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1、 关于我国发展关于我国发展页岩气页岩气开发技术开发技术的几点看法的几点看法 罗平亚罗平亚罗平亚罗平亚 西南石油大学西南石油大学西南石油大学西南石油大学 油气藏地质与开发工程国家重点实验室油气藏地质与开发工程国家重点实验室油气藏地质与开发工程国家重点实验室油气藏地质与开发工程国家重点实验室 2012.5 2012.5 2012.5 2012.5化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究1一、概述一、概述一、概述一、概述页岩气是油气资源中新的矿种页岩气是油气资源中新的矿种页岩气是油气资源中新的矿种页岩气是油气资源中新的矿种;它属于它属于它属于它属于非常规天然气
2、非常规天然气中的重要组成部份中的重要组成部份中的重要组成部份中的重要组成部份:非常规天然气定义：通常而言，泛指相对于常规天非常规天然气定义：通常而言，泛指相对于常规天然气之外，在非传统的储集层、笼型固态沉积物等非常然气之外，在非传统的储集层、笼型固态沉积物等非常规地质条件下存在的天然气资源。规地质条件下存在的天然气资源。主要包括致密气、煤主要包括致密气、煤层气、页岩气、火成岩气和天然气水合物等。层气、页岩气、火成岩气和天然气水合物等。（据（据SPE）化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究2 非常规天然气是指在成藏机理、赋存状态、分布非常规天然气是指在成
3、藏机理、赋存状态、分布非常规天然气是指在成藏机理、赋存状态、分布非常规天然气是指在成藏机理、赋存状态、分布规律或勘探开发方式等方面有别于常规天然气的烃规律或勘探开发方式等方面有别于常规天然气的烃规律或勘探开发方式等方面有别于常规天然气的烃规律或勘探开发方式等方面有别于常规天然气的烃类类类类(或非烃类或非烃类或非烃类或非烃类)资源资源资源资源,主要指主要指主要指主要指页岩气、煤层气、致密砂页岩气、煤层气、致密砂页岩气、煤层气、致密砂页岩气、煤层气、致密砂岩气岩气岩气岩气和天然气水合物和天然气水合物和天然气水合物和天然气水合物等。等。等。等。重点讨论重点讨论重点讨论重点讨论页岩气、煤层气、致密砂岩
4、气页岩气、煤层气、致密砂岩气页岩气、煤层气、致密砂岩气页岩气、煤层气、致密砂岩气.具有资具有资具有资具有资源丰度低、低孔、低渗、日产量低源丰度低、低孔、低渗、日产量低源丰度低、低孔、低渗、日产量低源丰度低、低孔、低渗、日产量低“四低四低四低四低”、投产、投产、投产、投产递减快等特征，但是具有资源量大、单井生产寿命递减快等特征，但是具有资源量大、单井生产寿命递减快等特征，但是具有资源量大、单井生产寿命递减快等特征，但是具有资源量大、单井生产寿命长等特点。长等特点。长等特点。长等特点。化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究31 1、全球非常规天然气资源大、
5、全球非常规天然气资源大、全球非常规天然气资源大、全球非常规天然气资源大 世界常规天然气总资源量为世界常规天然气总资源量为世界常规天然气总资源量为世界常规天然气总资源量为436436万亿立方米，万亿立方米，万亿立方米，万亿立方米，20102010年产天然气约年产天然气约年产天然气约年产天然气约3 3万亿万亿万亿万亿立方米，储采比保持在立方米，储采比保持在立方米，储采比保持在立方米，储采比保持在6060以上以上以上以上；世界非常规天然气总资源量世界非常规天然气总资源量世界非常规天然气总资源量世界非常规天然气总资源量921921万亿方，是常规天然气万亿方，是常规天然气万亿方，是常规天然气万亿方，是常
6、规天然气2 2倍多（其中，倍多（其中，倍多（其中，倍多（其中，致密气致密气致密气致密气209.6209.6万亿方、煤层气万亿方、煤层气万亿方、煤层气万亿方、煤层气256.1256.1万亿方、页岩气万亿方、页岩气万亿方、页岩气万亿方、页岩气456456万亿方），但产量万亿方），但产量万亿方），但产量万亿方），但产量只占只占只占只占1/71/7左右；左右；左右；左右；天然气水合物资源量超过天然气水合物资源量超过天然气水合物资源量超过天然气水合物资源量超过2 2万万万万万万万万亿方，是目前化石能源资源总量亿方，是目前化石能源资源总量亿方，是目前化石能源资源总量亿方，是目前化石能源资源总量2 2倍以倍
