06-北美页岩油气开发关键技术(NXPowerLite)

北美页岩气开发关键技术2012中国克拉玛依国际非常规油气论坛2012年9月12-13日吕晓光C&CReservoirs页岩油/气主要分布于14个区带页岩气藏有效开发的四项关键技术气藏表征识别“甜点区”长水平段水平井分段清水压裂微地震监测同井场钻井有效压裂液水资源管理气藏表征识别“甜点区”综合应用地震、地质、地球化学和岩石物理多学科方法更强调地球化学和地质力学的应用要图件：构造图、地层剖面图、厚度等值图、含气量等值图、TOC等值图、热成熟度（Ro)等值图、孔隙度等值图地震/微地震地质地球化学地质力学岩石物理构造特征资料汇总岩芯测试、评价杨氏模量、泊松比、硬度指标地层对比目标页岩发育：埋深、侧向变化、水层、岩溶、隔层页岩气层段垂向、侧向分布变化及埋深孔隙度、裂缝发育及展布页岩气含气层段泊松比、杨氏模量、地应力特征构造图编制地震解释设计试验井和监测井，指导钻井并获取资料获取裸眼测井信息取芯、沉积环境、沉积相建立地质模型含烃潜力分析：TOC、Ro、自由气和吸附气含量、干酪根类型页岩油/气层识别储层流体识别岩性和流体定义岩石性质表征页岩油/气层识别压裂液优化确定岩石脆性指标确定支撑剂确定渗透率、孔隙度压裂液的配伍性，渗透率可恢复性测试页岩测井评价岩芯校正应用声波测井确定力学性质可压裂性计算并经岩芯校验页岩油/气层识别补偿自然伽马能谱、元素捕获能谱测井识别岩性，岩芯分析、XRD校验地质储量计算类比分析储量估算TOC、含气量计算，岩芯测试校验页岩气表征流程（据Chong等2010修改）有效厚度：30m适中的孔隙度：6-12%足够的热成熟度（Ro）：1.4%Ro3%总有机碳（TOC）:2-5%含气量：3m3/t脆性矿物含量（石英、长石、碳酸盐）：50%断层、喀斯特地层不发育天然裂缝发育适中已开发页岩气藏的油藏管理经验，甜点区：气藏表征识别“甜点区”页岩气藏气藏表征应用为开发方案提供依据识别钻井有利区确定地质灾害因素降低钻井、完井风险优化增产措施气藏表征识别“甜点区”McDaniel,2010如果按等分水平段压裂，压裂段1，2无效，压裂段9导致水层突进1-2压裂段9压裂段气藏表征识别“甜点区”应用3-D地震识别断层和喀斯特地层气藏表征识别“甜点区”页岩气藏有效开发的四项关键技术气藏表征识别“甜点区”长水平段水平井分段清水压裂微地震监测同井场钻井有效压裂液水资源管理长水平段水平井Barnett2003年大规模应用水平井，页岩气产量大幅度上升2010年水平井9757口，为总井数的66%，日产气量达到1.4×108m3C&CReservoirs,2011初期日产4-20×104m3，是直井的3-8倍单井可采储量0.2-1.5×108m3,是直井的4-14倍长水平段水平井页岩气气藏巴耐特(Barnett)费耶特维耳(Fayetteville)亨耐斯维尔（Haynesville）(Marcellus)芜德福地(Woodford)EagerFord盆地/州FortWorth/德克萨斯Arkoma/阿肯色NorthLouisianaSalt/德克萨斯-路易斯安娜Appalacachian/俄亥俄Arkoma/俄克拉荷马Maverick/德克萨斯水平段长度/m1200初期：762目前：1219900-1220900760-1220最长30481220-1530水平井压裂方式分段清水初期：交联凝胶目前：分段清水分阶段清水分阶段清水分阶段清水分阶段清水压裂段数初期：4-6目前：8-12128-126-125-910-24水平井初产量/104m34.3-201.4-14平均8.514-7011.6-19.87.7-23.514.2水平井/直井产量比5-73.7-583-45.5-水平井单井可采储量/104m33400-206711700-849512740-2407012460849015570长水平段水平井页岩气藏有效开发的四项关键技术气藏表征识别“甜点区”长水