頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)

1、.提提 綱綱. 我國與美國在頁巖氣地質(zhì)條件上具有許多相似之處，頁巖氣富集地質(zhì)我國與美國在頁巖氣地質(zhì)條件上具有許多相似之處，頁巖氣富集地質(zhì)條件優(yōu)越，具有與美國大致相同的頁巖氣資源前景和開發(fā)潛力。頁巖氣資條件優(yōu)越，具有與美國大致相同的頁巖氣資源前景和開發(fā)潛力。頁巖氣資源已引起油氣界廣泛而密切的關(guān)注，受到黨中央、國務(wù)院的高度重視。目源已引起油氣界廣泛而密切的關(guān)注，受到黨中央、國務(wù)院的高度重視。目前我國頁巖氣資源調(diào)查與勘探開發(fā)還處于探索起步階段，更新理念、破解前我國頁巖氣資源調(diào)查與勘探開發(fā)還處于探索起步階段，更新理念、破解難題、創(chuàng)新模式，大力推進頁巖氣資源戰(zhàn)略調(diào)查和勘探開發(fā)，已成為我國難題、創(chuàng)新模式，

2、大力推進頁巖氣資源戰(zhàn)略調(diào)查和勘探開發(fā)，已成為我國油氣資源領(lǐng)域重要而迫切的戰(zhàn)略任務(wù)。油氣資源領(lǐng)域重要而迫切的戰(zhàn)略任務(wù)。 為進一步加快中石化非常規(guī)儲層（含非常規(guī)油氣儲層及低滲致密儲層）為進一步加快中石化非常規(guī)儲層（含非常規(guī)油氣儲層及低滲致密儲層）的勘探開發(fā)進程，提高水平井鉆完井及分段壓裂技術(shù)水平，指導(dǎo)水平井鉆的勘探開發(fā)進程，提高水平井鉆完井及分段壓裂技術(shù)水平，指導(dǎo)水平井鉆完井及分段壓裂的實施，中石化成立了非常規(guī)儲層水平井鉆完井及分段壓完井及分段壓裂的實施，中石化成立了非常規(guī)儲層水平井鉆完井及分段壓裂技術(shù)攻關(guān)實施工作領(lǐng)導(dǎo)小組，統(tǒng)籌領(lǐng)導(dǎo)和協(xié)調(diào)中石化非常規(guī)儲層水平井裂技術(shù)攻關(guān)實施工作領(lǐng)導(dǎo)小組，統(tǒng)籌領(lǐng)導(dǎo)和

3、協(xié)調(diào)中石化非常規(guī)儲層水平井鉆完井及分段壓裂技術(shù)工作。鉆完井及分段壓裂技術(shù)工作。一、前一、前 言言. 推進頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)創(chuàng)新。推進頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)創(chuàng)新。 完善和創(chuàng)新頁巖氣地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)、鉆探完井和壓裂等技術(shù)方法，形完善和創(chuàng)新頁巖氣地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)、鉆探完井和壓裂等技術(shù)方法，形成多學(xué)科、多手段的綜合勘探技術(shù)方法體系，確?？碧侥繕说穆鋵嵑晚樌瓿?。針對成多學(xué)科、多手段的綜合勘探技術(shù)方法體系，確?？碧侥繕说穆鋵嵑晚樌瓿?。針對頁巖氣特點，引進、吸收、提高、創(chuàng)新頁巖氣特點，引進、吸收、提高、創(chuàng)新頁巖氣儲層評價技術(shù)、射孔優(yōu)化技術(shù)、水平井頁巖氣儲層評價技術(shù)、射孔優(yōu)化技術(shù)、水平井技術(shù)和

4、壓裂技術(shù)技術(shù)和壓裂技術(shù)，逐步形成一批適合我國頁巖氣地質(zhì)特點的自主創(chuàng)新關(guān)鍵技術(shù)。，逐步形成一批適合我國頁巖氣地質(zhì)特點的自主創(chuàng)新關(guān)鍵技術(shù)。 構(gòu)筑支撐頁巖氣勘探開發(fā)的技術(shù)體系。構(gòu)筑支撐頁巖氣勘探開發(fā)的技術(shù)體系。 確定我國頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)攻關(guān)方向和重點，瞄準國際先進或領(lǐng)先水平，強化確定我國頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)攻關(guān)方向和重點，瞄準國際先進或領(lǐng)先水平，強化科技攻關(guān)，建立頁巖氣關(guān)鍵技術(shù)、核心技術(shù)、重大先導(dǎo)、推廣技術(shù)、引進技術(shù)等分層科技攻關(guān)，建立頁巖氣關(guān)鍵技術(shù)、核心技術(shù)、重大先導(dǎo)、推廣技術(shù)、引進技術(shù)等分層次的技術(shù)研發(fā)、應(yīng)用保障體系。積聚力量，攻克難關(guān)，逐步由技術(shù)引進向自主創(chuàng)新轉(zhuǎn)次的技術(shù)研發(fā)、應(yīng)用保障體系。積聚

