页岩气开采技术
页岩油气开采技术概述
位能源二氧化碳 排放高于世界平均值
一、页岩油气勘探开収现状
7.中国页岩油气开采的战略背景
国内天然气消费增速强劲，近年来多次出现“气荒”现象。按照业内专家看法，中国天然气 净迚口量所占比重将从2010年的20%，扩大到2015年至2020年的30%至40%; 燃烧同等热值的天然气，其二氧化碳排放只有煤的一半和石油的70％，减少温室气体排放的 压力，页岩油气作为洁净能源，应为首选的新能源过渡产品。
2000年北美页岩气开发项目： Barnett、Ohio、Atrim、Lewis、New Albany，年产页岩气100-120亿方 2010年页岩气开发扩展到整个北美，美国年产页岩气达1378亿方,产量提高10倍， 2011年美国页岩气产量接近1800亿方。 2010年页岩油也开发扩展到整个北美，包括Bakken、Eagle Ford、Niobrara、Leonard(or Avalon 、 Monterey等，其中Bakken4500口井中生产，其核心区北Dakota 从2005年的500万吨增加到2009年的 1000万吨。Eagle Ford页岩气田凝析油产量2010年达到200万吨，预计到2020年达到1600万吨。
一、页岩油气勘探开収现状
2.北美页岩油气开采历史
2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31
美国自1979年以来的页岩气产量变化趋势图
页岩油气产区主要分布 在美国中、东部地区；
一、页岩油气勘探开収现状
3.全球页岩油气热络
全球页岩油气发展正驶入快车道，引起了天然气工业 发生了巨大变化，掀起了一场“页岩油气革命”
一、页岩油气勘探开収现状
非常规油气勘探与开发技术
非常规油气勘探与开发技术在当今能源需求日益增长的社会环境下，石油和天然气仍然是主要的能源来源。
但是，传统的油气田已经逐渐变得稀缺和难以开采，进而导致了非常规油气资源的开发热潮。
而非常规油气勘探与开发技术的发展，则是支撑该热潮的关键因素之一。
本文将探讨一些关于非常规油气开发技术的现状和未来趋势。
1、页岩气开采技术页岩气是一种以页岩作为储存和传输介质的天然气，它的开发始于上世纪90年代，而至今仍然是全球非常规天然气产业中最成熟的一项。
页岩气是通过水平钻井和水力压裂技术（或称为水力破裂技术）来采集的。
通过钻井向地下注入高压水和砂子，然后断掉水压的作用，砂子就在岩石中裂开了微波形状的裂缝，这样天然气就可以顺着这些微缝流出来。
这种技术是高效且普遍使用的，目前已经发展成为了一定规模和经验。
然而这种技术也存在一些问题和挑战。
例如，多次开采同一区块存在严重的缓慢排水或系统失效问题等。
同时，这种技术也需要大量消耗水资源，会对环境产生负面影响。
2、煤层气开采技术煤层气是由煤层中的煤与天然气结合而成的一种混合物。
它的开发涉及开采和排放井下瓦斯模型，压裂和抽采液等领域。
这是一个需要系统性的工作，涉及多个方面技术的循序渐进的协调。
随着煤层气行业的发展和技术进步，新的技术和创新持续出现。
对于煤层气的开采技术，目前主要有透水杆支架纵向分层穿层自流水压缩跨层等技术和方法，其采气效率可以以上升到较为理想的水平。
由于它相对处理成本较低、能源综合利用效率高，所以其在煤炭资源丰富的国家和地区是被越来越多地看重的。
3、页岩油开采技术与页岩气类似，页岩油也是被通过水力压裂技术开采。
这种技术利用水和人工加压机械地破坏页岩，然后溢出石油。
然而，由于相对较低的原油价格和缓慢的钻井速度，加上缺乏完整的“页岩油层”研究，页岩油开发相对滞后于页岩气开发。
在页岩油开采的过程中，虽然需要使用的化学品和毒性较低，但是这种开采过程也会对地表和地下水资源产生影响（例如简单的排污、水资源的消耗和地表裂缝等）。
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。
页岩气开采原理
页岩气开采原理
页岩气是一种非常重要的天然气资源，它存在于页岩岩石中，开采难度大，但是储量丰富。
页岩气开采的原理主要包括地质勘探、水平钻井、压裂技术和天然气采收等环节。
首先，地质勘探是页岩气开采的第一步。
地质勘探通过对地下岩层的勘探和分析，确定页岩气的分布、储量和开采条件。
这一步骤的准确性和全面性对后续的开采工作至关重要，只有通过科学的勘探手段，才能找到潜在的页岩气储层。
其次，水平钻井是页岩气开采的关键技术之一。
由于页岩气储层通常位于地下几千米深处，传统的垂直钻井技术已经无法满足开采需求。
