页岩气钻采技术综述
1前言
页岩气是从页岩层中开采出来的，主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中，以吸附或游离状态存在于泥岩、高碳泥岩、页岩及粉砂质岩类夹层中的天然气聚集。近年来由于天然气供需关系、价格上涨、开采技术进步等因素的影响，页岩气的开采已成为全球资源开发的一个热点。
2开采特点
页岩气产自渗透率极低的沉积岩中，大部分产气页岩分布范围广、厚度大，且普遍含气，使得页岩气井能够长期地稳定产气。一般情况下，页岩气开采具有3个特点：
①生产能力低或无自然生产能力。由于页岩气储集层通常呈低孔、低渗透率，气流阻力比常规天然气大，难以开采，因此所有的井都需要实施储层压裂改造才能开采出来。目前，在页岩气井中实施2次以上增产措施的尝试已在美国实现了。
②井的寿命和生产周期长。页岩气在泥页岩地层中主要以游离态和吸附态存在。游离气渗流速度快，初期产量较高，但产量下降快；相反，吸附气解析、扩散速度慢，产量相对较低，但属于页岩气稳产期，进入该时期后产量递减速度慢，使得生产周
期变长，一般页岩气井生产寿命可达30~50年[1]。
③采收率变化较大，并且低于常规天然气采收率。根据埋藏深度、地层压力、有机质含量和吸附气量等，不同页岩气藏的采收率不同(见图1)[1]。而且相关数据还表明，页岩气采收率通常低于常规天然气采收率，常规天然气采收率可达60%以上，而页岩气仅为5%～60%。
页岩气钻采技术综述
张卫东1，郭敏1，杨延辉
2
(1.中国石油大学(华东)石油工程学院，山东东营257061；2.中国石油华北油田勘探开发研究院，河北任丘062552)
摘要
页岩气开采已成为全球资源开发的一个热点。页岩气储集层通常呈低孔、低渗透率，开采寿命长，生产周期长，采收率变化较大，且低于常规天然气采收率。不同于常规天然气的开采特点决定了页岩气开发具有其独特的方式。水平井技术对于扩大页岩气开发具有重大意义，水平井的成本一般是垂直井的1～1.5倍，而产量是垂直井的3倍左右。水平井技术结合geoVISION 随钻成像服务和RAB 钻头附近地层电阻率仪器等LWD 技术可进行更高效、更合理的开采。压裂增产技术是页岩气开采的另一种方式。清水压裂技术用于产生更密集的裂缝网络，形成额外的渗透率，使气体能更容易流向井中，从而生产出大量地层天然气；多层压裂技术常常用于垂直堆叠的致密地层的增产；重复压裂技术用于在不同方向上诱导产生新的裂缝，从而增加裂缝网络，提高生产能力；还有最新的同步压裂技术，即同时对两口或两口以上的井进行压裂。这些压裂技术结合室内实验和测井技术，使得页岩气具有更大的发展潜力。
关键词
页岩气水平井技术清水压裂技术多层压裂技术重复压裂技术同步压裂技术
基金项目：本文为中国石油华北油田公司2007年院所合作科技
项目“勘探开发前缘技术研究”(项目编号：HBYT-YJY-
2008-JS-6)部分内容。
作者简介：张卫东，副教授，1990年毕业于中国石油大学(华东)钻井工程专业，主要从事石油天然气工程教学与研究工作。
E-mail ：zhangweidong10@https://www.360docs.net/doc/fd12473880.html,
图1美国不同盆地页岩气采收率
最低采收率最高采收率
60
40
20
0Barnett
Ohio
Antrim
Lewis New Albany Woodford
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第6期
水平井位与井眼方位应选择在有机质与硅质富集、裂缝发育程度高的页岩区及层位，水平井的方位角及进尺对页岩气产量有着重要影响[2]。理论上讲，在与最大水平应力方向垂直的方向上进行钻井，可以使井筒穿过尽可能多的地层而与更多的裂缝接触，从而简化在压裂过程中流出井筒和在生产过程中流入井筒的情况，提高页岩气采收率。如今，将MWD(随钻测井)技术应用于水平井钻井，能够实时监控关键钻井参数；将自然伽马测井曲线应用到水平井钻井中，可以进行控制和定位；将井数据和
地震数据进行对比，可以避开已知有井漏问题和断层的区域。
水平钻井能否取得成功要取决于有效的井身设计，采用三维地震解释技术能够更好地设计水平井轨迹。采用该技术可使页岩钻井活动一直扩展到被认为没有生产能力、含水的区域。但是，常规定向钻井技术可能在井筒造斜过程中受到由滑动和旋转引起的扭矩和阻力的影响，限制横向位移，加大测井难度。解决这个问题的方法是在开采较直的、曲折度不大的井时，采用旋转导向系统[3]。某些情
3开发方式
不同于常规天然气的开采特点，决定了页岩气开发具有其独特的方式。目前美国已经拥有一些先进技术可以提高页岩气井的产量，主要包括水平井技术和多层压裂技术、清水压裂技术、重复压裂技术、同步压裂技术等，这些技术正在不断提高着页岩气井的产量。
3.1水平井技术
页岩气是存在于页岩裂缝等空隙中的天然气，要使其尽可能地流入井筒，就必须合理利用储层中的裂缝，使井筒穿过尽可能多的储层。现在业界多利用水平钻井技术来进行页岩气的开采，虽然该技术并不是一项新技术，但是对于扩大页岩气开发却具有重大意义。
水平井的成本一般是垂直井的1～1.5倍，例如
800～1000m 水平段的常规水平井钻井及完井投资约700万美元，而产量是垂直井的3倍左右(见图
2)。与此同时，现代钻井技术已发展到了允许钻机转弯，钻头还可以准确地停留在一个狭窄的定向垂直窗口。由于水平部分很容易控制，所以能使页岩气资源从相同储层但面积大于单直井的地理区域流出。以美国宾夕法尼亚州的Marcellus 页岩气田为例，一口垂直井的驱替体积大约只有直径1320ft
(1ft=304.8mm ，下同)、高50ft 的圆柱体体积那么大。相比之下，水平井可延长至2000~6000ft ，驱替体积可达6000ft ×1320ft ×50ft ，大约是直井驱替体积的
5.79倍还多。驱替体积的增加使水平井比直井具有更多的优势。
在钻井过程中，井筒穿过裂缝。FMI 全井眼微电阻率扫描成像测井显示出水平井钻遇的裂缝和层理特征，见图3。钻井引发的裂缝出现在钻井轨迹顶部与底部，终止于井筒应力最高的侧面。井筒钻穿的天然裂缝垂直穿过井筒顶部、底部和侧面。图中颜色较深的黄铁矿结核非常明显，与层理面平行出现。
横穿整个井筒的天然裂缝
钻井诱发的横向裂缝
层状黄铁矿结核
层状黄铁矿结核
层理面
层理面
图3井筒穿过裂
缝
000000000
4.03.02.01.00.0
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SINO-GLOBAL ENERGY
况下，从水平段底部到顶部的倾角变化低于0.5°[4]。
除此之外，geoVISION随钻成像服务和RAB钻头附近地层电阻率仪器等LWD技术有助于在钻遇后即时识别天然裂缝[5]，解决相关测井问题。应用该类技术后，可以分析整个井筒长度范围内产生的电阻率成像和井筒地层倾角，而且成像测井可以提供用于优化完井作业的相关信息，如构造信息、地层信息和力学特性信息等。例如，通过对地层天然裂缝与诱发裂缝进行比较，可以确定射孔和油井增产的最佳目标；在进行加密钻井时，通过井眼成像可识别邻井中的水力裂缝，继而有助于作业人员在储层中原先未被压裂部分实施增产措施。井中诱发裂缝的存在及方向，对确定整个水平井的应力变化及力学特性非常有用。
钻井作业还采用井下钻具、定向设备以及泥浆系统等常规钻井方式。采用地质导向技术，确保在目标区内钻井，避免断层和其他复杂构造区，否则会导致钻穿目标区，或者发生井漏[6]。一般水平段越长，最终采收率和初始开采速度也就越高。据美国公布的数据，最有效的水平井进尺包括造斜井段一般为914～1219m[7]。
3.2压裂技术
3.2.1清水压裂技术
水力压裂是一种储层增产技术，用于产生更密集的裂缝网络，形成额外的渗透率，使气体能更容易流向井中，从而生产出大量地层天然气。水力压裂技术的不断改进，使之成为一项在特殊地层区域布置裂缝网络的非常复杂的工程过程。
水力压裂处理方法针对目标页岩设置了专门的参数，包括厚度、局部应力条件、压缩性和刚性。局部条件用于计算机模型来设计具体地点的水力压裂处理过程，并优化新裂缝。页岩气藏和它们之间要进行压裂的间隔都很厚，所以将水力压裂分为几个阶段往往更加有效，每一个阶段都重点对储层的一个连贯部分进行处理。每个工作阶段都孤立于井内，从而使压裂设备的所有容量可用于单个储层单元[8]，这可以在垂直或水平井中收到良好效果。