7、以倍以倍以上。上。上。上。其中仅页岩气其中仅页岩气其中仅页岩气其中仅页岩气456456万亿方就大于万亿方就大于万亿方就大于万亿方就大于常规天然气总资源量常规天然气总资源量常规天然气总资源量常规天然气总资源量436436万亿万亿万亿万亿化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究4l致密砂岩气、煤层气、页岩气和火山岩气资源量约84.5万亿方，是常规气资源量1.5倍。中国非常规油气可采资源中国中国非常规天然气资源量大，发展前景广阔非常规天然气资源量大，发展前景广阔种类资源量备注非常规气(万亿方)致密砂岩气12主要包括鄂尔多斯和四川盆地煤层气36.8国土资源部新一
8、轮资评，2006年页岩气30.72008年火成岩气 52010年天然气水合物80主要指南海化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究52 2、非常规天然气历经百年探索，近年呈现快速发展态势、非常规天然气历经百年探索，近年呈现快速发展态势、非常规天然气历经百年探索，近年呈现快速发展态势、非常规天然气历经百年探索，近年呈现快速发展态势,非常非常非常非常规天然气发展世界瞩目规天然气发展世界瞩目规天然气发展世界瞩目规天然气发展世界瞩目l18211821年，钻第一口页岩气井；年，钻第一口页岩气井；l19211921年，钻第一口致密气井；年，钻第一口致密气井；l195
9、11951年，钻第一口煤层气井年，钻第一口煤层气井;l2020世纪世纪8080年代，致密气实现规模开发；年代，致密气实现规模开发；l2020世纪世纪9090年代中后期，煤层气快速发展；年代中后期，煤层气快速发展；l近年来，页岩气近年来，页岩气迅速发展迅速发展世界瞩目世界瞩目。l天然气水合物勘探加速天然气水合物勘探加速,各国加强基础研究各国加强基础研究.化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究6 美国非常规天然气发展历程为其典型代表美国非常规天然气发展历程为其典型代表1821182119211921第第1 1口口页岩气井页岩气井第第1 1口口致密气井致密气
10、井第第1 1口口煤层气井煤层气井致密气致密气煤层气煤层气页岩气页岩气非常规气产量，亿方非常规气产量，亿方/年年美国非常规天然气发展历程美国非常规天然气发展历程美国天然气百年发展的历史、现状及趋势美国天然气百年发展的历史、现状及趋势常规天然气常规天然气煤层气煤层气致密砂岩气致密砂岩气页岩气页岩气化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究7非常规天然气美国全球领先，他的发展历程为其典型代表。非常规天然气美国全球领先，他的发展历程为其典型代表。化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究83 3、非常规气主要特点、非常规气主要
11、特点类类 型型常规气常规气非常规气非常规气成藏特征成藏特征多为源外成藏多为源外成藏近源或源内成藏，多自生自储近源或源内成藏，多自生自储分布特征分布特征局部高度富集局部高度富集大面积分布，丰度低大面积分布，丰度低赋存方式赋存方式渗流特征渗流特征游离态，微米级空间渗游离态，微米级空间渗流流l致密气以游离态为主、微米级及以下空间渗流，致密气以游离态为主、微米级及以下空间渗流，l煤层气以吸附态为主、微米级及以下空间渗流，煤层气以吸附态为主、微米级及以下空间渗流，l页岩气两种形态并存、纳米级空间渗流；页岩气两种形态并存、纳米级空间渗流；l火成岩气以游离态为主、毫米级、微米级、纳米火成岩气以游离态为主、毫
12、米级、微米级、纳米级空间渗流，级空间渗流，l水合物为固态，纳米级空间渗流水合物为固态，纳米级空间渗流储层物性储层物性物性好，一般具自然产物性好，一般具自然产能能复杂致密，低压、复杂致密，低压、(超超)低渗、低渗、(超超)低孔低孔(隙隙)、低、低丰度丰度,一般不具自然产能一般不具自然产能开采特征开采特征压力驱动开采，单井产压力驱动开采，单井产量高量高需采用专用的系列配套技术才能有效开采需采用专用的系列配套技术才能有效开采;单井产单井产量很低量很低,递减快递减快,生产周期长生产周期长经济效益经济效益成本低，回收期短，效成本低，回收期短，效益好益好成本高，回收期长，效益差成本高，回收期长，效益差化学
