页岩气开采原理
页岩气开采技术
第一部分 页岩气概述
基础地质研究——沉积环境及特征
二元或三元结构
第一部分 页岩气概述
基础地质研究——沉积环境及特征
二元或三元结构
图8 开启状层 间缝截切泄水 道（单片光， ×20） 泥质白云岩由 白云石纹层、 有机质纹层和 泥质纹层组成。 泄水道被铁白 云石、黄铁矿 充填。
第一部分 页岩气概述
第一部分 页岩气概述
页岩气国内外研究现状
全球页岩气资源量为456.24×1012m3，主要分布在北美、中亚、中国、
拉美、中东、北非和前苏联。目前取得开采成功的主要是美国和加拿 大。澳大利亚、德国、法国、瑞典、波兰等国家也开始了页岩气的研 究和勘探开发。
第一部分 页岩气概述
页岩气国内外研究现状
美国已勘探开发页岩气盆地分布图
33
第七节 低渗透油田开发实例 第八节 低渗透油田开发总结
前
言
第一节
稠油油藏概述
第二节 稠油油藏工程设计
第三节 稠油注采工艺技术 第四节 提高稠油采收率技术
第五节 稠油油藏开发实例
第一节 凝析油气藏概述(5) 第二节 凝析油气藏储量计算(85)
第三节 凝析油气藏合理开发方式和开采机理(105)
第四节 凝析油气藏开发气藏工程设计(276) 第五节 凝析油气藏开发实践(283)
（埃克森美孚化工用水指标）
第一部分 页岩气概述
页岩气国内外研究现状
超支化分子体系的应用
（北京希涛技术开发有限公司）
第一部分 页岩气概述
页岩气国内外研究现状
页岩储层增产法典和开发挑战 （哈利伯顿）
第一部分 页岩气概述
页岩气国内外研究现状
页岩储层增产法典和开发挑战 （哈利伯顿）
页岩油、页岩气
←页岩气：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。
这种被国际能源界称之为“博弈改变者”的气体，极大地改写了世界的能源格局。
←页岩油：指以页岩为主的页岩层系中所含的石油资源。
其中包括泥页岩孔隙和裂缝中的石油，也包括泥页岩层系中的致密碳酸岩或碎屑岩邻层和夹层中的石油资源。
←在固体矿产领域页岩油是一种人造石油，是油页岩干馏时有机质受热分解生成的一种褐色、有特殊刺激气味的粘稠状液体产物。
←全世界页岩油储量约11万亿～13万亿吨，远远超过石油储量。
全球油页岩产于寒武系至第三系，主要分布于美国、刚果、巴西、意大利、摩洛哥、约旦、澳大利亚、中国和加拿大等9个国家。
←中国油页岩资源7199.4亿吨，油页岩可采资源2432.4亿吨；页岩油资源476.4亿吨，页岩油可采资源159.7亿吨，页岩油可回收资源119.8亿吨，遍布20个省和自治区、47个盆地和80个含矿区，主要分布在松辽、鄂尔多斯、准噶尔、柴达木、伦坡拉、羌塘、茂名、大杨树、抚顺等9个盆地。
其中，松辽、鄂尔多斯、准噶尔等3个盆地油页岩资源占全国的74.24%，可回收页岩油占全国的64.25%。
吉林、辽宁和广东三个省份的储量最大。
←全世界页岩气储量最多的11个国家：中国（36.1亿立方米）、美国、阿根廷、墨西哥、南非、澳大利亚、加拿大、利比亚、阿尔及利亚、巴西、波兰（5.3亿立方米）。
←中国许多盆地发育有多套煤系及暗色泥、页岩地层，互层分布大套的致密砂岩存在根缘气、页岩气发育有利条件，不同规模的天然气发现，但目前尚未在大面积区域内实现天然气勘探的进一步突破。
资料显示，中国南方海相页岩地层可能是页岩气的主要富集地区。
除此之外，松辽、鄂尔多斯、吐哈、准噶尔等陆相沉积盆地的页岩地层也有页岩气富集的基础和条件。
←页岩油开采技术←（一）直接开采直接开采包括露天和井下两种开采方式。
露天开采适合于埋藏较浅的矿床开采，成本低，安全系数高，辽宁抚顺和广东茂名就是典型的例子。
浅谈页岩气开采技术
浅谈页岩气开采技术摘要:2009年末,中国首个页岩气合作开发项目富顺—永川区块页岩气项目正式进入实施阶段,这是中国石油与壳牌公司的首个页岩气开发项目,对我国的油气能源开发具有标志性意义。
本文主要对页岩气开采技术进行研究,以期对我国页岩气的勘探开发具有一定的指导。
关键词:页岩气;水平井;固井;完井1页岩气成藏条件和开发特征页岩气是一种介于煤层吸附气和常规圈闭气之间的非常规天然气藏。
其主要分布于暗色泥页岩或高碳泥页岩以及少数夹层状的粉砂岩、泥质粉砂岩等地层中,储集方式主要包括三种:以游离状态存在于天然裂缝或空隙中;以吸附状态存在于不溶有机质或矿物颗粒表面;以及少量溶解在沥青等有机溶剂中。