5、力量，攻克難關(guān)，逐步由技術(shù)引進向自主創(chuàng)新轉(zhuǎn)變，推進原始創(chuàng)新，力爭跨越關(guān)鍵技術(shù)和核心技術(shù)門檻，提高頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)水變，推進原始創(chuàng)新，力爭跨越關(guān)鍵技術(shù)和核心技術(shù)門檻，提高頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)水平和競爭力。平和競爭力。一、前一、前 言言.1.1.頁巖氣藏特點頁巖氣藏特點2.2.選區(qū)評價技術(shù)選區(qū)評價技術(shù)3.3.物探技術(shù)物探技術(shù)4.4.水平井鉆井技術(shù)水平井鉆井技術(shù)5.5.水平井壓裂技術(shù)水平井壓裂技術(shù)6.6.“井工廠井工廠”理念理念提提 綱綱. 美國美國48 48 個州廣泛分布了含巨量天然氣的高有機質(zhì)頁巖。德克薩斯州個州廣泛分布了含巨量天然氣的高有機質(zhì)頁巖。德克薩斯州初步開采的初步開采的Barnett

6、Barnett 頁巖提供了本土頁巖提供了本土48 48 個州天然氣生產(chǎn)總量的個州天然氣生產(chǎn)總量的6%6%。分析。分析估計到估計到2011 2011 年底多數(shù)的儲量增長（年底多數(shù)的儲量增長（50%50%到到60%60%）將來自非常規(guī)的頁巖氣。）將來自非常規(guī)的頁巖氣。 四個新的頁巖氣（四個新的頁巖氣（HaynesvilleHaynesville，F(xiàn)ayettevilleFayetteville，Marcellus Marcellus 和和WoodfordWoodford）可采氣體總量可能超過）可采氣體總量可能超過1515萬億。萬億。 對比研究，中國南方廣大地區(qū)海相地層中發(fā)育的優(yōu)質(zhì)烴源巖是國內(nèi)對比研

7、究，中國南方廣大地區(qū)海相地層中發(fā)育的優(yōu)質(zhì)烴源巖是國內(nèi)頁巖氣勘探的重要目標，專家初步估計頁巖氣資源量大約頁巖氣勘探的重要目標，專家初步估計頁巖氣資源量大約3030萬億方。萬億方。1.1.頁巖氣藏的特點頁巖氣藏的特點1 1）頁巖氣資源豐富）頁巖氣資源豐富二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù).頁巖氣儲層物性差，低孔低滲，頁巖氣儲層物性差，低孔低滲，孔隙度孔隙度約為約為4%-6%,4%-6%,基質(zhì)基質(zhì)滲透率滲透率小小于于0.0010.0011010-3-3mm2 2。 頁巖儲層發(fā)育較多天然微裂縫，頁巖儲層發(fā)育較多天然微裂縫，巖石具有一定的脆性，在改造過巖石具有一定的脆性，在改造過程中易形成網(wǎng)狀

8、裂縫系統(tǒng)。程中易形成網(wǎng)狀裂縫系統(tǒng)。 2010-1-28第7頁2 2）頁巖氣藏物性差，需改造）頁巖氣藏物性差，需改造1.1.頁巖氣藏的特點頁巖氣藏的特點二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù).010002000300040000200400600800100012000.01.02.03.04.0天數(shù)平均產(chǎn)量, MCFD0.0水平井/直井產(chǎn)量比水平井平均產(chǎn)量直井平均產(chǎn)量比率 水平井是目前主要的頁巖氣藏生產(chǎn)形式。水平井的產(chǎn)量是垂直水平井是目前主要的頁巖氣藏生產(chǎn)形式。水平井的產(chǎn)量是垂直井的井的3-43-4倍多，成本僅是直井的倍多，成本僅是直井的1.5-2 1.5-2 倍。目前倍。目前85%85

9、%的開發(fā)井為水平井的開發(fā)井為水平井多段壓裂。多段壓裂。3 3）開發(fā)方式對產(chǎn)能影響大）開發(fā)方式對產(chǎn)能影響大1.1.頁巖氣藏的特點頁巖氣藏的特點二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù).kentuckykentucky東部泥盆系頁巖氣產(chǎn)量遞減曲線，東部泥盆系頁巖氣產(chǎn)量遞減曲線，xxxx井井2626年累計產(chǎn)量年累計產(chǎn)量1333133310104 4mm3 34 4）產(chǎn)量遞減先快后慢，生產(chǎn)周期長）產(chǎn)量遞減先快后慢，生產(chǎn)周期長1.1.頁巖氣藏的特點頁巖氣藏的特點l生產(chǎn)周期比較長生產(chǎn)周期比較長早期以游離氣為主，產(chǎn)量較高，遞減快（第一年產(chǎn)量降到早期以游離氣為主，產(chǎn)量較高，遞減快（第一年產(chǎn)量降到65%65