13、驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究9二、页岩气有效开发技术二、页岩气有效开发技术化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究10 1.页岩气定义及基本特征页岩气定义及基本特征 页岩气是一种特殊的非常规天然气页岩气是一种特殊的非常规天然气,赋存于泥岩或页岩中，具有自生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，单井产能或低产，需要大型水力压裂和水平井技术才
14、能进行经济开采，单井生产周期长。生产周期长。基本特征：基本特征：（一）、基本情况（一）、基本情况美国四种典型页岩美国四种典型页岩自生自储自生自储游离气游离气+吸附气吸附气孔隙度孔隙度0.5-12%0.5-12%基质渗透率基质渗透率0.0001md0.0001md天然裂缝发育天然裂缝发育含气量含气量1m1m3 3/t/t页页岩岩气气化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究11 大部分是自生自储于古生界志留寒武系。大部分是自生自储于古生界志留寒武系。大部分是自生自储于古生界志留寒武系。大部分是自生自储于古生界志留寒武系。游离相态存在于裂缝、孔隙及其它储集空间
15、游离相态存在于裂缝、孔隙及其它储集空间游离相态存在于裂缝、孔隙及其它储集空间游离相态存在于裂缝、孔隙及其它储集空间;吸附状态吸附状态吸附状态吸附状态(20(2085%)85%)存在于干酪根、粘土颗粒及孔隙表面存在于干酪根、粘土颗粒及孔隙表面存在于干酪根、粘土颗粒及孔隙表面存在于干酪根、粘土颗粒及孔隙表面;极少量极少量极少量极少量以溶解状态储存于干酪根、沥青质及石油中以溶解状态储存于干酪根、沥青质及石油中以溶解状态储存于干酪根、沥青质及石油中以溶解状态储存于干酪根、沥青质及石油中.按照美国页岩气业界的划分，当页岩埋藏深度低于按照美国页岩气业界的划分，当页岩埋藏深度低于按照美国页岩气业界的划分，当
16、页岩埋藏深度低于按照美国页岩气业界的划分，当页岩埋藏深度低于1000m1000m时，称为浅层页岩气藏；埋藏深度在时，称为浅层页岩气藏；埋藏深度在时，称为浅层页岩气藏；埋藏深度在时，称为浅层页岩气藏；埋藏深度在1000m1000m4000m4000m之间为深层页岩气藏；埋藏深度超过之间为深层页岩气藏；埋藏深度超过之间为深层页岩气藏；埋藏深度超过之间为深层页岩气藏；埋藏深度超过4000m4000m，则称，则称，则称，则称为超深层页岩气藏。为超深层页岩气藏。为超深层页岩气藏。为超深层页岩气藏。化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究12岩性岩性：暗色页岩，层理
17、发育，含有硅质和钙质，较好的矿：暗色页岩，层理发育，含有硅质和钙质，较好的矿物成分是物成分是:粘土粘土较少，方解石较多，硅质多（即较少，方解石较多，硅质多（即E E值值较大），较大），最好的泥页岩储层是粘土含量较少的最好的泥页岩储层是粘土含量较少的粉砂质泥岩粉砂质泥岩；物性物性：致密，孔隙度一般低于：致密，孔隙度一般低于10%10%，渗透率一般在，渗透率一般在0.01-0.01-0.00001md0.00001md。在构造活跃地区或者上覆地层剥蚀，地层压力下。在构造活跃地区或者上覆地层剥蚀，地层压力下降的情况下降的情况下发育裂缝发育裂缝，并被钙质或泥质充填。，并被钙质或泥质充填。泥页岩储集空间
18、：泥页岩储集空间：无机孔隙、有机孔隙、微裂缝无机孔隙、有机孔隙、微裂缝化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究13u据IHS（2005年）预测，全球页岩气总资源量 456万亿方，相当于常规天然气1.4倍，主要分布在北美、中亚和中国、中东和北非等地区u2010年美国页岩气产量高达1380亿方，较2008年增长了80%.页岩气的大规模开发使美国改变了原引进5000万吨LNG的计划，改变天然气供给格局 u美国页岩气开发取得成功后，加拿大、澳大利亚、欧洲各国、中国等国家重视页岩气资源勘探开发，开展大量工作,“形成热潮”2.2.全球页岩气资源丰富，受到世界各国广泛
19、重视全球页岩气资源丰富，受到世界各国广泛重视化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究14 3 3、美国作为世界上页岩气资源勘探开发最早的、美国作为世界上页岩气资源勘探开发最早的国家，已在北美地区形成成熟的评价方法和勘探开国家，已在北美地区形成成熟的评价方法和勘探开发技术，发技术，实现了页岩气的工业开发实现了页岩气的工业开发,从理论和技术上从理论和技术上证实了页岩气资源有效开发的可能性证实了页岩气资源有效开发的可能性,因此加快页岩因此加快页岩气资源勘探开发，已成为世界主要页岩气资源大国气资源勘探开发，已成为世界主要页岩气资源大国和地区的共同而热切的愿望。和