结合天然气成藏机理,页岩气是从根状气到根缘气的连续过渡,即当地层主体为具有生气能力的泥页岩(泥岩多、砂岩少)时,天然气是以多种方式存在的页岩气;而当地层以致密砂岩为主(砂岩多、泥岩少)时,天然气主要以活塞式整体推进为主要运移及聚集方式。
页岩气产自于有机质丰富的页源岩中,成藏过程中基本无运移,是典型的“自生自储”型天然气藏,成藏具有隐蔽性特点,不以常规圈闭的形成存在。
页岩气的储集条件主要包括以下三点:理想的页岩厚度和埋深是页岩气成藏的关键因素。
一方面足够的页岩埋深能够保证有机质具备向油气转化所必须的温度和压力,另一方面足够的页岩厚度以及连续的分布面积才能够提供足够的气源和储集空间。
页岩孔隙度越大,渗透率越大,游离气的储集空间就越大。
而作为储层,含气页岩显示出低空隙度、低渗透率和高含气饱和度的特点。
根据资料分析发现,页岩储集层含气的有效孔隙度一般只有1%～5%,渗透率一般小于10-6Lm2。
页岩中天然裂缝为页岩气提供储集空间和运移通道。
含气页岩孔隙度和渗透率都较低,所以天然裂缝的存在对页岩气的开采具有非常重要的意义。
页岩中裂缝数量越多、走向越分散、连通性越好,页岩气的产量越高。
页岩气藏具有持续产气、供气,产量低、产能稳,资源量大,但采收率较低,需要人工改造增产等特点。
页岩气开发的原理与工艺2
SRV和产量的关系
1000
SPE 119890
0 Northing (ft)
SRV vs. 6-month Average All Wells
4000 3500
6-Month Average (MCFD)
-1000
-2000
SRV= Stimulated Area x Net Pay
-3000
4,000 to 5,500
3,000 to 5,000
4,000 to 10,000
3,000 to 5,000
4 to 6
10 to 18
6 to 19
6 to 12
5 to 37
9 to 18
17,100 3500
10,600 3500
10,000 4000
17,000 3500
1,800 1,500
1
2.0 to 2.5
1.5 to 2.5 FR-water Linear gel Crosslink 20/40 Sand 40/70 Sand 30/50 Sand
Fluid type
FR-water Linear gel 100-mesh 40/70 Sand
FR-water Linear gel 100-mesh 40/70 Sand 40/70 CRC
Hybrid Crosslink 100-mesh 20/40 Sand 40/70 Sand 20/40 Ceramic
Proppant type
30/50 Sand
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案例：Barnett Shale
页岩气
1.吸附机理
页岩气赋存机理
4、裂缝、孔隙： 裂缝、孔隙会使 孔隙度增高，增 大页岩中颗粒的 比表面积。 5、压力：从吸 附等温线上可以 看出，岩石中的 吸附气含量随压 力的增加而增大。
总甲烷含量、吸附甲烷含量与压力的关系
2.游离机理
页岩气赋存机理
游离状态的页岩气存在于页岩的孔隙或裂隙中，气体可以自由 流动，其数量的多少决定于页岩内自由的空间（当气体分子满足 了吸附后，多余的气体分子一部分就以游离状态进入岩石孔隙和 裂隙中）。
（二）页岩气赋存机理
页岩气是典型的自生自储模式，因而无运移或极短距离运移， 就导致了其就近赋存的特点。页岩气主体上表现为吸附（干酪 根和粘土颗粒表面）或游离（天然裂缝和粒间孔隙）状态，甚 至在干酪根和沥青质中以溶解状态存在。
页岩气赋存机理
1、吸附机理 2、游离机理 3、溶解机理 4、综合机理
页岩气是由烃源岩连续生成 的生物化学成因气、热成因 气或两者的混合，在烃源岩 系统（ 页岩系统：页岩及页岩中
游离或溶解方式赋存的天然 气。（张金川教授）
夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥 质粉砂岩、甚至砂岩 ）中以吸附、
储集页岩气的泥页岩
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2.页岩气的分布
