页岩气简介.

页岩气简介油气成藏理论页岩气，是从页岩层中开采出来的天然气，是一种重要的非常规天然气资源。页岩气的形成和富集有着自身独特的特点，往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中。较常规天然气相比，页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点，大部分产气页岩分布范围广、厚度大，且普遍含气，这使得页岩气井能够长期地以稳定的速率产气（baidu.com）美国是世界上最早发现、研究、勘探和开发页岩气的国家。1821年，美国第一口商业页岩气井（也是全球第一口商业性页岩气井）诞生。Mitchell能源公司在美国东部纽约州Chautauqua县泥盆系Perrysbury组Durdirk页岩中钻探，在井深21米处，从8米厚的页岩裂缝中产出天然气。美国的页岩主要发育在20个州21个大小不等的盆地里。据最近的估算，美国页岩气资源量为42万亿立方米~52.6万亿立方米，美国的页岩气开发取得巨大成功，扭转了美国天然气一直以来进口的局面。据美国地质调查局（USGS）最新的统计，其资源量约0.74万亿立方米，产量在2005年已经超过美国页岩气产量的一半，现在所占比例更高其中，Barnett页岩是当前美国页岩气开发的主力层位，也是目前各国页岩气勘探开发学习的样本，随着页岩气产量迅速提高，国际能源署预计，到2015年美国将超越俄罗斯成为全球最大天然气生产国。美国能源当局则预测说，页岩气将取代煤炭而成为仅次于石油的美国第二大能源资源，而且可能改变美国能源生产格局加拿大是继美国之后世界上第二个对页岩气进行勘探开发的国家，页岩气生产也已有数十年的历史对于页岩气的研究并不是现在才开始的，我国在上世纪八十年代也有了对其的专著。但是并没有实际的开发，而随着以美、加为首的页岩气持续开发我国也终于重视起来。2011年12月，国务院批准页岩气为新发现矿种，至此，我国的独立矿种增加到172种2011年6月27日，国土资源部举办中国首轮油气探矿权公开招标，中石油、中石化、延长石油以及中联煤层气、河南煤层气等公司受邀投标。首轮招标出让的页岩气探矿权区块共计四个，面积共约1.1万平方公里2012年9月10日,国土资源部在官方网站发布公告，面向社会各类投资主体公开招标出让页岩气探矿权.本次招标共推出20个区块，总面积为20002km2，分布在重庆、贵州、湖北、湖南、江西、浙江、安徽、河南8个省（市）。根据公告，凡在中华人民共和国境内注册，注册资本金在人民币3亿元以上，具有石油天然气或气体矿产勘查资质、或与已具有资质的企事业单位建立合作关系的内资企业和中方控股的中外合资企业，均可投标我国页岩气可采资源量约为26×1012m3，接近常规天然气资源储量，资源价值、社会价值巨大。一、国内技术现状国内外页岩气钻井现状分析我国三种天然气资源对比图我国页岩气开发还处于探索阶段，仅四川、松辽、伊通盆地有几口井开始试气，初产在1000立方米左右；目前国内页岩气藏开发还存在单井产量低，生产周期长，产量递减快，资金回收慢等问题，阻碍了页岩气藏工业化开发步伐！稠油，油砂，油页岩，致密砂岩油层页岩油气：特指赋存于页岩中的非常规油气，页岩气是位于暗色泥页岩以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气聚集。煤层气，页岩气，致密砂岩，生物气，甲烷水合物非常规油气页岩气是一种特殊的非常规天然气。是赋存于泥岩或页岩中的天然气，具有自生自储、无气水界面、大面积连续成藏、低孔、低渗、无天然裂缝等特征，一般无自然产能或低产。页岩气资源储量丰富，但开发难度大。随着常规天然气的衰竭以及油气价格的上涨，以及开发技术的进步，页岩气已逐渐成为开发的热点。常规资源非常规资源重油、油砂、页岩油、页岩气、煤层气、致密砂岩气、盆地中心气等需要新技术天然气水合物与其它更低品位资源截止线是变化的（基于油气价格的变化）常规油气资源（易开发的只占小部分）目前逐渐衰竭非常规油气资源（大部分储量开发较困难）（日益成为开发热点）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%。分析估计到2011年底多数的储量增长（50%到60%）将来自非常规的页岩气。四个新的页岩气（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资源量大约30万亿方。1.页岩气藏的特点1）页岩气资源丰富二、页岩气勘探开发技术页岩气储层物性差，低孔低渗，孔隙度约为4%-6%,基质渗透率小于0.001×10-3μm2。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19页）页岩气藏物性差，需改造1.页岩气藏的特点二、页岩气勘探开发技术010002000300040000200400600800100012000.01.02.03.04.0天数平均产量,MCFD0.0水平井/直井产量比水平井平均产量直井平均产量比率水平井是目前主要的页岩气藏生产形式。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1.页岩气藏的特点二、页岩气勘探开发技术0306019501960197019801990MillionCubicFeetkentucky东部泥盆系页岩气产量递减曲线，xx井26年累计产量1333×104m34）产量递减先快后慢，生产周期长1.