平段水平井分段清水压裂微地震监测同井场钻井有效压裂液水资源管理分段清水压裂压裂段数初期一般4-6段目前达到10-12段最大达到24段每段压裂的长度由2002年的900-1200m到目前的80-120m清水压裂（SlickWaterFracturing)利用含有减阻剂、黏土稳定剂和必要的表面活性剂的水为压裂液，以这种压裂液作为前置液来提供支撑剂输送少量砂支撑剂的应用费用节省了35%避免了凝胶压裂液产生的储层伤害降低压裂液粘度，更多压裂液进入微裂缝，扩大扩散通道有利于体积改造，通过分段多簇射孔形成次生裂缝和裂缝网络产气量更高并增加可采储量分段清水压裂清水压裂（同井重复压裂）凝胶压裂月天然气产量/百万立方英尺天（CIPOLLA，2009）先采用聚合物凝胶压裂，后期用清水重复压裂投产初期泡沫压裂：累产217MMCF后凝胶重复压裂:累产23MMCF18年后清水压裂:累产1032MMCFBARANETT页岩(GeorgeE,2010)清水压裂（SlickWaterFracturing)分段清水压裂页岩气藏有效开发的四项关键技术气藏表征识别“甜点区”长水平段水平井分段清水压裂微地震监测同井场钻井有效压裂液水资源管理微地震监测技术在气藏管理中的应用最大主应力方位与裂缝连通的储层体积裂缝网络的规模等实时提供估算波及体积优化水平井方位评价分段压裂效果预测分段压裂产量贡献率优化射孔及压裂段、避免地质灾害层指导再完井增产措施微地震监测技术在气藏管理中的应用根据微地震事件确定最大主应力方向，新井水平井通常平行或以大角度交于最大主应力，以获得最佳的分段压裂效果水平井平行于最大水平主应力方向水平井平行于最小水平主应力方向优化水平井方位微地震监测技术在气藏管理中的应用预测分段压裂产量贡献率改造的储层体积（Inamdar等，2010）6个月产气量/百万立方英尺(Mayerhofer,2006)（Chong等，2010）优化射孔及压裂段、避免地质灾害层微地震监测技术在气藏管理中的应用Banett页岩水平井地质灾害层第一段压裂微地震监测平面视图地质灾害层地质灾害层第一段压裂微地震监测三维视图地质灾害层第二段压裂微地震监测平面视图地质灾害层第一段压裂微地震监测三维视图地质灾害层微地震监测技术在气藏管理中的应用监测再完井增产措施Banett页岩平行最小水平主应力水平井，初始投产单段压裂及微地震监测结果投产4.5年后分两段重复压裂两段重复压裂水平段微地震事件数重复压裂段1重复压裂段2两段重复压裂后的产量变化（WATER等，2009）标准化产量生产天数标准化累计产量页岩气藏有效开发的四项关键技术气藏表征识别“甜点区”长水平段水平井分段清水压裂微地震监测同井场钻井有效压裂液水资源管理同井场钻井及有效的压裂液水资源管理页岩气开发井位分布于不同的私人土地上或恶劣条件下的原始森林同井场钻井及有效的压裂液水资源管理同井场多井水平井钻井同一井场通常钻6-8口水平井减少总的井场数量易于连接交通路线、传输管线和生产设施提高整体经济效益减少对生物栖息、公众和环境的影响同井场钻井及有效的压裂液水资源管理(HornRiver页岩气开发概念模型，Pflug,2009)双层水平井开发上层段页岩厚度320ft中间60ft碳酸岩盐下层段：150ft28口水平井/井场地质储量：400BCF(112×108m3)/井场驱替面积：~7km2可采储量：150BCF(42×108m3)/井场单井可采储量：5.4BCF采收率：37.5%水平段长度5400ft水平井间距：820ft1mi2=2.6km2同井场钻井及有效的压裂液水资源管理页岩气水平井平均单井钻井和压裂过程需1.2×104m3水压裂液水资源管理3“R”政策：Reduce,Re-use,Recycle下表层套管/高质量的固井确保钻井、压裂和产出液不会渗入地表水层中对易于造成套管损害渗透的地层做风险性评估用有衬底的储水池存储钻井或压裂所需的水源压裂后反排液采用地下回注、处理后排放或处理后循环使用三种处理方式谢谢!