据２００５ 年ＲＨＳ的 统计，全球 页岩气资源 量为４５６ 万亿立方米， 主要分布在 北美（最 多）、亚洲、 欧洲和非洲 等地。
浅谈页岩气
主讲人：
主要内容
一、页岩气的概述
1、页岩气的定义 2、页岩气的分布
二、页岩气的成藏机理
1、页岩气生成机理 2、页岩气赋存机理 3、页岩气运聚机理 4、页岩气产出机理
三、页岩气的勘探和开发
1、页岩气的勘探 2、页岩气的开发
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。
页岩气钻探可行性研究报告
页岩气钻探可行性研究报告一、页岩气概况页岩气是一种通过在页岩层中水平和垂直钻井并使用水压破裂技术来释放并收集燃气的方式获得的天然气。
页岩层通常富含有机质，而页岩气则是由富含有机质的页岩所释放出来的。
与传统天然气不同的是，页岩气的储层不是空洞或者孔隙状的，而是由气体吸附在页岩颗粒的微小孔隙内，因此页岩气的开采需要使用水平钻井和水压破裂技术。
二、页岩气开采技术页岩气的开采主要包括水平钻井和水压破裂两个关键技术。
水平钻井是指通过对页岩层进行水平钻井开发，以增大钻井井底和页岩层之间的贴近度，提高气体采收率。
而水压破裂技术是指将含有破裂液的高压水泵送到井管中，透过压力使页岩层内的气体得以释放并进入井筒，然后通过生产设备将气体抽到地面上。
三、页岩气钻探可行性分析1.地质勘探地质勘探是页岩气钻探可行性的重要环节。
在进行地质勘探时，需要对潜在页岩气储层的分布、厚度、孔隙度、渗透率、有机质含量等进行详尽的调查和分析，以确定是否存在足够可开采的页岩气资源。
此外，还需要评估地层的结构、岩性、构造、地层运动情况等因素，为后续的钻井和开采工作提供重要参考。
2.技术条件对页岩气钻探的可行性分析还需考虑技术条件。
水平钻井技术和水压破裂技术是页岩气开采的关键技术，对钻探设备和技术工艺都有一定的要求。
需要确定钻井设备、水压破裂技术、破裂液配方和处理等相关技术条件，评估当地技术条件是否满足页岩气钻探的要求。
3.经济效益经济效益是进行页岩气钻探可行性分析的重要考量因素。
需要对页岩气资源储量、开采成本、市场需求、天然气价格等进行详细评估，以确定页岩气钻探的经济性。
同时还需考虑政策支持、环保要求、地方经济等多方面因素，综合评估页岩气钻探的经济效益。
4.环境影响页岩气钻探对环境的影响也是进行可行性分析的重要内容。
需要评估页岩气钻探对地下水、地表水、土壤、植被、野生动植物等的潜在影响，以及环保措施和成本，确定页岩气钻探对环境的影响是否可控制和承受。
页岩气的产气机理
页岩气产出机理当页岩层压力降到一定程度时，页岩中被吸附的气体开始从裂隙表面分离下来，成为页岩气的解析。
由于节理中的压力降低，解析出的气体和游离态、溶解态天然气混合通过基质孔隙和裂隙扩散进入裂隙网络中，再经裂缝网络等输导系统流向井筒。
页岩气的产出可以分为三个阶段。
第一阶段：随着井筒附近中压力微幅度的降低，首先产水，井筒附近只有单相流动。
第二阶段：当储层压力继续降低时，开始有一部分甲烷从页岩孔隙和裂隙中解析出来，并和游离态的天然气混合，开始形成气泡，阻碍着水的流动，水的相对渗透率下降，但气体不能流动，无论在基质还是在节理中，气泡都是孤立的，并不相互连接为非饱和单相流。
第三阶段：当储层压力进一步降低时，有更多的气体解析出来，水中含气达到饱和，气泡相互连接成线状，气的相对渗透率大于增大，随着压力下降，饱和度降低，气产量不断上升，呈现两相流状态。
上述三个阶段是连续的过程，随时间的推进，从井孔向周围的地层逐渐蔓延。
这是一个循序渐进的过程，脱水降压时间较短，波及的范围较大，吸附气的解析范围越来越大。
从美国主要的五个页岩气系统的产水量和产气量分析得出，页岩气产量常呈现出来负的下降曲线(图Array 1－5)。
开始水产量较高，随着排水采气作业的持续进行，水产量逐渐降低，而单井产气量逐渐上升，一般在开采的两年后达到高峰，此后缓慢降低。
与常规天然气的单井生产相比，页岩气单井日产量较小（一般小于1000m3/D）,但是，日产量稳定（产量下降较慢）、生产周期较长。
图1－5 页岩气生产曲线示意图页岩储气层和常规砂岩储气对比表。
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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。