水平钻井技术可以在地下岩层中钻出水平井眼，从而有效地提高了页岩气的开采效率。
接下来，压裂技术是页岩气开采的另一个关键环节。
由于页岩岩石的渗透性较差，天然气难以从岩层中释放出来。
压裂技术通过向岩层注入高压液体，使岩石发生裂缝，从而增加了天然气的释放量和开采效率。
最后，天然气采收是页岩气开采的最终环节。
通过管道输送和加工处理，将开采出来的天然气运送到市场上，供应给广大用户。
天然气采收环节需要高效的输送和处理设备，以确保天然气的质量和供应稳定。
综上所述，页岩气开采的原理包括地质勘探、水平钻井、压裂技术和天然气采收等环节。
这些环节相互配合，共同构成了页岩气开采的整个过程。
随着技术的不断进步和完善，页岩气开采将会成为未来能源领域的重要支柱，为人类社会的发展做出重要贡献。
页岩气开发主要技术
一、结论与建议
与常规天然气关键在“找气”不同的是，页岩气开发的关键在“采 气”，但是由于勘探开发理论和技术上还不够成熟，我国页岩气开 发仍处于研究开发的初级阶段。
我国页岩气开发瓶 颈
我国页岩气开发面临问题
机 理 分 析 研 究
实 验 测 试 与 分 析
有 利 选 区 与 评 价
含 气 特 点 与 模 拟
步压裂技术则是规模化的页岩气开发的客观需要。
多级压裂特点就是多段压裂和分段压裂，它可以在 同一口井对不同的产层进行单独压裂
2 水力压裂关键因素
页岩气开发水力压裂原理就是利用储层的天然或 诱导裂缝系统，使用含有各种添加剂的压裂液在 高压下注入地层，是储层裂缝网络扩大，并依靠 支撑剂支撑裂缝，从而改善储层裂缝网络系统， 达到增产目的。
页岩水力压裂的关键因素是裂缝系统和压裂液 配置。而裂缝的发育程度又是影响页岩气产量 的重要因素，获得更多的裂缝是压裂设计首先 考虑的问题。
2.1 压裂设计
为了获得好的压裂效果，在实施压裂之前， 往往要进行压裂设计。压裂设计的核心是压 裂效果的模拟，通过压裂模拟能够预测裂缝 发育的宽度、长度和方向、评价压裂是否成 功。水力压裂模拟一般通过模拟软件进行， 它可以预测裂缝的三维几何形状提供优选的 压裂方案。
非常规油气
页岩气的开发技术
1.清水压裂技术 2.重复压裂技术
水力压裂技术
页岩气开采技术
3.水力喷射压裂技术
4.多级压裂技术
5.同步压裂技术
水平井钻井
一、页岩气主要开发技术
二、水力压裂技术综述 1、水力压裂技术应用分析 2、水力压裂关键因素 三、我国页岩气开发面临问题 四、结论与建议
1 水力压裂技术应用分析
页岩气开采原理
页岩气开采原理
页岩气开采原理是通过水平钻井和水力压裂技术将水和添加剂注入页岩岩层，使岩层裂缝扩大并释放出内部储存的天然气。
具体步骤如下：
1. 水平钻井：首先，在地表选择合适的位置进行垂直钻井，当钻杆到达目标页岩层时，钻井工程师会改变钻头方向，将钻孔延伸成水平方向。
这样可以增加页岩岩层与钻孔的接触面积，提高天然气的开采效率。
2. 水力压裂：完成水平钻井后，高压水和添加剂（如砂岩颗粒）被泵送到井中，进入页岩岩层。
压力和添加剂的作用下，岩石发生裂缝和断裂，从而使天然气能够逸出。
水力压裂也可以同时增加岩石孔隙的连接性，便于天然气在岩层内流动和采集。
3. 采集天然气：一旦页岩层被水力压裂，天然气开始从岩石毛细孔隙中释放出来，并通过新形成的裂缝流向水平井筒。
然后，运用抽油泵等装置将天然气输送到地面设备进行储存和处理。
4. 环境保护：在整个开采过程中，需要严格控制水和添加剂的使用，以减少对地下水资源的污染。
此外，储存和处理阶段也要采取相应的措施，以确保环境不受污染。
以上就是页岩气开采的基本原理。
通过水平钻井和水力压裂技术，能够充分利用页岩岩层内部的天然气资源，提高天然气开采效率，促进能源产业的发展。
页岩气开采技术
据预测，到2030年，中国页岩气产量将达到150亿立方米，占国内天然气产 量的15%左右。随着国际合作和经验技术交流的加强，中国页岩气开采技术也将 逐步走向世界前列。
总之，世界页岩气资源和开采现状表明，页岩气已经成为全球清洁能源领域 的重要角色。中国作为页岩气资源大国，其发展前景在政策支持、市场需求和技 术进步的共同推动下十分看好。随着国内外合作和研发的深入进行，中国页岩气 产业将迎来更为广阔的发展空间，为推动全球清洁能源革命和应对气候变化作出 积极贡献。
总结
国内页岩气开采技术的不断进步和发展，为我国能源结构的优化和清洁能源 的发展提供了有力支持。本次演示介绍了国内页岩气开采技术的现状、技术创新 和未来展望。通过水平井技术和水力压裂技术的不断优化和创新，我国页岩气开 采成本降低、效率提高，