在对一口井(不论是水平井还是直井)实施压裂措施之前，通常会进行一系列的测试，以确保井、井口设备和压裂设备的正常工作，并经得起压裂措施的压力和泵率。表面设备经过测试后，水力压裂过程便首先开始泵入“岩石酸”——
—常常是用盐酸来清理可能被钻井泥浆和水泥封堵的近井地带。
下一步是清水压裂，即采用添加一定减阻剂的清水作为压裂液。这种压裂液的主要成分是水，以及很少量的减阻剂、黏土稳定剂和表面活性剂。清水压裂在低渗透气藏中能取得更好的效果，而且该技术已经成为开发如得克萨斯州Barnett页岩气田等的主要开采手段[9]。该技术在不减产的前提下能节约30%左右的成本，而且清水压裂也很少需要清理，且可提供更长的裂缝，并将压裂支撑剂运到远至裂缝网络。经过第一次水栓后，作业者将大量带有少许细砂的清水压入井中开始压裂过程，随后使用大量带粗砂支撑剂的清水使裂缝靠近井筒开窗处[10]。最后一步是冲刷过程，将支撑剂从设备和井筒开窗处移除出去。冲刷之后，下一步的处理阶段就从新的孔洞开始，这些孔洞都具有其自身特定的储层参数，包括厚度、局部应力、压缩性和刚度。这个阶段的压裂需严密监控。通过压裂井与井(不论是水平井还是直井)之间的间隔区域，作业者能够进行调整从而适应页岩气储层的局部变化，其中包括岩性、自然分裂、刚度的变化和应力状态的变化。
压裂的具体过程是通过模拟设备来确定的，工程师和地质学家可以操纵模拟器并评估其对裂缝高度、长度和定位方向的影响[8]。从模拟系统获得的推测数据可以用于监测和评价压裂工作的结果。同时还可以通过微地震测绘的方式来进行实时控制。这种技术可以在孔洞的东西和南北方向上找到断裂终端，进而沿着轨迹找到它们开始的源头。尤其重要的是在垂直方向上的裂缝的增长，作业者会格外关注这种裂缝，以确保这些裂缝没有偏移出页岩储层和邻近水域，因为这种裂缝会降低页岩气井的经济效益。在压裂处理过程中，作业者会在水砂混合物中加入大量化学剂，每一种化合物都会起到一定的工程作用，例如降低黏度或细菌的生长或储层表面的生物污染。不同的盆地、不同的工程承包商所用的压裂液的组成都是不同的，任何成分的毒性，例如酸，都会因泵入液体的稀释和酸与地下岩石的反应而大大降低[10]。
3.2.2多层压裂技术
多层压裂技术是对增产措施的一种改变。大多数情况下，第一阶段必须要向储层中泵入前置液，
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第6期张卫东等.页岩气钻采技术综述
前置液是一种没有支撑剂的压裂液；接下来，第二阶段要运送含有一定浓度支撑剂的压裂液进入储层；第三阶段则要使用含有较高浓度支撑剂的压裂液，随后还有数量不定的压裂液泵入储层，且每一种压裂液都含有比之前压裂液更大浓度的支撑剂。
以上描述的是单一储层区域的多层压裂。需要注意的是，多层压裂也可能是对储层中几个不相连区域或间隔区域进行处理，这样每一个区域或间隔带的压裂都是一个不同的阶段，所以要注意多层压裂是针对一个单独区域还是多个区域而言的。
多层压裂技术常常用于垂直堆叠的致密地层的增产。致密气井可能会遇到几个含气的砂岩间隔区域，从而需要不同的增产措施。作业者一般会想方设法尽可能地减少在单一或多个区域实施压裂的时间，下列技术可以满足上述要求。
桥塞是作业者在多层区域的基础上确定压裂具体措施的井下工具，一般是将压裂区域分割开来，防止某一个区域的增产措施对其他区域造成影响。它们要么是通过测井电缆被收回，要么被钻碎。复合桥塞是可回收的，通常可使用连续油管将其取出。由于直通式桥塞本身所特有的机制，因此它能够根据需要使流体通过，见图4[11]。
连续油管是水力压裂的一种节省时间的解决措施，有几种不同类型的压裂技术使用连续油管。封隔器用于在压裂过程中封隔不同区域。通常，有一个专门的封隔器用于区域封隔，在压裂过程中，压裂液和支撑剂要么沿着油管要么沿着环空泵入，封隔器将压裂液隔离在被处理的区域外面。图5显示了这种封隔器在多层压裂中的应用情况。
其他用于压裂多个非常规地层的技术是整体隔离系统，其中有一种被称为外部套管射孔(ECP)。
ECP 是一种通过允许每一单独的间隔区域进行射孔、隔离和增产从而完井的方法[11]。在ECP 中，射孔枪和射孔/信号系统连接在油管外面，在钻孔中运行，并用水泥封固。射孔枪沿着液压控制管线或电线射孔，能射穿油管，且可在其他方向上射孔。整个系统也包含射孔时开动的隔离装置，通过设置隔离装置，既可以防止在较低间隔区域的射入，也能防止来自较低间隔区域的流体的侵入。
在压裂过程中，支撑剂也是一个重要的考虑因素。球形支撑剂颗粒是最合适的选择，因为它满足支撑剂充填层的孔隙度和渗透性好于形状不规则、大小不均匀的砂粒的要求。此外，陶土的强度比砂粒高，且不容易在高的压裂闭合应力下发生破碎，也是比较好的选择。除了选择良好的支撑剂，还应注意支撑剂在实际生产中出现的问题，如支撑剂沉积(由于液体黏度低于悬浮支撑剂的门限压力)、支撑剂返排等。可以通过向压裂液中加入表面活性剂、纤维材料、变形粒子等解决这些问题。
3.2.3重复压裂技术
重复压裂技术用于在不同方向上诱导产生新的裂缝，从而增加裂缝网络，提高生产能力。如果初始压裂已经无效，或现有的支撑剂因时间关系已经损坏或质量下降，那么对该井进行重复压裂将重建储层到井眼的线性流。该方法可以有效改善单井产量与生产动态特性，在页岩气井生产中起着积极作用，压裂后产量接近甚至超过初次压裂时期。如果要使重复压裂获得成功，必须评估重复压裂前、后
图4使用桥塞的单封隔器连续油管压裂
先前的射孔
并接的生产层
先前的增产措
施
区域1
区域2区域3图5使用跨式封隔器的多层油管压裂措施
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中外能源
SINO-GLOBAL ENERGY
的平均储层压力、渗透率-厚度乘积和有效裂缝长度与导流能力等，所以重复压裂的实施离不开室内实验的帮助。在室内进行实验时，先生成裂缝——
—在最小垂直应力5MPa和最大水平应力10MPa的条件下形成裂缝，之后用最小应力代替水平应力，用最大应力代替垂直应力[12]。将一些液体泵入模型后，产生一个与原始裂缝正交的新裂缝。实验结果表明，如果应力差小于3MPa，甚至是应力逆转，则重复产生的裂缝会沿着原始裂缝传播；当应力差大于3MPa时，在实验条件下会产生新的裂缝。裂缝测试之后进行断裂封堵效应测试——
—垂直方向上最大主应力15MPa，两水平主应力分别为10MPa和5MPa[12]，射孔沿着最大和最小主应力方向取向。之后将封堵物质泵入裂缝将其封堵，先形成垂直于最小水平主应力的垂直裂缝，再形成与较大水平应力垂直的新裂缝，最后新裂缝会转向最小主应力方向，如图6所示。
最后一个阶段是裂缝定向。一般重复压裂都是在已生产了几年的井中进行的，长时间的生产引起了在初始裂缝椭圆形区域的局部空隙应力重新分布，储层压力减小，从而改变了储层压力状态。由于裂缝周围应力干扰区域的延伸形状，最小和最大水平主应力有时会发生改变，如最大应力变为最小应力，或反过来。如果两水平应力的倒转足够大或初始压裂产生的裂缝被有效封堵了，那么就会形成重复压裂再定向的适宜条件。在这种条件下，新的裂缝可在90°方向传播到初始裂缝，直至到达应力紊乱区[12]。在两水平应力相等以外部分，新裂缝的方向与原始裂缝相同或在其原始裂缝平面上发展。如果渗透性是各项异性的，那么在裂缝附近的椭圆形区域内，应力的衰减规律将更加复杂。图7简要显示了重复压裂的再取向过程。
3.2.4同步压裂技术
除了上述3种技术外，还有最新的同步压裂技术，即同时对两口或两口以上的井进行压裂。在同步压裂中，压力液及支撑剂在高压下从一口井沿最短距离向另一口井运移，这样就增加了裂缝网络的密度及表面积，从而快速提高页岩气井的产量。目前已发展到3口、甚至4口井间同时压裂。
4结论
①页岩气储集层通常呈低孔、低渗透率，开采寿命长，生产周期长，因而具有其独特的开采方式。
②水平井技术是页岩气开发采取的方式之一，它结合geoVISION随钻成像服务和RAB钻头附近地层电阻率仪器等LWD技术可进行更高效、更合理的开采。
③压裂增产技术是页岩气开采的另一种方式。如今发展起来的清水压裂、多层压裂、重复压裂及同步压裂技术结合室内实验和测井技术，使得页岩气具有更大的发展潜力。
④就当今世界能源问题和技术进步来看，页岩气在未来有可能成为能源供应的一个重要来源。
