水关系14 除页岩气藏外，一般都产水 气井产水情
4、况13 储层通常紧邻烃源层或就是烃源岩层 生储组合关系12 储层普遍发育天然裂缝 裂缝发育情况11 储层基质孔隙度、渗透率极低 储集条件10 存在地质上的“甜点”高产富集区 油气富集特征9 资源量巨大，但采收率低 资源分布情况8 一般为异常压力 气藏压力特征7 烃类不依靠水动力条件运移或原地成藏 成藏机制6 没有明确的（油）气水界面 油气水分布情况5 没有明确的封盖层和圈闭 盖层与圈闭条件4 通常融合为统一的区域性聚集，有田、藏的概念，无边界 “气田或气藏”概念3 没有明确的边界或界线非常模糊 气藏边界条件2 大面积区域分布，规模大于任何常规油气藏 气藏规模1 估算的最终可采储量往往低于常规气
5、藏 气井可采储量16 勘探成功率极高，没有真正的干井 勘探成功率15 气水关系倒置，水层通常出现在气层的上倾方向 区域气水关系14 除页岩气藏外，一般都产水 气井产水情况13 储层通常紧邻烃源层或就是烃源岩层 生储组合关系12 储层普遍发育天然裂缝 裂缝发育情况11 储层基质孔隙度、渗透率极低 储集条件10 存在地质上的“甜点”高产富集区 油气富集特征9 资源量巨大，但采收率低 资源分布情况8 一般为异常压力 气藏压力特征7 烃类不依靠水动力条件运移或原地成藏 成藏机制6 没有明确的（油）气水界面 油气水分布情况5 没有明确的封盖层和圈闭 盖层与圈闭条件4 通常融合为统一的区域性聚集，有田、藏
6、的概念，无边界 “气田或气藏”概念3 没有明确的边界或界线非常模糊 气藏边界条件2 大面积区域分布，规模大于任何常规油气藏 气藏规模1 4 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Barnett 页岩提供了本土48 个州天然气生产总量的6%。分析 估计至2011 年多数的储量增长（50%到60%）将来自非传统的页岩气。 四个新的页岩气盆地（Haynesville，Fayetteville，Marcellus 和 Woodford）可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
7、资源量大约30万亿方。 页岩气藏的特点页岩气藏的特点 1）页岩气资源丰富1）页岩气资源丰富 页岩气储层物性差，低孔低渗，孔隙度约为4%- 6%,基质渗透率小于0.00110-3m2。 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。 2010-1-28 第8页www.petro- 2）页岩气藏物性差，需改造2）页岩气藏物性差，需改造 页岩气藏的特点页岩气藏的特点 5 0 1000 2000 3000 4000 020040060080010001200 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 天数 平均产量, MCFD 0.0 水平井/直井产量比 水平井平均产
8、量 直井平均产量比率 水平井是目前主要的页岩气藏生产的主要形式。水平井的产量 是垂直井的3-4倍多，成本仅是直井的1.5-2 倍。目前85%的开发井为 水平井多段压裂。 水平井是目前主要的页岩气藏生产的主要形式。水平井的产量 是垂直井的3-4倍多，成本仅是直井的1.5-2 倍。目前85%的开发井为 水平井多段压裂。 3）开发方式对产能影响大3）开发方式对产能影响大 页岩气藏的特点页岩气藏的特点 0 30 60 19501960197019801990 M illion Cubic Feet kentucky东部泥盆系页岩气产量递 减曲线， 东部泥盆系页岩气产量递 减曲线，xx井井26年累计产量
9、年累计产量 1333104m3 4）产量递减先快后慢，生产周期长4）产量递减先快后慢，生产周期长 生产周期比较长生产周期比较长 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，单井日产2-3万方万方 预测页岩气田开采寿命可达预测页岩气田开采寿命可达3050年年 保持合理的生产制度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： 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
10、初期裸眼测试时无天然气流的井初期裸眼测试时无天然气流 55%井初始无阻流量没有工业产能井初始无阻流量没有工业产能 直井压裂平均产量达直井压裂平均产量达0.8万方万方/d左右左右 水平井压裂平均产量可达水平井压裂平均产量可达10万方万方/d以 上，最高达 以 上，最高达30万方万方/d 页岩气藏的特点页岩气藏的特点 6 Br itis h C olumbia Albert a Sas k a tche wa n M a nit ob a Ontario Que bec Ne wfoundla nd W a shington O regon C alifornia N e va da A rizo