20、地区的共同而热切的愿望。化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究15、国外成熟的、国外成熟的页岩气勘探开发技术页岩气勘探开发技术 経过近二、三十年経过近二、三十年艰苦攻关，艰苦攻关，美国率先美国率先形成页岩气的评价方形成页岩气的评价方法和法和勘勘探开发探开发系列配系列配套技术套技术，而且日趋成，而且日趋成熟，实现了页岩气的熟，实现了页岩气的工业开发。工业开发。页岩气资源评价(“甜点甜点”评价评价)技术；页岩中长段水平井钻完井技页岩中长段水平井钻完井技术；术；水平井分段压裂及体积改造水平井分段压裂及体积改造技术；技术；钻完井及压裂钻完井及压裂“工厂化作业工
21、厂化作业”化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究161 1 1 1、页岩气资源评价、页岩气资源评价、页岩气资源评价、页岩气资源评价(“甜点甜点甜点甜点甜点甜点”评价评价评价评价评价评价)技术技术技术技术 .评价评价评价评价参数参数参数参数:储层厚度储层厚度储层厚度储层厚度,埋深埋深埋深埋深,温度温度温度温度,压力压力压力压力有机碳含量有机碳含量有机碳含量有机碳含量,热演化程度热演化程度热演化程度热演化程度,总含气量总含气量总含气量总含气量页岩物性页岩物性页岩物性页岩物性页岩力学性质页岩力学性质页岩力学性质页岩力学性质硅质含量硅质含量硅质含量硅质含量%,
22、%,方解石方解石方解石方解石/白云石白云石白云石白云石%,%,粘土含量粘土含量粘土含量粘土含量%裂缝发育程度裂缝发育程度裂缝发育程度裂缝发育程度化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究17参数参数方深方深1井井安深安深1井井建建111井井河页河页1井井元坝元坝9井井美国美国厚度厚度75m90m36m25.6m7530m埋深埋深1700-1775m2450-2540m610-646m2139.4-2165.0m4035-41103000m储层温度储层温度6390992%2.54%0.71%2.56-3.67%2.543.69%2%热演化程度热演化程度0.5
23、2-1.08%2.62-2.80%1.7%1.4-3.5%总含气量总含气量3.3m/t0.67m/t4.8-6.2 m/t0.4m/t页岩力学性质页岩力学性质=0.21-0.24 E=23-31Gpa=0.31 E=26.3Gpa=0.198-0.354 E=25.49-33.20Gpa=0.30 E=25.4-31.3Gpa=0.235-0.27 E=27-33Gpa页岩物性页岩物性K-0.05md K=227nd；=6.67%K=0.3-0.58nd；=3.8-4.5%K=0.1-0.3nd；=2.4-3.6%K=1nd；=0.1%K100nd；4%硅质含量硅质含量%14.9754.016
24、3.125030方解石方解石/白云石白云石%28.8918.331-15.08，平均，平均1.9520粘土含量粘土含量%20.1524.4424.103025裂缝发育程度裂缝发育程度未见未见部分层段发育部分层段发育较发育较发育未见未见较发育较发育完全发育完全发育.中石化页岩气地球化学参数与美国同类参数对比表中石化页岩气地球化学参数与美国同类参数对比表 从对比情况分析，储层具有一定的从对比情况分析，储层具有一定的可采性可采性化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究18.页岩评价测试系列技术：页岩评价测试系列技术：页岩评价测试系列技术：页岩评价测试系列技术：
25、.页岩含气量测试技术页岩含气量测试技术页岩含气量测试技术页岩含气量测试技术 有效确定页岩储层中的气体含量，有效确定页岩储层中的气体含量，有效确定页岩储层中的气体含量，有效确定页岩储层中的气体含量，吸附含气量吸附含气量吸附含气量吸附含气量.致密岩石测试技术致密岩石测试技术致密岩石测试技术致密岩石测试技术 总孔隙度、充气孔隙度、充水孔隙度总孔隙度、充气孔隙度、充水孔隙度总孔隙度、充气孔隙度、充水孔隙度总孔隙度、充气孔隙度、充水孔隙度;含水饱和度、含气饱和度、可动含水饱和度、含气饱和度、可动含水饱和度、含气饱和度、可动含水饱和度、含气饱和度、可动流体饱和度、束缚水饱和度流体饱和度、束缚水饱和度流体饱