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第一次压裂
首次压裂后的再压裂
图6形成新裂缝之前先封堵旧裂缝的实验过程
具有初始裂缝的井
生产导致应力变化
应力组成中大部分应力降低是沿着初始裂缝进行的
σmax
σmin
σmin
σmax
σmin
σmax
σmax
σmin
σmin
σmax 应力未扰乱区域的初始压裂定位
应力扰乱区域重复压裂再定位
井
图7重复压裂再取向
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第6期张卫东等.页岩气钻采技术综述
Shale Gas Drilling Technologies at a Glance
Zhang Weidong 1，Guo Min 1，Yang Yanhui 2
(1.School of Petroleum Engineering ，China University of Petroleum ，Dongying Shandong 257061；
2.Research Institute of Petroleum Exploration &Development ，PetroChina Huabei Oilfield Company ，Renqiu Hebei 062552)
[Abstract]Shale gas has become a hotspot for resource development worldwide.A typical shale gas reservoir is characterized by low porosity ，low permeability ，long production life ，long lead time ，dramatic change of re -covery and usually lower recovery than conventional natural gas.Determined by its characteristics different from conventional natural gas production ，shale gas development has its unique pattern.Horizontal well technol -ogy is significant to expanding shale gas development.The cost of a horizontal well is typically 1-1.5times that of a vertical well and output from a horizontal well is about 3times that from the latter.Horizontal well technology ，coupled with logging while drilling technologies such as geoVISION imaging while drilling technolo -gy and resistivity at the bit (RAB)tools ，enables operators to produce shale gas more efficiently.Fracturing is another method for producing shale gas.Riverfrac treatment is used to produce denser fracture network to form additional permeability ，allowing for easier influx of gas into the wellbore ，thus producing large amounts of formation gas.Multilayer fracturing technology is usually used to stimulate vertically stacked tight formations.Refracturing technology is used to induce new fractures in different directions to increase fracture networks ，thus raising productivity.The latest simultaneous fracturing technology is used to fracture two or more wells at once.With these fracturing techniques and laboratory and logging technologies available ，shale gas development will be even more promising.
[Keywords]shale gas ；horizontal well technology ；riverfrac technology ；multilayer fracturing ；refracturing ；simulta -neous fracturing
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(编辑张峰)
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中外能源
SINO-GLOBAL ENERGY
致密油气国内外研究现状
致密油气国内外研究现状 一、致密油气居国外非常规之首 在国外，与其他非常规油气资源相比，致密油气开发最早，而且产量最大。目前，美国进行商业性开发的非常规气包括致密气、煤层气、页岩气三种。在2000年，煤层气和页岩气开发规模还不大，致密气约占美国非常规气产量的70%；到2010年，尽管煤层气特别是页岩气产量急剧升高，致密气仍占48.8%。 目前世界大部分地区发现了致密油资源：主要包括中东波斯湾北部、阿曼、叙利亚；北海盆地、英国；远东俄罗斯；北美加拿大和美国、墨西哥；南美阿根廷；中国。 致密油在美国石油产量中占重要地位。过去5年来，美国石油资源中约有500×108bbl 来自致密油发现，而致密油的开采更使美国持续24 年的石油产量下降趋势得以扭转。2011年产量达3000×10４ｔ，预计到2020年产量达1.5×10８ｔ。 作为一种重要的能源供给形式，致密油的勘探开发在美国和加拿大获得巨大成果，其产量大幅提升已经逆转了该地区石油产量下降的趋势。目前，北美是除了欧佩克之外原油产量增长最快的地区，预计2010—2016年产量将增长11%（EIA，2011），这主要归功于加拿大油砂产量增长及陆地致密油储层产量的增长。 北美地区已在艾伯塔中心和得克萨斯南部发现了大量致密油资源，其他有利区带包括洛杉矶区域、墨西哥湾、南部和加拿大东部。成熟致密油远景区主要包括：美国北达科他州、蒙大拿州和加拿大萨彻斯温、曼托尼州的Bakken页岩；威明顿和科罗拉多州Niobrara页岩；得克萨斯州南部Eagle Ford页岩；加利福尼亚州Monterey/Samtos 页岩；俄亥俄州Utica 页岩。可以说致密油是美国长期保持产油大国地位的重要支柱之一。 二、致密油气已成为中国油气产量的重要部分 中国致密油分布范围广，类型多。根据国土资源部等部委联合完成的“新一轮全国油气资源评价”，在我国可采的石油资源中，致密油占2/5。采用资源丰度类比法进行的预测和初步评价认为，中国主要盆地致密油地质资源总量为( 106.7 ～111.5) ×108t，可采资源量为( 13 ～14)×108t。据统计，2003年中
页岩气综述