10、%）后期以吸附氣產(chǎn)出為主，產(chǎn)量相對較低，年遞減率后期以吸附氣產(chǎn)出為主，產(chǎn)量相對較低，年遞減率2%2%3%3%，單井日產(chǎn)，單井日產(chǎn)2-32-3萬方萬方預(yù)測頁巖氣田開采壽命可達預(yù)測頁巖氣田開采壽命可達30305050年年保持合理的生產(chǎn)制度保持合理的生產(chǎn)制度l一般無自然產(chǎn)能，一般無自然產(chǎn)能，所有井都要實施壓裂所有井都要實施壓裂改造改造。據(jù)美國據(jù)美國資料統(tǒng)計資料統(tǒng)計：40%40%的井初期裸眼測試時無天然氣的井初期裸眼測試時無天然氣55%55%井初始無阻流量沒有工業(yè)產(chǎn)能井初始無阻流量沒有工業(yè)產(chǎn)能直井壓裂平均產(chǎn)量達直井壓裂平均產(chǎn)量達0.80.8萬方萬方/d/d左右左右水平井壓裂平均產(chǎn)量可達水平井壓裂平均產(chǎn)

11、量可達1010萬方萬方/d/d以上，最高達以上，最高達3030萬方萬方/d/d二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù).1) 1) 有效頁巖的厚度有效頁巖的厚度2) 2) 頁巖的有機質(zhì)豐度頁巖的有機質(zhì)豐度3) 3) 頁巖的熱演化程度頁巖的熱演化程度4) 4) 頁巖的礦物組成頁巖的礦物組成 5) 5) 頁巖的含氣量頁巖的含氣量 6) 6) 頁巖的孔隙度頁巖的孔隙度 7) 7) 頁巖的滲透性頁巖的滲透性 8) 8) 構(gòu)造格局構(gòu)造格局北美地區(qū)頁巖氣評價包含北美地區(qū)頁巖氣評價包含1616個個參數(shù)，內(nèi)容全面。內(nèi)容全面。1 1）頁巖氣有利目標區(qū)優(yōu)選技術(shù)）頁巖氣有利目標區(qū)優(yōu)選技術(shù)9) 9) 沉積、構(gòu)造演

12、化史沉積、構(gòu)造演化史 10) 10) 頁巖橫向連續(xù)性頁巖橫向連續(xù)性 11) 3D 11) 3D 地震資料情況地震資料情況 12) 12) 地層壓力特征地層壓力特征 13) 13) 壓裂用水壓裂用水 14) 14) 輸氣管網(wǎng)輸氣管網(wǎng) 15) 15) 井場情況與地貌環(huán)境井場情況與地貌環(huán)境 16) 16) 污水處理與環(huán)保污水處理與環(huán)保2.2.選區(qū)評價技術(shù)選區(qū)評價技術(shù)二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù). 測井測井和和巖心分析巖心分析是頁巖氣儲層評價的兩種主要手段。是頁巖氣儲層評價的兩種主要手段。2.2.選區(qū)評價技術(shù)選區(qū)評價技術(shù)2 2）頁巖氣儲層評價）頁巖氣儲層評價 測井：測井：數(shù)據(jù)主要包括數(shù)

13、據(jù)主要包括ECSECS、GRGR、成像測井、聲波測井等；、成像測井、聲波測井等； 從從CHEVRONCHEVRON（雪佛龍）、（雪佛龍）、HARDING-SHELTONHARDING-SHELTON（哈?。ü? -歇爾頓歇爾頓) )、BPBP等公等公司的資料看，頁巖氣的測井技術(shù)與常規(guī)測井無異，但對于頁巖參數(shù)的確司的資料看，頁巖氣的測井技術(shù)與常規(guī)測井無異，但對于頁巖參數(shù)的確定，在勘探階段需要通過定，在勘探階段需要通過巖心資料的分析標定巖心資料的分析標定、ECSECS測井測井獲得。獲得。通過對已知頁巖氣藏總有機碳含量、成熟度、含氣性等通過對已知頁巖氣藏總有機碳含量、成熟度、含氣性等地球化學(xué)參地球