26、和度、束缚水饱和度流体饱和度、束缚水饱和度;扩散系数扩散系数扩散系数扩散系数;页岩基质和岩心渗透率页岩基质和岩心渗透率页岩基质和岩心渗透率页岩基质和岩心渗透率 .页岩微观孔隙表征技术页岩微观孔隙表征技术页岩微观孔隙表征技术页岩微观孔隙表征技术 用于解剖岩石内部结构，直接观察和处理解译岩石内部及表面的裂隙、用于解剖岩石内部结构，直接观察和处理解译岩石内部及表面的裂隙、用于解剖岩石内部结构，直接观察和处理解译岩石内部及表面的裂隙、用于解剖岩石内部结构，直接观察和处理解译岩石内部及表面的裂隙、裂缝、孔隙、岩石矿物组合等；裂缝、孔隙、岩石矿物组合等；裂缝、孔隙、岩石矿物组合等；裂缝、孔隙、岩石矿物组合
27、等；化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究192.2.2.2.页岩气开发技术页岩气开发技术页岩气开发技术页岩气开发技术 页岩气开发技术发展大致可分五个基本阶段页岩气开发技术发展大致可分五个基本阶段页岩气开发技术发展大致可分五个基本阶段页岩气开发技术发展大致可分五个基本阶段(以美国为例以美国为例以美国为例以美国为例)：、钻直井，进行泡沫压裂、钻直井，进行泡沫压裂、钻直井，进行泡沫压裂、钻直井，进行泡沫压裂(大液量、大排量大液量、大排量大液量、大排量大液量、大排量6.46.4方方方方/分，要加砂；传统压裂分，要加砂；传统压裂分，要加砂；传统压裂分，要加砂；
28、传统压裂液液液液)、钻直井，大型水力压裂技术、钻直井，大型水力压裂技术、钻直井，大型水力压裂技术、钻直井，大型水力压裂技术(大液量、大排量大液量、大排量大液量、大排量大液量、大排量6.46.4方方方方/分，要加砂分，要加砂分，要加砂分，要加砂2929；传统压裂液传统压裂液传统压裂液传统压裂液)、钻直井，清水压裂或清水加砂压裂、钻直井，清水压裂或清水加砂压裂、钻直井，清水压裂或清水加砂压裂、钻直井，清水压裂或清水加砂压裂(加沙加沙加沙加沙2.66-4.82.66-4.8)可比凝胶压裂节约可比凝胶压裂节约可比凝胶压裂节约可比凝胶压裂节约成本成本成本成本50%50%60%60%，从，从，从，从199
29、81998年至今一直是垂直井的压裂方式。年至今一直是垂直井的压裂方式。年至今一直是垂直井的压裂方式。年至今一直是垂直井的压裂方式。、19971997年，最初由凝胶压裂的井在能量衰竭后，用清水进行二次压裂，可年，最初由凝胶压裂的井在能量衰竭后，用清水进行二次压裂，可年，最初由凝胶压裂的井在能量衰竭后，用清水进行二次压裂，可年，最初由凝胶压裂的井在能量衰竭后，用清水进行二次压裂，可采储量增加了采储量增加了采储量增加了采储量增加了60%60%。二次压裂技术至。二次压裂技术至。二次压裂技术至。二次压裂技术至20062006年仍较为常见。年仍较为常见。年仍较为常见。年仍较为常见。、钻水平井，水平段长、钻
30、水平井，水平段长、钻水平井，水平段长、钻水平井，水平段长304.8304.81066.8m1066.8m，分段清水和砂进行压裂。，分段清水和砂进行压裂。，分段清水和砂进行压裂。，分段清水和砂进行压裂。此技术此技术此技术此技术开始于开始于开始于开始于20032003年。年。年。年。20062006年年年年“同步压裂同步压裂同步压裂同步压裂”技术产生。技术产生。技术产生。技术产生。化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究20最终形成最终形成最终形成最终形成:长水平段长水平段长水平段长水平段（304.8304.8304.8304.81066.8m1066.8m
31、1066.8m1066.8m）;分多段分多段分多段分多段;大液量大液量大液量大液量7500-220007500-220007500-220007500-22000方方方方(一般一般一般一般11000m311000m311000m311000m3最为常见最为常见最为常见最为常见)、大排大排大排大排量量量量8-168-168-168-16方方方方/分，分，分，分，加砂加砂加砂加砂180450180450180450180450顿顿顿顿(2.20(2.20(2.20(2.20-2.24-2.24-2.24-2.24)；非传统压裂液非传统压裂液非传统压裂液非传统压裂液滑溜水滑溜水滑溜水滑溜水,体积改造