为实现清洁能源的规模化发展奠定了基础。随着技术的进一步突破和市场需 求的增加，国内页岩气开采的前景十分广阔。未来，需要继续加强技术研发和创 新，推动页岩气开采技术的进步，为我国的能源事业作出更大的贡献。
2、水平井技术
水平井技术已成为页岩气开采的重要手段。水平井能够增大储层暴露面积， 提高产能，并有助于降低生产成本。其原理是在垂直主井眼的基础上，侧钻出一 条或多条水平井眼，以实现对更大储层的开发。水平井技术的优势在于提高产能、 降低成本以及减少环境影响。然而，该技术的实施需要先进的设备和钻井技术， 同时对地质和工程要求较高。
3、水力压裂技术
水力压裂技术是页岩气开采过程中的一项关键技术。其原理是通过向储层注 入高压泵入的流体（通常是水和砂），使储层产生裂缝，进而释放出被困的天然 气。水力压裂技术的主要优点是提高产能、降低钻井成本和减少开发时间。然而， 该技术也存在一定的局限性，如对储层造成潜在损害、需要大量水资源以及可能 引起地质灾害等。
页岩气开发开采技术
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通过引进、消化，结合国内实际，形成了一套针对页岩气藏压裂投产技术。
安东的合作伙伴（亚太地区唯一）ELY公司是一家专业从事页岩气藏压裂改造的服务公司，在页岩气藏清水压裂改造方面具有丰富的经验。 ELY主要从事完井、增产作业、油藏等领域的整体设计、现场施工作业及现场监督。 在页岩气压裂方面，ELY也具有20多年的研究经历以及超过1000口页岩气井的现场压裂经验。 在页岩气压裂服务的公司包括Chevron USA Production 、 Shell Oil Company、 Shell Western E&P, Inc、Mitchell Energy等等。
1.2～1.6
1.6～2.6
0.4～1.1
TOC，%
4.5
4～9.8
0.5～4.0
1～14
1～20
1～25
0.45～3.5
1.7～3.75
1.88～9.36
>2
石英+钙质%
35～50
60～80
20～41
50
50～70
40～55
35～45
总孔隙度，%
4～5
2～8
8～9
3～9
9
10～14
3～5.5
目 录
添加标题
页岩气藏特点
添加标题
安东页岩气服务能力
添加标题
页岩气资源分布
添加标题
页岩气开发技术
致密性和天然气的特性要求页岩气开采最大程度地暴露页岩地层到井眼的接触面积，需要的主要技术如下：
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第一章 页岩气开采概述 第二章 页岩气钻井技术 第三章 页岩气完井与射孔作业 第四章 页岩气分段压裂技术 第五章 页岩气连续油管技术 第六章 页岩气试气工艺 第七章 页岩气井的生产管理技术
第一章 页岩气开采概述
一、页岩气概念 1.页岩油气：
主要以吸附和游离方式赋存于富有机 质泥页岩及其夹层中的石油与天然气。
流，取得了页岩气勘探的突破，启动了焦石坝区块的页岩气的
开发工作。
2012年12月，涪陵页岩气田正式移交江汉油田分公司开
发。
15
四、我国石化页岩油气勘探开发现状
☆2013年1月9日，焦页1HF井投入试 采，日产量6万方，成为国内第一口 投入商业开发的页岩气井，标志涪 陵页岩气田正式进入商业试采。
☆2013年1月，启动试验井组开发工 作；并开展焦石坝区块一期产建区 整体评价。
2. 页岩气：
产自极低孔渗、富有机质页岩储集系 统中的天然气，或自生自储、以游离气和 吸附气为主赋存，富集于页岩储集系统的 微-纳米级孔缝或矿物颗粒表面的天然 气。
第一节 页岩气及其特点
二、页岩气特点
1.储集空间以裂缝为主，以游离气、吸附气和水溶气形式赋 存，低渗；
2.属于源生气，在源岩层内的就近聚集，为典型原地成藏模 式，与常规天然气藏不同，页岩气“生、储、盖”自成一体；
三、全球非常规天然气资源开发现状
2000年以后，水平井钻井技术及分段压裂、同步压裂、重复 压裂技术等快速发展及大规模应用，带来了美国页岩气的快速 发展。Barnett页岩气年产量由1999年的22亿方快速增加到2009 年560亿方，10年间增长了25倍。2016年美国年产超三千亿方。
页岩气采概述 第二章 页岩气钻井技术 第三章 页岩气完井与射孔作业 第四章 页岩气分段压裂技术 第五章 页岩气连续油管技术 第六章 页岩气试气工艺 第七章 页岩气井的生产管理技术