页岩气是一种非常规天然气，它与常规天然气的理化性质完全一样，只不过赋存于渗透率极低的泥页岩之中，开采难度更大，因此被业界归为非常规油气资源。但是随着技术的突破，页岩气开发逐渐进入我们的视野，并以其巨大的资源储量引得各国油气公司纷纷将眼光投向这块未来能源新领域[1]。 在中国开发页岩气资源的前景十分广阔，近年来,我国的油气勘探专家、学者也积极开展了泥页岩气的探索,初步研究表明,我国泥页岩气资源十分丰富,估算资源量为23.5×1012～100×1012,中国的泥页岩气资源主要分布在松辽盆地白垩系、渤海湾盆地及江汉盆地的古近系和新近系、四川盆地中生界、扬子准地台、华南褶皱带和南秦岭褶皱带等,其勘探潜力巨大。泥页岩气的勘探开发将成为未来我国天然气能源新的增长点[2]。 尽管如此我国的页岩气资源的开发却也只是处在勘探阶段，开发技术十分不成熟，为了为我国的页岩气的开发提出建议，做出指导，对开发页岩气所需要的各方面技术进行调研与分析是不可或缺的工作。美国作为开发页岩气的先驱也指出技术进步是推动美国页岩气快速发展的关键[3]。 1988年到2007年Barnett页岩气产量与技术的关系如下[4]： 图1 产量与技术关系 由图中我们可以看出每一次技术的进步都带来了页岩气产量的飞速增长，特别是在重复压裂以及水平井分段压裂技术的引入之后产量的增长更为显著。因此我们进行页岩气调研，不仅可以对我国页岩气开发中的增产作业做出指导，也可以为日后的工程研究提供一些基本的理论知识，推动我国页岩气压裂增产技术的进步。 对于页岩气储层的评价与常规储层应该有所不同，常规储层首先想到的都是储量，孔、渗、饱等储层物性参数，而对于页岩气我们应该首先考虑的则是，该处的页岩是否有能够适应压裂的一些特性。因为不能通过压裂增产的页岩是没有开采价值的。从这个考虑出发，我们跟据美国开发的经验初步拟定了如下的一些特性评价标准： 天然裂缝存在并可以在压后维持一定的导流能力对于页岩气的生产是十分
美国页岩气开发情况的分析
美国页岩气开发情况的分析 美国页岩气的快速发展为世人瞩目，对美国乃至全球的能源格局形成了不容忽视的影响。在此我们进行介绍，以期对我国页岩气产业的发展提供借鉴。 页岩气是从页岩层中开采出来的天然气，它与煤层气、致密砂岩气一起，被称为非常规油气资源的三大品种。相对常规天然气而言，页岩气实际上是原生原储的天然气贫矿。有一个形象的说法，常规天然气好比是“大金娃娃”，页岩气相对富集的地质块体不过是“甜点”。就是这种贫矿，十年前美国的开采还微不足道，而现在已占美国天然气开采总量的约1/4，一场页岩气开发热潮正在美国上演。而且，页岩气的开发也在深刻影响着美国的能源利用和应对气候变化行动。 美国页岩气开发现状 美国是世界上最早进行页岩气资源勘探开发的国家，开采历史可以追溯到1821年。但是，页岩致密低渗的特点导致页岩气开采难度大、成本高，在本世纪以前，页岩气大规模开发并不具有经济上的可行性。随着水平井技术和水力压裂技术的成熟，开采成本大幅下降，页岩气的商业化开发具备了可行性。 近年来美国页岩气勘探开发的发展速度惊人。2004年，美国页岩气井仅有2900口，2005年不过3400口，2007年暴增 至41726口，到2009年，页岩气生产井数达到了98590口。而且，这种增长势头还在继续保持，2011年仅新建页岩油气井数就达到了10173口。 美国页岩气的大开发，提高了美国能源自给水平，美国能源对外依存度降至20世纪80年代以来最低水平。美国石油进口从2005年占石油总消费量的60%下降到2012年的42%，净进口量从1300多万桶/天降至800万桶/天。而且，美国60年来首次成为炼油产品出口国，美国在2009年已经超越俄罗斯成为最大的天然气生产国。国际能源署在2012年11月份发布一份十分乐观的预测：在2017年将超过沙特成为最大的石油生产国，到2035年美国将实现能源自给自足。 美国页岩气开发热潮出现的原因 北美大陆页岩气储量丰富。2013年，由美国能源信息署组织的研究团队对世界41个国家、137个页岩气沉积盆地进 行了全球页岩气评估。结果显示，全球页岩气技术可采资源量为206.68万亿立方米，与常规天然气探明可采储量相当。其中，北美洲页岩气资源最为丰富，占全球总量的23.4%。按照国家分布情况，美国页岩气技术可采资源量为18.8万亿立方米，位居世界第四。
致密油气国内外研究现状
致密油气国外研究现状 一、致密油气居国外非常规之首 在国外，与其他非常规油气资源相比，致密油气开发最早，而且产量最大。目前，美国进行商业性开发的非常规气包括致密气、煤层气、页岩气三种。在2000年，煤层气和页岩气开发规模还不大，致密气约占美国非常规气产量的70%；到2010年，尽管煤层气特别是页岩气产量急剧升高，致密气仍占48.8%。 目前世界大部分地区发现了致密油资源：主要包括中东波斯湾北部、阿曼、叙利亚；盆地、英国；远东俄罗斯；北美加拿大和美国、墨西哥；南美阿根廷；中国。 致密油在美国石油产量中占重要地位。过去5年来，美国石油资源中约有500×108bbl 来自致密油发现，而致密油的开采更使美国持续24 年的石油产量下降趋势得以扭转。2011年产量达3000×10４ｔ，预计到2020年产量达1.5×10８ｔ。 作为一种重要的能源供给形式，致密油的勘探开发在美国和加拿大获得巨大成果，其产量大幅提升已经逆转了该地区石油产量下降的趋势。目前，北美是除了欧佩克之外原油产量增长最快的地区，预计2010—2016年产量将增长11%（EIA，2011），这主要归功于加拿大油砂产量增长及陆地致密油储层产量的增长。 北美地区已在艾伯塔中心和得克萨斯南部发现了大量致密油资源，其他有利区带包括洛杉矶区域、墨西哥湾、南部和加拿大东部。成熟致密油远景区主要包括：美国北达科他州、蒙大拿州和加拿大萨彻斯温、曼托尼州的Bakken页岩；威明顿和科罗拉多州Niobrara页岩；得克萨斯州南部Eagle Ford页岩；加利福尼亚州Monterey/Samtos 页岩；俄亥俄州Utica 页岩。可以说致密油是美国长期保持产油大国地位的重要支柱之一。 二、致密油气已成为中国油气产量的重要部分 中国致密油分布围广，类型多。根据国土资源部等部委联合完成的“新一轮全国油气资源评价”，在我国可采的石油资源中，致密油占2/5。采用资源丰度类比法进行的预测和初步评价认为，中国主要盆地致密油地质资源总量为( 106.7 ～111.5) ×108t，可采资源量为( 13 ～14)×108t。据统计，2003年中
北美地区典型页岩气盆地成藏条件解剖要点
北美地区典型页岩气盆地成藏条件解剖 1、阿巴拉契亚盆地俄亥俄页岩系统 （1）概况 阿巴拉契亚盆地（Appalachian）位于美国的东部,面积280000平方公里，包括New York西部、Pennsylvania、West Virginia、Ohio、Kentucky和Tennessee 州等，是美国发现页岩气最早的地方。俄亥俄（Ohio）页岩发育在阿巴拉契压盆地西部,分布在肯塔州东北部和俄亥俄州，是该盆地的主要页岩区（图2）。该区古生代沉积岩是个巨大的楔形体，总体上是富含有机质页岩、碎屑岩和碳酸盐岩构成的旋回沉积体。 图1 美国含页岩气盆地分布图 1953年，Hunter和Young对Ohio页岩气3400口井统计，只有6%的井具有较高自然产能（平均无阻流量为2.98万m2/d），主要原因是这些井的页岩中天然裂缝网络比较。其余94%的井平均产量为1726m3/d，经爆破或压裂改造后产量达8063m3/d，提高产量4倍多。1988年前，美国页岩气主要来自Ohio页岩气系统。截止1999年末,该盆地钻了多达21000口页岩井。年产量将近34亿m3。天然气资源量58332—566337亿m3,技术性可采收资源量4106~7787亿m3。每口井的成本$200000-$300000，完井成本$25~$50。 （2）构造及沉积特征 阿巴拉契亚盆地东临Appalachian山脉，西濒中部平原，构造上属于北美地台和阿巴拉契亚褶皱带间的山前坳陷。伴随Laurentian古陆经历了由被动边缘型