32、压裂体积改造压裂体积改造压裂体积改造压裂系列配套技术系列配套技术系列配套技术系列配套技术.化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究213.3.水平井钻井、完井技术水平井钻井、完井技术水平井钻井、完井技术水平井钻井、完井技术 .长段水平井钻井技术长段水平井钻井技术长段水平井钻井技术长段水平井钻井技术 对于低渗、低压、低丰度储层要提高单井产量及提高采收率必须采用对于低渗、低压、低丰度储层要提高单井产量及提高采收率必须采用对于低渗、低压、低丰度储层要提高单井产量及提高采收率必须采用对于低渗、低压、低丰度储层要提高单井产量及提高采收率必须采用MRCMRC技技技技
33、术。因此应采用长段水平井以增大储层泄气面术。因此应采用长段水平井以增大储层泄气面术。因此应采用长段水平井以增大储层泄气面术。因此应采用长段水平井以增大储层泄气面(体体体体)积积积积(远不够远不够远不够远不够)；以水平井为基础；以水平井为基础；以水平井为基础；以水平井为基础分分分分多多多多段压裂以达到极大的增大储层泄气面段压裂以达到极大的增大储层泄气面段压裂以达到极大的增大储层泄气面段压裂以达到极大的增大储层泄气面(体体体体)积的目的积的目的积的目的积的目的(实现体积改造的实现体积改造的实现体积改造的实现体积改造的“平台平台平台平台”)。化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提
34、高石油采收率的基础研究22 .水平段的长度依页告类型不同而异，例水平段的长度依页告类型不同而异，例水平段的长度依页告类型不同而异，例水平段的长度依页告类型不同而异，例BarnettBarnett页岩气开发水平井水平段长页岩气开发水平井水平段长页岩气开发水平井水平段长页岩气开发水平井水平段长一般在一般在一般在一般在304.8304.81066.8m1066.8m；HaynesvilleHaynesville页岩气开发水平段长页岩气开发水平段长页岩气开发水平段长页岩气开发水平段长1219m;Woodford1219m;Woodford地区长地区长地区长地区长水平段长接近水平段长接近水平段长接近水平
35、段长接近1500m1500m .水平井技术水平井技术水平井技术水平井技术:.布井方位必须在页岩中垂直最大主应力方向布井方位必须在页岩中垂直最大主应力方向布井方位必须在页岩中垂直最大主应力方向布井方位必须在页岩中垂直最大主应力方向(坍塌应力大坍塌应力大坍塌应力大坍塌应力大).一般采用一般采用一般采用一般采用MWDMWD和随钻自然伽马进行地质导向钻井和随钻自然伽马进行地质导向钻井和随钻自然伽马进行地质导向钻井和随钻自然伽马进行地质导向钻井 .保证井壁稳定保证井壁稳定保证井壁稳定保证井壁稳定(难点难点难点难点:低成本保证页岩中长段水平井眼井壁稳定低成本保证页岩中长段水平井眼井壁稳定低成本保证页岩中长
36、段水平井眼井壁稳定低成本保证页岩中长段水平井眼井壁稳定)：.在多数的页岩气开发水平井中使用的是油基泥浆在多数的页岩气开发水平井中使用的是油基泥浆在多数的页岩气开发水平井中使用的是油基泥浆在多数的页岩气开发水平井中使用的是油基泥浆 .雪弗龙公司开发了硅酸钾基钻井液体系雪弗龙公司开发了硅酸钾基钻井液体系雪弗龙公司开发了硅酸钾基钻井液体系雪弗龙公司开发了硅酸钾基钻井液体系 .贝克休斯开发了专用于页岩的贝克休斯开发了专用于页岩的贝克休斯开发了专用于页岩的贝克休斯开发了专用于页岩的performaxperformax水基钻井液体系水基钻井液体系水基钻井液体系水基钻井液体系 .当井壁稳定不突出的时候，可以
37、使用低固相不分散钻井液体系当井壁稳定不突出的时候，可以使用低固相不分散钻井液体系当井壁稳定不突出的时候，可以使用低固相不分散钻井液体系当井壁稳定不突出的时候，可以使用低固相不分散钻井液体系化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究23.完井方式完井方式完井方式完井方式 裸眼完井裸眼完井裸眼完井裸眼完井 筛管完井筛管完井筛管完井筛管完井 套管完井（套管完井（套管完井（套管完井（目前目前目前目前80%80%北美页岩气井完井方式）北美页岩气井完井方式）北美页岩气井完井方式）北美页岩气井完井方式）“分段多簇分段多簇分段多簇分段多簇”射孔射孔射孔射孔(分段压裂分段压
38、裂分段压裂分段压裂,体积改造技术需要体积改造技术需要体积改造技术需要体积改造技术需要体积改造技术需要体积改造技术需要)技术技术技术技术:.分段多簇射孔基本特点分段多簇射孔基本特点分段多簇射孔基本特点分段多簇射孔基本特点 一次装弹一次装弹一次装弹一次装弹+电缆传输电缆传输电缆传输电缆传输+液体输送液体输送液体输送液体输送+桥塞脱离桥塞脱离桥塞脱离桥塞脱离+分级引爆分级引爆分级引爆分级引爆 .分段多簇射孔核心技术分段多簇射孔核心技术分段多簇射孔核心技术分段多簇射孔核心技术 桥塞以及射孔枪定位技术桥塞以及射孔枪定位技术桥塞以及射孔枪定位技术桥塞以及射孔枪定位技术 桥塞与射孔枪分离技术桥塞与射孔枪分离