页岩气藏的特点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65%）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2-3万方预测页岩气田开采寿命可达30～50年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：40%的井初期裸眼测试时无天然气55%井初始无阻流量没有工业产能直井压裂平均产量达0.8万方/d左右水平井压裂平均产量可达10万方/d以上，最高达30万方/d二、页岩气勘探开发技术1)有效页岩的厚度2)页岩的有机质丰度3)页岩的热演化程度4)页岩的矿物组成5)页岩的含气量6)页岩的孔隙度7)页岩的渗透性8)构造格局北美地区页岩气评价包含16个参数，内容全面。1）页岩气有利目标区优选技术9)沉积、构造演化史10)页岩横向连续性11)3D地震资料情况12)地层压力特征13)压裂用水14)输气管网15)井场情况与地貌环境16)污水处理与环保2.选区评价技术二、页岩气勘探开发技术测井和岩心分析是页岩气储层评价的两种主要手段。2.选区评价技术2）页岩气储层评价测井：数据主要包括ECS、GR、成像测井、声波测井等；从CHEVRON（雪佛龙）、HARDING-SHELTON（哈丁-歇尔顿)、BP等公司的资料看，页岩气的测井技术与常规测井无异，但对于页岩参数的确定，在勘探阶段需要通过岩心资料的分析标定、ECS测井获得。通过对已知页岩气藏总有机碳含量、成熟度、含气性等地球化学参数与测井资料标定建立气藏评价方法的研究，在新井或新层评价时可通过测井模型确定各项参数。二、页岩气勘探开发技术2.选区评价技术2）页岩气储层评价岩心分析：确定孔隙度、储层渗透率、泥岩的组分、流体及储层的敏感性，并分析测试TOC和吸附等温曲线。Bp通过参数井的系统取心，在“相控页岩分布”的思路指导下，对岩心的层序和沉积细致描述，研究页岩的沉积特征，编制不同层系页岩沉积相平、剖面图。Arkoma盆地的伍德福德页岩的系统岩心分析表明，页岩气分布在碎屑岩和碳酸盐岩构成的旋回沉积的富含有机质页岩段中，该段TOC、Ro指标与页岩气产出有极为密切的关系。国内对页岩的岩心分析与国外比还存在较大的差距，特别是试验设备与试验方法方面。二、页岩气勘探开发技术BP公司工作的Arkoma盆地伍德福德页岩气藏,页岩厚度大于50米、TOC大于2%、Ro1.3—1.8%、钙质含量大于20%，由于富含钙质脆性矿物，通过压裂取得了很好的勘探开发效果。由此认识到除硅质含量越高，页岩脆性越大，有利于后期的压裂改造形成裂缝外，只要富含脆性矿物的优质烃源岩均是有利的勘探开发目标。3）富含脆性矿物的优质烃源岩均是有利的勘探开发目标2.选区评价技术二、页岩气勘探开发技术4)Ro是热成因页岩气成藏的主控因素。Ro介于1.1%～3%的范围是热成因型页岩气藏的有利分布区。在北美俄克拉荷马东南的阿科马盆地Ro达到4.89%，Woodford页岩中也发现了页岩气藏，改变了以往对页岩Ro上限小于3%的观点,但Ro过高会导致页岩气藏中的二氧化碳含量增高。2.选区评价技术二、页岩气勘探开发技术3.地震资料的应用美国几个页岩气田都位于常规油气勘探程度较高的地区，常规油气勘探地震资料用来解释页岩层段的断层和顶底板。二、页岩气勘探开发技术4.页岩气水平井钻井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取向最大应力方向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。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。二、页岩气勘探开发技术2)丛式钻井可采用底部滑动井架钻丛式井组。每井组3～8口单支水平井，水平井段间距300-400m左右。4.页岩气水平井钻井二、页岩气勘探开发技术—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)井身结构4.页岩气水平井钻井二、页岩气勘探开发技术直井段（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。防止粘土膨胀；提高井眼稳定性；预防钻井液漏失；提高钻速。4)钻井液体系4.页岩气水平井钻井二、页岩气勘探开发技术1）页岩压裂工艺优化的内容井筒适应性分析射孔井段选择地应力场分析压裂液优化支撑剂选择施工规模优化测井数据分析及经验总结；5-1/2”套管大排量压裂，降摩阻闭合压力，施工方案优化；闭合压力，施工方案优化；淡水、砂，0.5%以下添加剂；高强度、密度小，沉降速度小；目前是经验总结的结果；5.页岩气水平井压裂技术二、页岩气勘探开发技术主要是根据产量与经济效益总结中得出规律的。裂缝半长400m。水平井分段每段长100－130m左右。压裂规模优化因此，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2000方。5.页岩气水平井压裂技术1）页岩压裂工艺优化二、页岩气勘探开发技术2）页岩气水平井单井分段多级压裂工艺流程5.页岩气水平井压裂技术分段多级压裂：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。二、页岩气勘探开发技术一般页岩水平段长1300m，每个压裂段100-130m，每段射３－４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。(1)射孔优化趋势：水平井分段数在增加，但每段的射孔数目在下降；3）页岩气水平井压裂配套技术5.页岩气水平井压裂技术二、页岩气勘探开发技术第一阶段TCP射孔，套管压裂，座封压裂桥塞和射孔一趟电缆完成，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。(2)易钻桥塞(FastDrillPlug)3）页岩气水平井压裂配套技术5.页岩气水平井压裂技术电缆射孔枪投送筒可钻桥塞套管压裂关键技术之一，工具是贝克公司生产，需要技术引进。现在我们江汉油田正在技术攻关。二、页岩气勘探开发技术(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5