11、naN ew M ex ico Te xa s Ok lahom a Louisiana Mississippi Alabama G eorgia Florida Sout h C ar olina N orth C arolina Virgin ia West Virginia Psnnsy lvania New York Maine Mas s. R I CO NH VT Michigan U tah Ida ho Monta na N orth D ak ot a So uth D ak ot a K ans a s C olorado Wy om ing K ent ucky Tenn
12、ess ee Ne bra s k a M innes ota W is c ons in Iow a Mis sou ri A rka ns a s Illinois Ohio Indiana M aryland Ne w Je r se y CANADA UNITE D S TATE S O F AM E RICA M E X ICO H ud son B ay S up erio r H ur on Michigan Erie Ontario Colorado Missouri Mississippi Atla n tic O c ea n Gu lf of M exico P acif
13、ic O cea n Sierra Nevada Rocky Mountains CUBA T HE BA HAM AS N unav ut N orth We s t Terr itor ie s Yukon U.S.A. Ala s ka Bea ufo rt Se a B affin Island Victoria Island Baffin B ay Davis Strait L ab r ad or S e a Va nc o uv er Isla nd GRE E NLAN D 1 40癢160癢 120癢 120癢 100癢 100癢80癢 80癢 60癢40 癢20癢 10癗3
14、0癗 30癗 50癗 50癗 140癢160癢 60癢20癢 70癗 Emerging Baxter Woodford Bend Barnett/Woodford Pearsall Kettle Point Montney Potential Monterey McClure Gammon Cane Creek Mancos/MowryNiobrara Excello/Mulky Tuscaloosa Floyd/Neal Barnett/Woodford Bakken Lisburne Fayetteville Antrim Devonian/Ohio New Albany Barnet t
15、 Lewis/Mancos Woodford/Caney Established Colorado Group 北美页岩气发育区北美页岩气发育区 2、页岩气勘探开发历史及现状2、页岩气勘探开发历史及现状 世界上页 岩气勘探开发时间 最长、程度最高、 研究工作开展最多 的国家为美国，其 次为加拿大，其它 许多国家页岩气的 勘探开发和研究普 遍还处于刚起步阶 段。 （1） 1821年，美国第一口工业性天然气 钻井（8m深度时产出泥盆系裂缝气） （2）1926年，泥盆系页岩（东肯塔基和 西弗吉尼亚气田）形成了当时世界上最大 的天然气田。 （3）1973年阿以战争期间的石油禁运和 1976-1977年
16、间的第一次石油危机促使美 国能源部（DOE）投入大量资金用于页岩 气研究。 （4）1976年，美国能源部及其以后的能 源研究和开发署（ERDA）联合了高校等单 位，联合实施了东部页岩气工程 （EGSP）。 （5）从1980年开始，开始东部页岩气进 （1） 1821年，美国第一口工业性天然气 钻井（8m深度时产出泥盆系裂缝气） （2）1926年，泥盆系页岩（东肯塔基和 西弗吉尼亚气田）形成了当时世界上最大 的天然气田。 （3）1973年阿以战争期间的石油禁运和 1976-1977年间的第一次石油危机促使美 国能源部（DOE）投入大量资金用于页岩 气研究。 （4）1976年，美国能源部及其以后的能 源研究和开发署（ERDA）联合了高校等单 位，联合实施了东部页岩气工程 （EGSP）。 （5）从1980年开始，开始东部页岩气进 行系统的勘探生产应用研究行系统的勘探生产应用研究。 1821年Hart在纽约的Fredonia完 成第一口页岩气井 盆地边界 泥盆系上密西西比统页岩 成熟的泥盆系页岩范围 盆地边界 泥盆系上密西西比统页岩 成熟