39、技术桥塞与射孔枪分离技术桥塞与射孔枪分离技术 分级引爆技术分级引爆技术分级引爆技术分级引爆技术 化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究244.4.4.水平井分段压裂及体积改造技术水平井分段压裂及体积改造技术水平井分段压裂及体积改造技术 水平井分段压裂的段数越多，页岩气单井产量越高水平井分段压裂的段数越多，页岩气单井产量越高.随着分段压裂技术的不断成熟，页岩气压裂段数还在不断随着分段压裂技术的不断成熟，页岩气压裂段数还在不断增加增加,例如例如:5-1/25-1/2套管完井，水平段套管完井，水平段137213722134m2134m，压裂压裂10-2410
40、-24段段，段间距约为，段间距约为90m90m，每段使用，每段使用2067m32067m3滑溜水，滑溜水，175t175t支支撑剂撑剂 包括包括包括包括:水平井多段分簇水平井多段分簇水平井多段分簇水平井多段分簇体积体积体积改造技术改造技术改造技术改造技术 水平井多井同步水平井多井同步水平井多井同步水平井多井同步体积体积体积压裂技术压裂技术压裂技术压裂技术化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究25 已成为体积改造中的技术关键已成为体积改造中的技术关键已成为体积改造中的技术关键已成为体积改造中的技术关键:转变理念转变理念转变理念转变理念:压裂主要是沟通裂缝
41、及扩大泄气面积，以控制压裂主要是沟通裂缝及扩大泄气面积，以控制压裂主要是沟通裂缝及扩大泄气面积，以控制压裂主要是沟通裂缝及扩大泄气面积，以控制缝长、缝宽、缝高和增加裂缝导流能力为目标缝长、缝宽、缝高和增加裂缝导流能力为目标缝长、缝宽、缝高和增加裂缝导流能力为目标缝长、缝宽、缝高和增加裂缝导流能力为目标，转变为在，转变为在，转变为在，转变为在水平井筒周围储层形成一定水平井筒周围储层形成一定水平井筒周围储层形成一定水平井筒周围储层形成一定”密度的裂缝网络密度的裂缝网络密度的裂缝网络密度的裂缝网络”从而增加单从而增加单从而增加单从而增加单井产量为目的。井产量为目的。井产量为目的。井产量为目的。水平井
42、分段压裂，水平井分段压裂，形成一定密度的裂缝网络形成一定密度的裂缝网络 化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究26 .页岩气水平井体积改造关键技术之一：页岩气水平井体积改造关键技术之一：页岩气水平井体积改造关键技术之一：页岩气水平井体积改造关键技术之一：“分段多簇分段多簇分段多簇分段多簇”射孔射孔射孔射孔(套管完井套管完井套管完井套管完井)常规水平井分段压裂：采用单段射孔，单段压裂模式常规水平井分段压裂：采用单段射孔，单段压裂模式常规水平井分段压裂：采用单段射孔，单段压裂模式常规水平井分段压裂：采用单段射孔，单段压裂模式 体积改造：优化段间距，采用体积
43、改造：优化段间距，采用体积改造：优化段间距，采用体积改造：优化段间距，采用“分段多簇分段多簇分段多簇分段多簇”射孔，射孔，射孔，射孔，多段一起压裂模式，多段一起压裂模式，多段一起压裂模式，多段一起压裂模式，利用缝间干扰，促使裂缝转向，利用缝间干扰，促使裂缝转向，利用缝间干扰，促使裂缝转向，利用缝间干扰，促使裂缝转向，产生复杂缝网产生复杂缝网产生复杂缝网产生复杂缝网化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究27 .页岩气水平井体积改造关键技术之二：页岩气水平井体积改造关键技术之二：页岩气水平井体积改造关键技术之二：页岩气水平井体积改造关键技术之二：水平井分段
44、压裂技术水平井分段压裂技术水平井分段压裂技术 .快速可钻式桥塞工具快速可钻式桥塞工具快速可钻式桥塞工具快速可钻式桥塞工具 下入方式下入方式下入方式下入方式:(:(连续连续连续连续)油管油管油管油管-水力爬行器水力爬行器水力爬行器水力爬行器-水力泵入水力泵入水力泵入水力泵入 技术特点技术特点技术特点技术特点 节省钻时（同时射孔及座封压裂桥塞）节省钻时（同时射孔及座封压裂桥塞）节省钻时（同时射孔及座封压裂桥塞）节省钻时（同时射孔及座封压裂桥塞）易钻，易排出（易钻，易排出（易钻，易排出（易钻，易排出（35min4h4h）适用范围：套管压裂（适用范围：套管压裂（适用范围：套管压裂（适用范围：套管压裂（