向前陆盆地的演化过程。盆地以前寒武纪结晶岩为基底，古生代沉积岩呈巨大的楔形体(最大厚度12 000 m)埋藏于不对称的、向东变深的前陆盆地中。寒武系和志留一密西西比系为碎屑岩夹碳酸盐岩，奥陶系为碳酸盐岩夹页岩，宾夕法尼亚系为碎屑岩夹石灰岩及煤层。总体上由富有机质泥页岩(主要为碳质页岩)、粉砂质页岩、粉砂岩、砂岩和碳酸盐岩等形成3～4个沉积旋回构成，每个旋回底部通常为富有机质页岩，上部为碳酸盐岩。泥盆系黑色页岩处于第3个旋回之中，分布于泥盆纪Acadian 造山运动下形成的碎屑岩楔形体内（James,2000）。该页岩层可再分成由碳质页岩和较粗粒碎屑岩互层组成的五个次级旋迥(Ettensohn ，1985)。它们是在阿卡德造山运动的动力作用下和Catskill 三角洲的向西进积中沉积下来的。 （3）页岩气成烃条件分析 ①页岩分布特征 阿巴拉契亚盆地中南部最老的泥盆纪 页岩层系属于晚泥盆世。Antrim 页岩和New Albany 大致为Chattanooga 页岩和Ohio 页 岩的横向同位层系（Matthews,1993）。在俄 亥俄东边和南边,Huron 段分岔。有的地区已 经被插入的灰色页岩和粉砂岩分成两个层。 俄亥俄页岩系统，覆盖于Java 组之上 (图3)。由三个岩性段组成：下部 Huron 段 为放射性黑色页岩，中部Three Lick 层为 灰色与黑色互层的薄单元，上部Cleveland 段为放射性黑色页岩。俄亥俄页岩矿物组成 包括：石英、粘土、白云岩、重金属矿（黄 铁矿）、有机物。 图2是西弗吉尼亚中部和西部产气区泥 盆纪页岩层的地层剖面。中上泥盆统的分布 面积约128，000mi 2(331，520km 2)，它们沿 盆地边缘出露地表。页岩埋藏深度为610～ 1520m ，页岩厚度一般在100－400ft(30— 120m),泥盆系黑色页岩最大厚度在宾夕尼亚州的中北部(图3)(deWitt 等，1993)。 ②页岩地球化学特征 图4表示Ohio 页岩下Huron 段烃源岩有机碳等值线图。从镜质体反射率特征来图2 阿巴拉契亚盆地西部中泥盆统－下密西西比系剖面 （据Moody 等，1987）
长宁页岩气田钻井技术难点及对策探讨_谢果
长宁页岩气田钻井技术难点及对策探讨 谢果1，任虹宇 2 （1.中国石油西南油气田分公司工程技术研究院，四川 广汉 618300； 2.中国石油西南管道德宏输油气分公司，云南 芒市 678400） 摘要：随着时代的进步，科技的发展，人类社会对油气资源需求量越来越大，油气资源成为了人类发展史上最为主要的资源之一。国家经济发展建设离不开油气资源，工业生产、国防建设离不开油气资源。随着油气资源开采力度的加大，世界范围内能源紧缺加剧，这使得页岩气成为油气勘探的新方向。我国页岩气虽然资源丰富，但地质条件较复杂，开发存在难度，气田钻井技术存在难点，如何解决值得研究。本文将针对长宁页岩气田钻井技术难点及对策展开研究和分析。 关键词：钻井技术；页岩气田；技术难点；对策中图分类号：TE242.9 文献标识码：A 作者简介：谢果（1987-），男，大学本科学历，助理工程师，研究方向：钻井技术及固井技术研究。收稿日期： 2016-03-10随着我国经济发展速度的加快，能源消耗问题日益突出，为了缓解国内能源供求矛盾，解决能源供应问题，寻找新能源势在必行。相关调查研究表明，全世界目前拥有6 600万亿立方英尺的可开发页岩气，中国拥有1 275万亿平方英尺可开发页岩气，占全球存储量的五分之一，说明我国完全可以开发页岩气田，缓解能源紧缺压力。但目前我国页岩气田开发刚刚起步，相关技术经验缺乏，尤其在钻井技术方面存在难点，如何进行技术改进值得研究。 1 页岩气田基本特征及其开发情况 页岩气是蕴藏于页岩层可供开采的天然气资源，指赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气，其成分以甲烷为主，主要分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中[1]，属于高效、清洁能源，应用领域非常广泛。当前很多发达国家都在尝试开发页岩气，从而解决常规天然气存储量下降问题。页岩气勘探开发成功率高，相对成本低，生产周期长，具 有较高工业经济价值[2]。 中国页岩气储备量世界第一，但开采难度较大，储层一般呈低孔、低渗透率的物性特征，气流阻力比常规天然气大，所有井都需实施储层压裂改造才能开采出来。目前中国页岩气开发仍处于起步阶段，距离商业化仍有一定距离。 2 长宁页岩气田钻井技术难点 长宁地形地势复杂，属于典型盆地，南北两端小， 中腹较大，地势南高北低，南部为中低山，中北部为丘陵。目的层埋深大于2 300 m ，深层页岩气埋深超过了4 500 m ，页岩气形成机理复杂，所储位置特殊，开发难度大。 （1）地层井壁稳定性差。保障地层井壁稳定性很重要，是保障正常开发的前提条件。影响井壁稳定性的因素多种多样，具有不确定性。长宁页岩地层非均质性及各向异性突出，有层理裂缝特征。因此，在钻井过程中，在外力作用下，页岩地层结构发生改变，超出应力荷载范围，将造成裂缝延伸，诱发质量安全问题，对井壁稳定性造成影响，导致井壁不能满足质量要求[3]。另一方面，长宁页岩地区，矿物成分脆性矿物含量较多，已经达到50%以上，所以脆性好，页岩地层强度低，也会严重影响井壁稳定性，甚至引起井下故障，发生井壁垮塌事故。 （2）井眼轨道复杂。为了保障经济效益的实现，减少井场数量，目前开发中主要采用的是丛式水平井。而这种井与常规水平井相比井眼轨道差距非常大，复杂性较强。丛式水平井是偏移距大的三维井眼轨道。为了实现地下井网全覆盖，所以通常情况下会利用交叉式开发模式，更进一步加大了井眼轨道复杂性。开发过程中长水平段，开发效率高，成本低。但水平井段并不是越长越好，长度增加不仅会诱发垮塌，更会加大钻井难度，提高钻井成本。此外，由于轨道复杂，工具的使用也会存在诸多限制和困难，会严重影响工具面摆放与控制。 3 长宁页岩气田钻井技术难点的对策 (下转47页) 谢果 等·长宁页岩气田钻井技术难点及对策探讨
国内外页岩气研究进展
国内外页岩气研究进展 摘要：页岩气是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中,以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气聚集。从某种意义来说,页岩气藏的形成是天然气在源岩中大规模滞留的结果。在目前的经济技术条件下, 页岩气是天然气工业化勘探的重要领域和目标。美国页岩气勘探的巨大成功,极大地鼓舞了在世界范围内的类似页岩层序中寻找天然气资源的勘探热情，已成为全球油气资源勘探开发的新亮点，正在我国油气资源领域孕育着新的重大突破。 关键词：页岩气勘探资源现状 1 国内外页岩气勘探开发概况 据Rogner（1997）估计，全球页岩气资源量为456.24×1012m3，主要分布于北美、中亚、中国、拉美、中东、北非和前苏联，其中约40%将是可采出的，即世界页岩气可采资源量为180×1012m3。按2008年的世界天然气产量计算，仅全球页岩气资源就可以生产60年。 1.1 北美地区 以北美加拿大为例：加拿大页岩气资源分布广、层位多,预测页岩气资源量超过28.3×1012m3,其中加拿大西部不列颠哥伦比亚地区的白垩系、侏罗系、三叠系和泥盆系的页岩气资源量约7.1×1012 m3。目前,已有多家油气生产商在加拿大西部地区进行页岩气开发试验,2007年该区页岩气产量约8.5×108 m3,其中3口水平井日产量较高(9.9×104~14.2×104 m3)。 然而，美国的页岩气主要发现于中-新生代（D-K) 地层中，其页岩气广泛的商业性开采直到1980年实施了非常规燃料免税政策以后，特别是1981年Mitchell 能源公司在得克萨斯州北部Fort Worth盆地Barnett页岩钻探了第一口页岩气井后，再一次引起了人们对页岩气的兴趣。先后继续对页岩气投入了开发，产量如图1-1所示： 2006年，美国页岩气井增至40000余口，页岩气产量达到311×108 m3，占全国天然气总产量的 5.9%，至2007年,美国页岩气产气盆地已有密歇根盆地(Antrim页岩)、阿帕拉契亚盆地(Ohio、Marcellus页岩)、伊利诺伊盆地(New Albany 页岩)、沃斯堡盆地(Barnett页岩)和圣胡安盆地(Lewis页岩)、俄克拉河玛盆地(Woodford页岩)、阿科马盆地(Fayetteville页岩)、威利斯顿盆地(Bakken页岩)等20余个盆地。如图 据预测，世界范围内页岩气资源量为456×1012 m3，相当于煤层气与致密砂岩气资源量的总和，占3种非常规天然气(煤层气、致密砂岩气、页岩气)总资源
国外页岩气勘探开发综述