14、化學(xué)參數(shù)與測井資料標定數(shù)與測井資料標定建立建立氣藏評價方法氣藏評價方法的研究，在新井或新層評價時可通的研究，在新井或新層評價時可通過過測井模型測井模型確定各項參數(shù)。確定各項參數(shù)。 二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù).2.2.選區(qū)評價技術(shù)選區(qū)評價技術(shù)2 2）頁巖氣儲層評價）頁巖氣儲層評價巖心分析：巖心分析：確定孔隙度、儲層滲透率、泥巖的組分、流體及儲確定孔隙度、儲層滲透率、泥巖的組分、流體及儲層的敏感性，并分析測試層的敏感性，并分析測試TOCTOC和吸附等溫曲線。和吸附等溫曲線。 BpBp通過參數(shù)井的系統(tǒng)取心，在通過參數(shù)井的系統(tǒng)取心，在“相控頁巖分布相控頁巖分布”的思路指導(dǎo)下，對的思路

15、指導(dǎo)下，對巖巖心的層序心的層序和和沉積沉積細致細致描述描述，研究頁巖的，研究頁巖的沉積特征沉積特征，編制不同層系頁巖沉，編制不同層系頁巖沉積相平、剖面圖。積相平、剖面圖。Arkoma Arkoma 盆地的伍德福德頁巖的系統(tǒng)巖心分析表明，盆地的伍德福德頁巖的系統(tǒng)巖心分析表明，頁巖氣頁巖氣分布在碎分布在碎屑巖和碳酸鹽巖構(gòu)成的旋回沉積的富含有機質(zhì)頁巖段中，該段屑巖和碳酸鹽巖構(gòu)成的旋回沉積的富含有機質(zhì)頁巖段中，該段TOCTOC、RoRo指指標與頁巖氣產(chǎn)出有極為密切的關(guān)系。標與頁巖氣產(chǎn)出有極為密切的關(guān)系。 國內(nèi)對頁巖的巖心分析與國外比還存在較大的差距，特別是試驗設(shè)國內(nèi)對頁巖的巖心分析與國外比還存在較大的

16、差距，特別是試驗設(shè)備與試驗方法方面。備與試驗方法方面。二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù).BPBP公司工作的公司工作的Arkoma Arkoma 盆地伍德福德頁巖氣藏盆地伍德福德頁巖氣藏, ,頁巖厚度大于頁巖厚度大于5050米、米、TOCTOC大于大于2%2%、Ro1.3Ro1.31.8%1.8%、鈣質(zhì)含量大于、鈣質(zhì)含量大于20%20%，由于富含，由于富含鈣質(zhì)鈣質(zhì)脆性礦物，通過壓裂取得了很好的勘探開發(fā)效果。脆性礦物，通過壓裂取得了很好的勘探開發(fā)效果。由此認識到除由此認識到除硅質(zhì)硅質(zhì)含量越高，頁巖脆性越大，有利于后期的壓含量越高，頁巖脆性越大，有利于后期的壓裂改造形成裂縫外，只要富含裂

17、改造形成裂縫外，只要富含脆性礦物脆性礦物的優(yōu)質(zhì)烴源巖均是有利的勘的優(yōu)質(zhì)烴源巖均是有利的勘探開發(fā)目標。探開發(fā)目標。3 3）富含）富含脆性脆性礦物的優(yōu)質(zhì)烴源巖均是有利的勘探開發(fā)目標礦物的優(yōu)質(zhì)烴源巖均是有利的勘探開發(fā)目標2.2.選區(qū)評價技術(shù)選區(qū)評價技術(shù)二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù). 4)Ro4)Ro是熱成因頁巖氣成藏的主控因素。是熱成因頁巖氣成藏的主控因素。RoRo介于介于1.1%1.1%3%3%的范圍的范圍是熱成因型頁巖氣藏的有利分布區(qū)。是熱成因型頁巖氣藏的有利分布區(qū)。 在北美俄克拉荷馬東南的阿科馬盆地在北美俄克拉荷馬東南的阿科馬盆地RoRo達到達到4.89% 4.89% ，Woo

18、dfordWoodford頁巖中也發(fā)現(xiàn)了頁巖氣藏，改變了以往對頁巖頁巖中也發(fā)現(xiàn)了頁巖氣藏，改變了以往對頁巖RoRo上限小于上限小于3%3%的觀點的觀點, , 但但RoRo過高會導(dǎo)致頁巖氣藏中的二氧化碳含量增高。過高會導(dǎo)致頁巖氣藏中的二氧化碳含量增高。2.2.選區(qū)評價技術(shù)選區(qū)評價技術(shù)二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù).3.3.地震資料的應(yīng)用地震資料的應(yīng)用 美國幾個頁巖氣田都位于常規(guī)油氣勘探程度較高美國幾個頁巖氣田都位于常規(guī)油氣勘探程度較高的地區(qū)，常規(guī)油氣勘探地震資料用來解釋頁巖層段的斷的地區(qū)，常規(guī)油氣勘探地震資料用來解釋頁巖層段的斷層和頂?shù)装?。層和頂?shù)装?。二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)二、頁巖