45、3.5/4.5/5.5/7)3.5/4.5/5.5/7).关键技术关键技术关键技术关键技术 快速可钻式桥塞材料快速可钻式桥塞材料快速可钻式桥塞材料快速可钻式桥塞材料 桥塞送入及座封技术桥塞送入及座封技术桥塞送入及座封技术桥塞送入及座封技术 桥塞与射孔枪分离技术桥塞与射孔枪分离技术桥塞与射孔枪分离技术桥塞与射孔枪分离技术化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究28.体积改造关键技术之三：大型滑溜水压裂技术体积改造关键技术之三：大型滑溜水压裂技术体积改造关键技术之三：大型滑溜水压裂技术体积改造关键技术之三：大型滑溜水压裂技术大液量、大排量、小粒径、低砂比大液
46、量、大排量、小粒径、低砂比大液量、大排量、小粒径、低砂比大液量、大排量、小粒径、低砂比 水平井分多段压裂主要技术参数水平井分多段压裂主要技术参数水平井分多段压裂主要技术参数水平井分多段压裂主要技术参数 水平井段长水平井段长水平井段长水平井段长1000-1500m1000-1500m 一般分一般分一般分一般分8-158-15段，每段分段，每段分段，每段分段，每段分4 46 6簇簇簇簇 排量排量排量排量10m3/min10m3/min以上以上以上以上 平均砂比平均砂比平均砂比平均砂比3-5%3-5%每段压裂液量每段压裂液量每段压裂液量每段压裂液量1000-1500m3(1000022500m3)1
47、000-1500m3(1000022500m3)每段支撑剂量每段支撑剂量每段支撑剂量每段支撑剂量2%-5%2%-5%滑溜水滑溜水滑溜水滑溜水+线性胶线性胶线性胶线性胶 40/70 40/70 支撑剂为主体支撑剂为主体支撑剂为主体支撑剂为主体化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究29.体积改造关键技术之四体积改造关键技术之四体积改造关键技术之四体积改造关键技术之四(2(2口水平井同步压裂技术口水平井同步压裂技术口水平井同步压裂技术口水平井同步压裂技术)：促使水力裂缝扩展过程中相互作用相互影响，以产生更复促使水力裂缝扩展过程中相互作用相互影响，以产生更复促
48、使水力裂缝扩展过程中相互作用相互影响，以产生更复促使水力裂缝扩展过程中相互作用相互影响，以产生更复杂的缝网，增加改造体积，更好现实体积改造。杂的缝网，增加改造体积，更好现实体积改造。杂的缝网，增加改造体积，更好现实体积改造。杂的缝网，增加改造体积，更好现实体积改造。化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究30实施方法：实施方法：实施方法：实施方法：同步压裂同步压裂同步压裂同步压裂22口井口井口井口井2 2套车组同时压裂套车组同时压裂套车组同时压裂套车组同时压裂 交叉式压裂交叉式压裂交叉式压裂交叉式压裂22口井，口井，口井，口井，1 1套车组、配合射孔等作
49、业，套车组、配合射孔等作业，套车组、配合射孔等作业，套车组、配合射孔等作业，交互施工、逐段压裂交互施工、逐段压裂交互施工、逐段压裂交互施工、逐段压裂应用效果：应用效果：应用效果：应用效果：提高初始产量和最终采收率提高初始产量和最终采收率提高初始产量和最终采收率提高初始产量和最终采收率 减少作业时间、设备动迁次数，降低施工成本减少作业时间、设备动迁次数，降低施工成本减少作业时间、设备动迁次数，降低施工成本减少作业时间、设备动迁次数，降低施工成本 平均产量比单独压裂可类比井提高平均产量比单独压裂可类比井提高平均产量比单独压裂可类比井提高平均产量比单独压裂可类比井提高21-55%21-55%化学驱和
50、微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究315.“5.“工厂化工厂化工厂化工厂化”作业作业作业作业:低成本战略是体积改造实现有效开发的技术关键低成本战略是体积改造实现有效开发的技术关键低成本战略是体积改造实现有效开发的技术关键低成本战略是体积改造实现有效开发的技术关键,美国四美国四美国四美国四大页岩气藏大页岩气藏大页岩气藏大页岩气藏（BarnettBarnett、HaynesvilleHaynesville、FayettevilleFayetteville、MarcellusMarcellus）的单井的单井的单井的单井费用构成中，费用构成中，费用构成中，费用构成