第13卷第2期重庆科技学院学报（自然科学版）2011年4月 收稿日期：2010-11-29 基金项目：国家重大专项（2008ZX05022-005） 作者简介：胡进科（1985-），男，四川合江人，西南石油大学在读硕士研究生，研究方向为页岩气储层保护理论与技术、欠平衡钻 完井。 页岩是一种渗透率极低的沉积岩，通常被认为是油气运移的天然遮挡。在含气油页岩中，天然气产自其中，页岩既是气源岩，又是储层。天然气可以储存在页岩岩石颗粒之间的孔隙空间或裂缝中，也可以吸附在页岩中有机物的表面上。我国页岩气勘探开发起步较晚，尚有待进一步发展完善。美国是世界上勘探开发页岩气最成功的国家。在此我们对国外页岩气勘探开发现状进行分析，以资借鉴。 1资源量概况 从全球范围来看，页岩气拥有巨大的资源量。 据统计，全世界的页岩气资源量约为456.24× 1012m 3，相当于致密砂岩气和煤层气资源量的总 和，具有很大的开发潜力，是一种非常重要的非常规资源[1]。页岩气资源量占3种非常规天然气（煤层气、致密砂岩气、页岩气）总资源量的50%左右，主要分布在北美、中亚和中国、中东和北非、拉丁美洲、前苏联等地区，与常规天然气相当。页岩气的资源潜力甚至还可能明显大于常规天然气。世界各地区非常规天然气分布和资源量情况如表1和图1所示，图1中1tcf=2.8317×1010m 3。 2 勘探开发情况 2.1 勘探 勘探方面主要采用地震勘探技术。高分辨率三 维地震技术有助于准确认识复杂构造、储层非均质 国外页岩气勘探开发综述 胡进科 李 皋1 陈文可2 姚 远3 蒋延娜4 （1.西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，成都610500； 2.中石化江苏油田钻井处泥浆公司，扬州225263； 3.中石化胜利油田钻井泥浆公司，东营257064； 4.中石化西南石油局地质录井公司，绵阳621605) 摘要：美国是世界上勘探开发页岩气最成功的国家，主要采用水平井+水力压裂进行开发。调研表明，页岩气资源 量约占全球非常规天然气资源量的一半。国外页岩气勘探主要采用三维地震和微地震技术优化设计，已形成一套资源评价系统。国外钻井选择直井和水平井两种方式。完井储层改造多采用裸眼、筛管等完井方式，配合大型水力压裂改善页岩的超低渗透率。 关键词：页岩气；钻井；完井；储层改造中图分类号：TE132 文献标识码：A 文章编号：1673-1980（2011）02-0072-04表1 世界各地区非常规天然气资源量分布情况 m 3 地区页岩气 煤层气致密砂岩气合计 北 美 108.7×10 12 85.4×10 12 38.8×1012 232.9×1012拉丁美洲59.9×1012 1.1×101236.6×101297.6×1012中欧+西欧15.5×10127.7×101212.2×101235.4×1012前苏联17.7×1012112.0×101225.5×1012155.2×1012中东+非洲79.9×1012 1.1×101245.5×1012126.5×1012中亚+中国99.8×101234.4×101210.0×1012144.2×1012太平洋地区65.5×101213.3×101220.0×101298.8×1012其他亚太地区8.9×1012 1.1×101221.0×101231.0×1012全世界456.0×1012256.1×1012 209.6×1012 921.7×10 12 图1 页岩气全球资源分布情况
油气井智能开采技术综述与发展趋势
油气井智能开采技术综述与发展趋势 刘宁(长江大学石油工程学院)王英敏(河南油田勘探开发研究院) 摘要 油田数字化是目前油气田发展的新趋势,而智能井技术是实现油田数字化的主要构成部分,是实时油藏管理的关键结构单元,通过安置在油藏平面上的传感器与控制阀,可以对油藏与油井的动态进行实时监测,分析数据,制定决策,改变完井方式,以及对设备的性能进行优化,从而提高油藏采收率,增加油井产量;减少作业中投入的劳动力,更有效地进行油气藏管理。本文叙述了智能井技术的发展历史、原理及特点,并结合实例说明了其技术优势以及国内外智能井的发展趋势。 关键词 数字油田 智能井 系统 传感器 智能完井 DOI:10 3969/j.issn.1002-641X 2010 11 009 1 简介 智能井技术是为了适应现代油藏经营管理和信息技术应用于油气藏开采而发展起来的新技术,通过生产动态的实时监测和实时控制,达到提高油藏采收率和提高油藏经营管理水平的目的[1] 。 自从1997年世界上第一套智能井系统(SCRAM S)在北海首次安装,全球智能井系统的应用迅速加快,其功能和可靠性有了显著的提高。例如,贝克休斯公司1999年推出的液压智能井系统InForce TM 已商业化;2000年下半年将其全电力智能井系统InCharg efM 推向市场;其他的智能井系统有斯伦贝谢公司的油藏监测和控制(RM C)系统、BJ 公司的系列智能井仪器和威德福公司的Simply Intellig ent TM 智能井系统[2]。 目前,各种类型的电力智能井系统、电力-液压智能井系统与光纤-液压智能井系统均已成功应用,这些技术将油藏动态实时监测与实时控制结合在一起,为提高油藏经营管理水平提供了一条崭新的途径。 2 智能井技术原理及特点 智能井这个术语一般指基本过程控制向井下的 转移,是一个实时注采管理网络,是一种利用放置在井下的永久性传感器实时采集井下压力、温度、流量等参数,通过通信线缆将采集的信号传输到地面,利用软件平台对采集的数据进行挖掘、分析和学习,同时结合油藏数值模拟技术和优化技术,形成油藏管理决策信息,并通过控制系统实时反馈到井下对油层进行生产遥控、提高油井产状的生产系统[2]。智能井系统的主要构成和用途,如图1所示 [3] 。 图1 典型智能井系统组成和用途 在油田开发过程中,智能井的主要优点是: 优化产量和储量采收率; 最大限度地降低基建费用(CAPEX)和作业费用(OPEX);!更加有效地管理油藏。 在油田开发过程中,智能井的基本用途: 控制注入井内的注入水或注入气沿井眼分布; 控制或隔断生产井内无用流体从井眼流出;!通过合采加速生产。 智能井的其他用途: 能够有效地管理油藏采油过程,特别是对二次注水或三次EOR 采油项目尤为重要; 智能井还能控制注入水或注入气在井内层间、隔层间和油藏间的分布,从而限制或隔断无用的流出物从井内不同产层产出,因此,作业者能够管理注水或采油过程,使未波及到的储量得以动用;!控制压降,确保井眼的稳定性;不同储层流体组分混合;控制自流;连接井;气举和自动气举;减少干扰或进行遥控等作用[4]。 总之,智能井技术是一种强有力的工具,它有助于处理油田开发中经常遇到的各种地下不确定因素,解决各种挑战性问题。包括:驱动机理对采收 33 刘宁等:油气井智能开采技术综述与发展趋势
647.2-2013_页岩气水平井钻井作业技术规范_第_2_部分：钻井作业(出版稿)
Q/SYCQZ 川庆钻探工程有限公司企业标准 Q/SYCQZ 647.2—2013 页岩气水平井钻井作业技术规范 第2部分：钻井作业 2013-12-22发布2014-01-22实施
目次 前言................................................................................. II 1 范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 钻井工程设计 (1) 4 井眼轨迹控制 (2) 5 防碰作业 (3) 6 水平段安全钻井 (3)
前言 《页岩气水平井钻井作业技术规范》分为五个部分： ——第 1 部分：丛式井组井场布置； ——第 2 部分：钻井作业； ——第 3 部分：油基钻井液； ——第 4 部分：水平段油基钻井液固井； ——第 5 部分：井控。 本部分为第 2 部分。 本标准按 GB/T 1.1-2009《标准化工作导则第 1 部分：标准的结构和编写规则》进行编写和表述。 本标准由川庆钻探工程有限公司提出。 本标准由川庆钻探工程有限公司钻井专业标准化技术委员会归口。 本标准起草单位：川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院、川庆钻探工程有限公司川东钻探公司、川庆钻探工程有限公司川西钻探公司 本标准主要起草人：张德军、赵晗、卓云、叶长文。