19、氣勘探開發(fā)技術(shù).4.4.頁巖氣水平井鉆井頁巖氣水平井鉆井1)1)水平段井眼水平段井眼位置位置及及方向方向的設(shè)計主要依據(jù)地應(yīng)力資料的設(shè)計主要依據(jù)地應(yīng)力資料水平井眼取向水平井眼取向 最大應(yīng)力方向最大應(yīng)力方向水平井眼水平井眼方向方向沿最小水平應(yīng)力沿最小水平應(yīng)力方向鉆進，后期壓裂裂縫與井眼方方向鉆進，后期壓裂裂縫與井眼方向向垂直垂直，壓裂改造效果好。，壓裂改造效果好。 水平井眼水平井眼位置位置選擇在低應(yīng)力區(qū)、選擇在低應(yīng)力區(qū)、高孔隙度區(qū)、脆性礦物富集區(qū)和富干高孔隙度區(qū)、脆性礦物富集區(qū)和富干酪根區(qū)，為后期壓裂提供有利條件。酪根區(qū)，為后期壓裂提供有利條件。二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù).2)2

20、)叢式鉆井叢式鉆井 可采用底部滑可采用底部滑動井架鉆叢式井組。動井架鉆叢式井組。每井組每井組3 38 8口單支水口單支水平井，水平井段間距平井，水平井段間距300-400m300-400m左右。左右。4.4.頁巖氣水平井鉆井頁巖氣水平井鉆井二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù).主要是三級結(jié)構(gòu)主要是三級結(jié)構(gòu)由于后期加砂壓裂，由于后期加砂壓裂，因此對因此對套管套管及及套管頭套管頭承壓能力要求較高，固承壓能力要求較高，固井質(zhì)量要好，水泥返高井質(zhì)量要好，水泥返高到到地面地面；水平段是套；水平段是套管管固井完井固井完井。3)3)井身結(jié)構(gòu)井身結(jié)構(gòu)4.4.頁巖氣水平井鉆井頁巖氣水平井鉆井二、頁巖氣勘

21、探開發(fā)技術(shù)二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù).直井段（三開前）對鉆井液體系直井段（三開前）對鉆井液體系無特殊要求無特殊要求，主要采，主要采用水基泥漿，水平段鉆井液主要采用用水基泥漿，水平段鉆井液主要采用油基泥漿油基泥漿。l 防止粘土膨脹；防止粘土膨脹；l 提高井眼穩(wěn)定性；提高井眼穩(wěn)定性；l 預(yù)防鉆井液漏失；預(yù)防鉆井液漏失；l 提高鉆速。提高鉆速。4)4)鉆井液體系鉆井液體系4.4.頁巖氣水平井鉆井頁巖氣水平井鉆井二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù).1 1）頁巖壓裂工藝優(yōu)化的內(nèi)容）頁巖壓裂工藝優(yōu)化的內(nèi)容井筒井筒適應(yīng)性分析適應(yīng)性分析射孔井段射孔井段選擇選擇地應(yīng)力場地應(yīng)力場分析分析壓裂液壓裂液優(yōu)化優(yōu)化

22、支撐劑支撐劑選擇選擇施工規(guī)模施工規(guī)模優(yōu)化優(yōu)化 測井?dāng)?shù)據(jù)分析及經(jīng)驗總結(jié)；測井?dāng)?shù)據(jù)分析及經(jīng)驗總結(jié)；5-1/2”套管大排量壓裂，降摩阻套管大排量壓裂，降摩阻閉合壓力，施工方案優(yōu)化；閉合壓力，施工方案優(yōu)化；閉合壓力，施工方案優(yōu)化；閉合壓力，施工方案優(yōu)化；淡水、砂，淡水、砂，0.5%以下添加劑；以下添加劑；高強度、密度小，沉降速度小高強度、密度小，沉降速度小 ；目前是經(jīng)驗總結(jié)的結(jié)果；目前是經(jīng)驗總結(jié)的結(jié)果；5.5.頁巖氣水平井壓裂技術(shù)頁巖氣水平井壓裂技術(shù)二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù).主要是根據(jù)產(chǎn)量與經(jīng)濟主要是根據(jù)產(chǎn)量與經(jīng)濟效益總結(jié)中得出規(guī)律的。效益總結(jié)中得出規(guī)律的。裂縫半長裂縫半長400m