第二章 页岩气钻井技术
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国外页岩气钻井分析
2002年Devon能源公司在沃斯堡盆地进行了7口页岩气试验水 平井的试采，取得了巨大成功。水平井最终评价的开采储量是直 井的3倍以上，成本只相当于直井的1.5倍，初始产量与最终总产 量也有很大关系，由此，业界开始大力推广水平钻井 。
二、页岩气特点
3.较常规天然气相比，具有单井产量低、开采寿命长、生产 周期长、产量稳定的特点。
4.分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中，连 续性分布。
抛光前
抛光后
三、页岩气赋存页岩类别
——页岩气主要赋存在黑色富有机质泥页岩中
四、页岩气与常规油气的关联性
1、页岩油气主要分布于成熟的含油气区； 2、积累的常规油气地质资料、样品可用于确定有利区； 3、已有的管网设施可以利用； 4、已形成的地球物理、压裂技术等可以应用。
☆2013年11月28日，一期产建方案通 过总部审查。
☆2014年1月，启动一期产建工作。 ☆2015年12月，圆满建成涪陵页岩气
田一期50亿方产能。
焦页1HF井放喷点火照片
四、我国石化页岩油气勘探开发现状
2013年 新建平台：13座
开钻：30口 完井：24口 完成试气：14口 投产：13口 新建产能：5亿方 产气：1.42亿方 销售：1.34亿方 实现当年开发，当年 投产，当年见效。
1914年，在阿巴拉契亚盆地泥盆系 Ohio页岩中，发现了世界第一个页岩气 田—Big Sandy。
受地质认识和技术手段的限制，人们 对这类资源并没有重视，没有认识到它的 巨大潜力，没有想到它可以被大规模地开 采利用。
二、页岩气革命开始与发展
1981—1998, Mitchell能源
公司坚持在Fort Worth盆地探索
第二节 国内外页岩气勘探开发现状
概论
中国能源消费结构不合理，煤炭消费居高不下，天然气消 费比较偏低，天然气具有很大的发展空间。
一、页岩气的发现及革命前期
1821年，William A.Hart 在美国纽 约的弗里多尼亚钻了第一口产自页岩的商 业天然气井(27 英尺深），被认为是页岩 气的首次发现。
试验，综合开发了水力压裂和水
平井技术，最终实现了Barnett
页岩气的规模商业开发，开创页
岩气开发新局面。
页岩气之父George Mitchell 于 2011年获得终身成就奖，以表彰 他在页岩气开发方面做出杰出贡献。
三、全球非常规天然气资源开发现状
全球页岩气资源储量约456万亿立方米，相当于煤层气和致 密气的总和，主要分布在北美、中亚和中国、中东和北非以及 拉美等地区。
美国15年页岩气年产量变化
四、我国石化页岩油气勘探开发现状
自2006年-2016年，中国石化页岩气勘探主要开展了选区评 价、重点区块评价、产能评价、产能建设四方面工作,实现了页 岩气从勘探突破到商业发现到规模开发跨越式发展。
13
四、我国石化页岩油气勘探开发现状
14
四、我国石化页岩油气勘探开发现状
2014年 新建平台：52座
开钻：148口 完井：112口 完成试气：75口 投产：76口 新建产能：20亿方 产气：10.81亿方 销售：10.38亿方 占当年全国页岩气 总产量的83%。
2015年 新建平台：10座
开钻：112口 完井：120口 完成试气：109口 投产：91口 新建产能：25亿方 产气：31.67亿方 销售：30.41亿方 圆满完成一期50亿 方产能建设任务。
2016年 新建平台：27座
开钻：50口 完井：50口 完成试气：78口 投产：66口 新建产能：20亿方 产气：50.37亿方 销售：48.36亿方 二期产建建成产能
20亿方。
截至2016年底，气田累计开钻338口，完井306口，完成试气274口，投 产246口；建成页岩气年产能力70亿方，预计17年年产页岩气可达一百亿 方。并建成60亿方/年的集输工程、65亿方/年的脱水装置、51000方/天的供 水系统、53座地面集气站、110kV变电站。
2010，宣页1、河页1井——找到页岩，见气显示；
2011，黄页1、湘页1井——找到页岩，获低产气流；
2012.7, 彭页HF-1井——找到优质页岩，产工业气流；
2012.12,焦页1HF井——找到优质页岩，获高产气流。
2012年，勘探分公司针对焦石坝区块志留系龙马溪组部署
钻探了焦页1HF井，11月28日放喷测试获20.3万方/天的工业气