页岩气水平井钻井作业技术规范第2部分：钻井作业 1 范围 本标准规定了页岩气丛式井组钻井工程设计、井眼轨迹控制、防碰作业、水平段安全钻井等内容和要求。 本标准适用于川渝地区页岩气井的钻井作业。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 SY／T 1296 密集丛式井上部井段防碰设计与施工技术规范 SY／T 5088-2008 钻井井身质量控制规范 SY／T 5416 定向井测量仪器测量及检验 SY／T 5435-2003 定向井井眼轨迹设计与轨迹计算 SY／T 5547 螺杆钻具使用、维修和管理 SY／T 5619 定向井下部钻具组合设计方法 SY／T 6332-2004 定向井轨迹控制 SY／T 6396 钻井井眼防碰技术要求 Q／SYCQZ 001 钻井技术操作规程 Q／SYCQZ 372-2011 丛式井井眼防碰技术规程 3 钻井工程设计 3.1 井身结构 3.1.1 表层套管应封隔地表漏层和垮塌层，相邻两井表层套管下深错开20 m以上。 3.1.2 水平井技术套管下入位置井斜应不低于60°，若井下出现严重垮塌、钻遇高压油气，可提前下入技术套管。 3.1.3 油层套管尺寸不小于 11 4.3 mm，抗内压强度与增产改造施工压力之比＞1.25。 3.1.4 水平段长度宜控制在800 m ～ 1400 m。 3.2 靶区 3.2.1 靶区半径设计符合SY／T 5088-2008的规定，且满足井眼轨迹控制要求。 3.2.2 水平段井眼方向与地层最小主应力方向的夹角不小于 15°。 3.3 井眼轨道 3.3.1 每口井地下靶心与井口位置连线相互之间不宜空间交叉。
美国页岩油发展现状及预期
美国页岩油发展现状及预期 摘要美国的页岩气开发取得了巨大成就，天然气价格急剧下降，然而原油价格却居高不下，于是石油公司在不放弃页岩气的同时，将开发重点转向页岩油。美国原油进口量大幅下降，炼油业迅速复苏，给经济恢复带来动力，对世界石油地缘政治格局产生重大影响。虽然目前国际油价大幅下跌造成了页岩油开发的停滞，但长远来看，页岩油开发在美国势在必行。 关键词美国页岩油影响因素发展 前言 古代人类就发现了石油和天然气。到19世纪中叶，美国和俄罗斯相继钻成了第一口油井，对油气需求的快速增加，促使对油气的开发从优质油气扩展到品质较差、开采难度较大和开采成本较高的油气（童晓光等，2014）。1979年，美国地质学家Masters 提出了油气资源分布的三角图概念（Masters，1979；Holditch，2006），三角图的顶部为常规油气，开采技术难度较低和开采成本较低，油的品质好，占总油气资源量的比例较小。非常规油气开采技术难度较大，开采成本较高，油的品质较差，但占油气总资源量中的比例大（童晓光等，2014；图1），其中页岩油的勘探和开发已经越来越受世界各国的重视。 页岩油是指储存于富有机质、纳米级孔径为主页岩地层中的石油，是成熟有机质页岩石油的简称（邹才能等，2013）。页岩既是石油的烃源岩，又是石油的储集岩。页岩油以吸附态和游离态形式存在，一般油质较轻、黏度较低。主要储集于纳米级孔喉和裂缝系统中，多沿片状层理面或与其平行的微裂缝分布。富有机质页岩一般在盆地中心大面积连续聚集，整体普遍含油，资源规模大。页岩油“核心区”评价的关键包括储集空间分布、储集层脆性指数、页岩油黏度、地层能量和富有机质页岩规模等。页岩气的成功开采为页岩油开采提供了技术参考，水平井体积压裂、重复压裂等“人造渗透率”改 图1 油气资源类型分布 造技术，是实现页岩油有效开发的关键技术（邹才能等，2013）。
中国页岩气研究现状与发展趋势
第31卷 第4期2010年7月 石油学报 A CT A PETROLEI SINICA V o l.31July N o.4 2010 基金项目:国家自然科学基金项目(No.40730422)资助。 作者简介:陈尚斌,男,1983年3月生,2009年获中国矿业大学硕士学位,现为中国矿业大学在读博士研究生,主要从事煤层气与页岩气地质的学习 和研究工作。E mail:shangbin chen @https://www.360docs.net/doc/fd12473880.html, 文章编号:0253 2697(2010)04 0689 06 综 述 中国页岩气研究现状与发展趋势 陈尚斌1,2 朱炎铭1,2 王红岩3 刘洪林3 魏 伟3 罗 跃1,2 李 伍1,2 方俊华1,2 (1 中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室 江苏徐州 221116; 2 中国矿业大学资源与地球科学学院 江苏徐州 221008; 3 中国石油勘探开发研究院廊坊分院 河北廊坊 065007) 摘要:借助维普中文科技期刊全文数据库,系统检索了中国页岩气的研究论文,分析了这百余篇论文的分布特征,归纳了研究机 构、科研群体及基金资助等情况,综述了中国页岩气研究现状,探讨了未来其研究的走向和发展需求。研究结果表明: 中国页岩气论文总数少,具有典型发展初期阶段分布特征,说明基础研究与勘探开发刚驶入一个全新的起步发展阶段,在未来一个较长时期,页岩气资源评价理论与方法将是研究的主要方向,地质基础研究工作必受重视,勘探试井及与之相关的产能模拟、压裂等增产开发措施研究也会逐步展开; 基于地质条件、成藏要素及油气产区特殊条件的综合分析,四川盆地南部地区很可能会成为中国第一个页岩气勘探开发的先导性试验建设基地;!在政策扶植和基金支持下,坚持科技攻关,开展多种合作,增进学术交流,促进人才培养,中国页岩气研究将迅速发展,并会较早结束探索阶段而逐步向商业化方向发展。 关键词:页岩气;论文分布特征;研究现状;发展趋势;综述;维普中文科技期刊全文数据库;中国中图分类号:T E 122 2 文献标识码:A Research status and trends of shale gas in China CH EN Shangbin 1,2 ZH U Yanm ing 1,2 WANG H ongyan 3 LIU H onglin 3 WEI Wei 3 LUO Yue 1,2 LI Wu 1,2 FANG Junhua 1,2 (1.K ey L abor ator y of Coalbed Methane Resour ces and Reser voir For mation Pr oces s of the M inistr y of Ed ucation , China Univers ity of M ining and T echnolo gy ,X uz hou 221116,China; 2.Schoo l of Resour ces and E ar th Science ,China Univer sity of M ining and T echnology ,X uz hou,221008,China; 3.L angf ang Br anch,Petr oChina Ex p lor ation and D evelop ment Resear ch I nstitute ,L ang f ang 065007,China) Abstract :W ith the aid of VI P Chinese sci tech periodical full text dat abase,the present paper systematically searched for the research papers on shale gas in Chinese,analyzed the distributio n char acter istics of these ov er o ne hundred paper s,summarized the research units,research gr oups and fo undation sponso rships,etc.involved in shale g as researches,r eview ed the cur rent status of shale g as researches in China,and pr obed into the tr end and develo pment necessity of shale g as researches in the futur e.T he r esults sho wed that firstly,shale g as paper s in Chinese ar e character ized by a limited number and a typical distributio n of the initial r esear ch,indica t ing an infancy for both the basic