23、400m。水平井。水平井分段每段長分段每段長100100130m130m左右。左右。壓裂規(guī)模優(yōu)化壓裂規(guī)模優(yōu)化因此，雖然各井壓裂有不同的壓裂規(guī)模，但主要情況差不多：水平因此，雖然各井壓裂有不同的壓裂規(guī)模，但主要情況差不多：水平井水平段長井水平段長1300m1300m，1010段壓，每段加砂段壓，每段加砂100100方左右，用水約方左右，用水約20002000方。方。5.5.頁巖氣水平井壓裂技術(shù)頁巖氣水平井壓裂技術(shù)1 1）頁巖壓裂工藝優(yōu)化）頁巖壓裂工藝優(yōu)化二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù).2 2）頁巖氣水平井單井分段多級壓裂工藝流程）頁巖氣水平井單井分段多級壓裂工藝流程5.5.頁巖氣水

24、平井壓裂技術(shù)頁巖氣水平井壓裂技術(shù) 分段多級壓裂：壓裂的規(guī)模化、裂縫的網(wǎng)絡(luò)化、作業(yè)的工分段多級壓裂：壓裂的規(guī)?；?、裂縫的網(wǎng)絡(luò)化、作業(yè)的工廠化，實現(xiàn)效益最大化。廠化，實現(xiàn)效益最大化。二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù). 一般頁巖水平段長一般頁巖水平段長1300m1300m，每個壓裂段，每個壓裂段100-130m100-130m，每段射，每段射簇，每簇射孔長度簇，每簇射孔長度2-32-3尺，孔密尺，孔密8-168-16孔孔/ /米，米，6060相位角。相位角。 每段一次完成射孔及加塞。每段一次完成射孔及加塞。 (1)射孔優(yōu)化射孔優(yōu)化趨勢：水平井分段數(shù)在增加，但每段的射孔數(shù)目在下降；3 3

25、）頁巖氣水平井壓裂配套技術(shù)）頁巖氣水平井壓裂配套技術(shù)5.5.頁巖氣水平井壓裂技術(shù)頁巖氣水平井壓裂技術(shù)二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù).第一階段第一階段TCPTCP射孔，套管壓裂，座封壓裂橋塞和射射孔，套管壓裂，座封壓裂橋塞和射孔一趟電纜完成，進行多級點火孔一趟電纜完成，進行多級點火, ,可多段射孔?？啥喽紊淇住Ｔ摷夹g(shù)該技術(shù)3.53.5”, 4.5, 4.5”, 5.5, 5.5”, 7, 7” 套管完井水泥固井套管完井水泥固井的水平井的水平井，壓后可快速鉆塞，壓后可快速鉆塞 （十分鐘便可鉆掉一個），（十分鐘便可鉆掉一個），該橋塞該橋塞材質(zhì)輕，易排出，節(jié)約現(xiàn)場施工時間。材質(zhì)輕，易排出

26、，節(jié)約現(xiàn)場施工時間。投送射孔搶及橋塞的施工排量大于投送射孔搶及橋塞的施工排量大于6m6m3 3/min/min。 (2) 易鉆橋塞易鉆橋塞(FastDrill Plug)3 3 ）頁巖氣水平井壓裂配套技術(shù)）頁巖氣水平井壓裂配套技術(shù)5.5.頁巖氣水平井壓裂技術(shù)頁巖氣水平井壓裂技術(shù)電纜射孔槍投送筒可鉆橋塞套管 壓裂關(guān)鍵技術(shù)之一，工具是貝克公司生產(chǎn)，需要技術(shù)引進?，F(xiàn)在我們江漢油田正在技術(shù)攻關(guān)。二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù).(3) 壓后返排壓后返排全部分段射孔和壓裂后，用連續(xù)油管帶鉆頭一次快速鉆碎所有橋塞，全部分段射孔和壓裂后，用連續(xù)油管帶鉆頭一次快速鉆碎所有橋塞，返排至地面；返排至地

27、面；幾天后井開始間歇自噴，投產(chǎn)初期節(jié)流器加以控制，防止支撐劑返幾天后井開始間歇自噴，投產(chǎn)初期節(jié)流器加以控制，防止支撐劑返排至地面，排液速度控制在排至地面，排液速度控制在5 52020方方/ /小時。初期壓裂液返排率一般小時。初期壓裂液返排率一般1/31/3。3 3 ）頁巖氣水平井壓裂配套技術(shù)）頁巖氣水平井壓裂配套技術(shù)5.5.頁巖氣水平井壓裂技術(shù)頁巖氣水平井壓裂技術(shù)二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù).是近幾年在是近幾年在BarnettBarnett頁巖氣開發(fā)中頁巖氣開發(fā)中成功應(yīng)用成功應(yīng)用的的最新壓裂技術(shù)。最新壓裂技術(shù)。技術(shù)理論技術(shù)理論: :同時對配對井同時對配對井(offset wel

28、ls)(offset wells)進行進行壓裂壓裂, , 使壓力液及支撐劑在高壓下從使壓力液及支撐劑在高壓下從1 1口井向另口井向另1 1口井運移距離最短的方法口井運移距離最短的方法, ,來形成網(wǎng)絡(luò)裂縫，增加來形成網(wǎng)絡(luò)裂縫，增加裂縫密度及表面積裂縫密度及表面積, , 提高頁巖氣井的產(chǎn)量。提高頁巖氣井的產(chǎn)量。同步壓裂最初是兩口互相接近且深度大致相同步壓裂最初是兩口互相接近且深度大致相同水平井間的同時壓裂同水平井間的同時壓裂, ,目前已發(fā)展到目前已發(fā)展到3 3口、甚至口、甚至4 4口井間同時壓裂?？诰g同時壓裂。3 3、4 4口井壓裂時先壓兩側(cè)的井，口井壓裂時先壓兩側(cè)的井，再壓中間兩口井。再壓中間

29、兩口井。(4) (4) 同步壓裂技術(shù)同步壓裂技術(shù)(simo-fracturing)(simo-fracturing)3 3 ）頁巖氣水平井壓裂配套技術(shù)）頁巖氣水平井壓裂配套技術(shù)5.5.頁巖氣水平井壓裂技術(shù)頁巖氣水平井壓裂技術(shù)二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù). (5) (5)頁巖水平井壓裂監(jiān)測技術(shù)頁巖水平井壓裂監(jiān)測技術(shù)監(jiān)測的目的：監(jiān)測的目的：掌握人工裂縫的實際幾何掌握人工裂縫的實際幾何學(xué)特征學(xué)特征( (高度、長度和方位）；高度、長度和方位）；實時監(jiān)測壓裂過程，對壓實時監(jiān)測壓裂過程，對壓裂方案進行優(yōu)化；裂方案進行優(yōu)化；優(yōu)化新井鉆井井位。優(yōu)化新井鉆井井位。實施：實施：VSIVSI儀器放在

30、觀測井中儀器放在觀測井中（直井）（直井）, , 間距間距600600米米, ,持續(xù)監(jiān)測持續(xù)監(jiān)測地層破裂時產(chǎn)生的微地震地層破裂時產(chǎn)生的微地震, ,實時的實時的傳輸和處理傳輸和處理, , 可三維顯示裂縫位可三維顯示裂縫位置。置。儀器長約60m3 3）頁巖氣水平井壓裂配套技術(shù)）頁巖氣水平井壓裂配套技術(shù)5.5.頁巖氣水平井壓裂技術(shù)頁巖氣水平井壓裂技術(shù)二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù).水平井分段多級壓裂水平井分段多級壓裂現(xiàn)場施工實景現(xiàn)場施工實景2 2套壓裂設(shè)備同時施工套壓裂設(shè)備同時施工 用用4 4根根1010”水管線連續(xù)供水，單井供水規(guī)模達水管線連續(xù)供水，單井供水規(guī)模達3 3萬方，單段壓裂供

31、水大于萬方，單段壓裂供水大于1 1千方千方/ /小時。小時。1 1個酸罐，單層酸液個酸罐，單層酸液1616方方連續(xù)加砂裝置，單井砂量連續(xù)加砂裝置，單井砂量1 1千方以上千方以上二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù).水平井分段多級壓裂水平井分段多級壓裂現(xiàn)場施工實景現(xiàn)場施工實景可鉆橋塞可鉆橋塞10501050型壓裂井口型壓裂井口壓裂管匯壓裂管匯壓后返排的分離裝置壓后返排的分離裝置二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù).6.6.“井工廠井工廠”的理念在非常規(guī)油氣資源勘探開發(fā)中的意的理念在非常規(guī)油氣資源勘探開發(fā)中的意義義2222口井的采氣井廠口井的采氣井廠非常規(guī)氣的勘探開發(fā)效益需要綜合批

32、量化的工作部署。非常規(guī)氣的勘探開發(fā)效益需要綜合批量化的工作部署。二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù). 利用利用最小的叢式井井場使鉆井開發(fā)最小的叢式井井場使鉆井開發(fā)井網(wǎng)覆蓋區(qū)域最大化。井網(wǎng)覆蓋區(qū)域最大化。 為為后期的批量化的鉆井作業(yè)、壓裂后期的批量化的鉆井作業(yè)、壓裂施工奠定基礎(chǔ)。施工奠定基礎(chǔ)。 使使地面工程及生產(chǎn)管理也得到簡化。地面工程及生產(chǎn)管理也得到簡化。( (路少、基礎(chǔ)設(shè)施簡單，天然氣自發(fā)電，路少、基礎(chǔ)設(shè)施簡單，天然氣自發(fā)電，管理集中管理集中) )1)1)鉆井部署鉆井部署二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)6.6.“井工廠井工廠”的理念的理念.2)2)鉆井工程鉆井工程 (1