research and the explo ration and develo pment.W ithin a longer per iod of time in the fut ur e,the as sessment theor y and met ho ds on shale gas resour ces w ill be the focus of the research,basic r esear ches on geo log ical analyses w ill be highlighted,and studies on the prospect ing well testing and t he related pro duction and development measures including capacity sim ulat ion and fr act ur ing w ill be gr adually put o n the agenda as well.Secondly ,comprehensiv e analyses o f geolog ical conditio ns,reser v oir elements and specific conditio ns o f oil gas pro vinces indicated that the so uthern r eg io n o f the Sichuan Basin is mor e likely t o be the first pioneering ex per imental area fo r shale g as explorat ion and development in China.T hirdly ,the shale gas r esear ch in China will develop rapidly ,end the explor ing stag e soo n and trend to the co mmercial develo pment pr og ressively prov ided that the po licy fostering and fund suppor t ar e ava ilable,key problems in scientific and technolog ical researches are solved via persistent effo rts,var i eties o f co operation are ex panded,academic exchang es are enhanced and personnel tr aining is pr omoted. Key words :shale gas;paper distr ibut ion char acter istics;r esear ch status;developing trend;rev iew;VIP China sci tech per iodical full tex t database;China 随着油气资源的日趋紧缺和对于能源安全的考虑,页岩气这一新能源已成为世界能源研究的热点 之一,而中国的页岩气研究与勘探开发尚处于探索起步阶段 [1 2] 。一个领域内论文的分布蕴含着丰富
页岩气开采技术
页岩气开采技术 1 综述 页岩气是一种以游离或吸附状态藏身于页岩层或泥岩层中的非常规天然气，是一种非常重要的天然气资源，主要成分是甲烷。页岩气的形成和富集有其自身的特点，往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中。如图1.1所示。页岩气一般存储在页岩局部宏观孔隙体系中、页岩微孔或者吸附在页岩的矿物质和有机质中。页岩孔隙度低而且渗透率极低，可以把页岩理解为不透水的混凝土，这也是页岩气与其他常规天然气矿藏的关键区别。可想而知，页岩气的开采过程极为艰难。根据美国能源情报署（EIA）2010年公布的数据，全球常规天然气探明储量有187.3×1012m3，然而页岩气总量却高达456×1012m3，是常规天然气储量的2.2倍。与常规天然气相比，页岩气具有开采潜力大，开采寿命长和生产周期长等优点，至少可供人类消费360年。从我国来看，中国页岩气探明储量为36×1012m3，居世界首位，在当今世界以化石能源为主要消费能源的背景下，大力发展页岩气开采技术，对我国减少原油和天然气进口，巩固我国国防安全有很重要的意义。我国页岩气主要分布在四川盆地、长江中下游、华北盆地、鄂尔多斯盆地、塔里木盆地以及准噶尔盆地，如图1.2所示。 图1.1页岩气藏地质条件图1.2中国页岩气资源分布页岩气开采是一种广分布、低丰度、易发现、难开采、自生自储连续型非常规低效气藏，气开采过程需要首先从地面钻探到页岩层，再通过开凿水平井穿越页岩层内部，并在水平井内分段进行大型水力加砂压裂，获得大量人工裂缝，还需要在同一地点，钻若干相同的水平井，对地下页岩层进行比较彻底的改造，造成大面积网状裂缝，最后获得规模产量的天然气。因此，水平井技术和水力压裂技术的页岩气成功开采的关键。 2 页岩气水平井技术 1821年，世界上第一口商业性页岩气井在美国诞生，在井深21米处，从8米厚的页岩裂缝中产出了天然气。美国也是页岩气研究开采最先进的国家，也是技术最成熟的国家。国外页岩气开采主要在美国和加拿大（因为加拿大和美国地质条件类似，因此可以承接美国的开采技术），主要得益于水平井技术、完井及压裂技术的成功应用。 2.1 开采技术 早期的页岩气开采主要运用直井技术，直井开采技术简单，开始投入成本低，但是开采
页岩气国内外发展现状
页岩气发展现状
指导老师：江茹 姓名：涛 学号：2012220051 日期：2013.12.20 目录 第一部分：国外页岩气发展 (3) 1.国外页岩气开发现状 (3) 2.国外页岩气开采技术 (4) 2.1地震勘探技术 (4) 2.2钻井技术 (5) 2.3测井技术 (5) 2.4页岩含气量录井和现场测试技术 (6) 2.5固井技术 (6) 2.6完井技术 (6) 2.7储层改造技术 (7) 2.7.1多级压裂 (7) 2.7.2清水压裂 (7) 2.7.3同步压裂 (8) 2.7.4水力喷射压裂 (8) 2.7.5重复压裂 (8) 第二部分：我国页岩气开发现状与存在问题 (9)
2.1页岩气研究与开发情况 (9) 2.2页岩气开发存在的问题 (10) 2.3我国页岩气开发适应技术分析 (11) 2.3.1国外页岩储层特性对比 (11) 2.3.2国页岩气开发技术适应性分析 (11) 第三部分：对我国页岩气开发建议 (12)
第一部分：国外页岩气发展 1.国外页岩气开发现状 目前全球对页岩气的勘探开发并不普遍，但美国和加拿大做了大量工作，欧洲多开始着手页岩气的研究，俄罗斯仅有局部少量开采。美国页岩气资源总量超过28×1012 ，页岩气技术可采资源达到3.6×1024，近30年来页岩气开发的发展很快。20世纪70年代中期美国页岩气开始规模化发展，70年代末期页岩气年产量约19.6×108 ；2000年5个页岩气产气盆地的生产井约28000口，年产量约122×108 ，2007年页岩气产气盆地有20余个，生产井增加到近42000口，页岩气年产量为450×108 ，约占美国天然气年产量的8%，成为重要的天然气资源之一。2009年美国页岩气生产井约98950口，页岩气年产量接近1000×1088 ，超过我国常规天然气的年产量。2012年美国页岩气年产量为1378×108 。加拿大页岩气资源分布广、层位多，预测页岩气资源量超过42.5×1012 。目前，已有多家油气生产商在加拿大西部地区进行页岩气开发试验，2007年该地区页岩气产量约8.5×108 。欧洲受美国启发，近年来一些开始着手页岩气的研究。2009年初，“欧洲页岩项目”在德国地学实验室启动，此项跨学科工程由政府地质调查部门、咨询机构、研究所和高等院校的专家组成工作团队，工作目标是收集欧洲各个地区的页岩样品、测井试井和地震资料数据，建立欧洲的黑色页岩数据库，与美国的含气页岩进行对比，分析盆地、有机质类型、岩矿物学成分等，以寻找页岩气。目前，为此工作提供数据支持的有Mararhon、Statoior、埃克森美孚、Gare France Suez、德国地学实验室等13家公司和机构。