33、)(1)實現(xiàn)設(shè)備利用的最大化。實現(xiàn)設(shè)備利用的最大化。 多口井依次一開，依次固井，依次二多口井依次一開，依次固井，依次二開，再依次固完井。鉆井、固井、測井設(shè)備無停待。井深開，再依次固完井。鉆井、固井、測井設(shè)備無停待。井深1500m1500m左右的左右的致致密砂巖氣井密砂巖氣井叢式井單井平均鉆井周期僅叢式井單井平均鉆井周期僅2.92.9天，垂深天，垂深2500m2500m左右、水平段左右、水平段長長1300m1300m的的頁巖氣頁巖氣叢式水平井平均鉆井周期僅叢式水平井平均鉆井周期僅2727天。天。 (2)(2)泥漿重復(fù)利用，減少泥漿的交替。泥漿重復(fù)利用，減少泥漿的交替。多口井一開泥漿體系相同，重多

34、口井一開泥漿體系相同，重復(fù)利用；二開泥漿體系相同，重復(fù)利用。尤其是三開油基泥漿的重復(fù)利復(fù)利用；二開泥漿體系相同，重復(fù)利用。尤其是三開油基泥漿的重復(fù)利用特別重要。用特別重要。列間距列間距2.5m2.5m行間距行間距3m3m二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)6.6.“井工廠井工廠”的理念的理念.3)3)壓裂工程壓裂工程 壓裂工廠化流程能夠在一個壓裂工廠化流程能夠在一個叢式井平臺上壓裂叢式井平臺上壓裂2222口井，極大提口井，極大提高效率。高效率。致密砂巖氣層致密砂巖氣層“壓裂工廠壓裂工廠”作業(yè)作業(yè)二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)二、頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)6.6.“井工廠井工廠”的理念的理念.提提 綱綱

35、.三、中石化頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀三、中石化頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀 2009 2009年中石化正式啟動了頁巖氣選區(qū)評價工作，隨后進行了以下幾口年中石化正式啟動了頁巖氣選區(qū)評價工作，隨后進行了以下幾口頁巖氣井的壓裂改造及試氣先導(dǎo)試驗，分別是頁巖氣井的壓裂改造及試氣先導(dǎo)試驗，分別是: : (1) (1)華東分公司的方深華東分公司的方深1 1井井 (2)(2)江漢油田的建江漢油田的建111111井井 (3)(3)河南油田的安深河南油田的安深1 1井井 (4)(4)華東分公司的黃頁華東分公司的黃頁1 1井井 20102010年中石化為了加快頁巖氣開發(fā)，先后立項了部分頁巖氣開發(fā)關(guān)鍵技年中石化為了加快頁巖氣開發(fā)，

36、先后立項了部分頁巖氣開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)重大先導(dǎo)、先導(dǎo)試驗項目，分別是：術(shù)重大先導(dǎo)、先導(dǎo)試驗項目，分別是： (1) (1)頁巖氣鉆完井及大型水力壓裂頁巖氣鉆完井及大型水力壓裂 (2)(2)大液量滑溜水加砂壓裂大液量滑溜水加砂壓裂 (3)(3)復(fù)合材料橋塞技術(shù)復(fù)合材料橋塞技術(shù) (4)(4)水平井水力推送電纜射孔技術(shù)水平井水力推送電纜射孔技術(shù) (5) (5)水平井電纜橋塞與射孔聯(lián)作技術(shù)水平井電纜橋塞與射孔聯(lián)作技術(shù) (6)(6)水平井連續(xù)油管射孔和鉆塞技術(shù)水平井連續(xù)油管射孔和鉆塞技術(shù). 從該井的情況看，方深1井鉆遇頁巖厚度達到99m，總有機碳豐度達到2以上，最高可以達到9.94，滲透率為0.05md,與美國

37、頁巖氣開發(fā)最低指標相比，盡管有些數(shù)據(jù)還需確認，但這幾項指標具有明顯優(yōu)勢，可見該段頁巖具有較好的產(chǎn)氣潛能。 （1 1）方深）方深1 1井壓裂施工概況井壓裂施工概況三、中石化頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀三、中石化頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀.（1 1）方深）方深1 1井壓裂施工概況井壓裂施工概況 方深方深1 1井經(jīng)井經(jīng)15%HCl15%HCl酸預(yù)處理降低破裂壓力、酸預(yù)處理降低破裂壓力、測試壓裂測試壓裂與凈壓力擬合分析儲層參數(shù)后，主滑溜水壓裂施工（與凈壓力擬合分析儲層參數(shù)后，主滑溜水壓裂施工（泵泵注液體注液體2121.62121.6方，方，30/6030/60目砂目砂270270噸）噸），施工順利。，施工順利。三、中石化頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀三、中石