頁巖氣開發(fā)技術(shù)的幾點看法(羅平亞院士)20120530培訓講學

1、頁巖氣開發(fā)技術(shù)的幾點看法(羅平亞院士)20120530 非常規(guī)天然氣是指在成藏機理、賦存狀態(tài)、分布非常規(guī)天然氣是指在成藏機理、賦存狀態(tài)、分布規(guī)律或勘探開發(fā)方式等方面有別于常規(guī)天然氣的烴規(guī)律或勘探開發(fā)方式等方面有別于常規(guī)天然氣的烴類類(或非烴類或非烴類)資源資源,主要指主要指頁巖氣、煤層氣、致密砂頁巖氣、煤層氣、致密砂巖氣巖氣和天然氣水合物和天然氣水合物等。等。 重點討論重點討論頁巖氣、煤層氣、致密砂巖氣頁巖氣、煤層氣、致密砂巖氣. 具有資具有資源豐度低、低孔、低滲、日產(chǎn)量低源豐度低、低孔、低滲、日產(chǎn)量低“四低四低”、投產(chǎn)、投產(chǎn)遞減快等特征，但是具有資源量大、單井生產(chǎn)壽命遞減快等特征，但是具有資

2、源量大、單井生產(chǎn)壽命長等特點。長等特點。 1、全球非常規(guī)天然氣資源大、全球非常規(guī)天然氣資源大 世界常規(guī)天然氣總資源量為世界常規(guī)天然氣總資源量為436萬億立方米，萬億立方米，2010年年產(chǎn)天然氣約產(chǎn)天然氣約3萬億萬億立方米立方米，儲采比保持在，儲采比保持在60以上以上； 世界非常規(guī)天然氣總資源量世界非常規(guī)天然氣總資源量921萬億方，是常規(guī)天然氣萬億方，是常規(guī)天然氣2倍多（其中，倍多（其中，致密氣致密氣209.6萬億方、煤層氣萬億方、煤層氣256.1萬億方、頁巖氣萬億方、頁巖氣456萬億方），但產(chǎn)量萬億方），但產(chǎn)量只占只占1/7左右；左右； 天然氣水合物資源量超過天然氣水合物資源量超過2萬萬萬萬億

3、方，是目前化石能源資源總量億方，是目前化石能源資源總量2倍以倍以上。上。 其中僅頁巖氣其中僅頁巖氣456萬億方就大于萬億方就大于常規(guī)天然氣總資源量常規(guī)天然氣總資源量436萬億萬億l致密砂巖氣、煤層氣、頁巖氣和火山巖氣資源量約84.5萬億方，是常規(guī)氣資源量1.5倍。中國非常規(guī)油氣可采資源中國中國非常規(guī)天然氣資源量大，發(fā)展前景廣闊非常規(guī)天然氣資源量大，發(fā)展前景廣闊種類資源量備注非常規(guī)氣(萬億方)致密砂巖氣12主要包括鄂爾多斯和四川盆地煤層氣36.8國土資源部新一輪資評，2006年頁巖氣30.72008年火成巖氣 52010年天然氣水合物80主要指南海2、非常規(guī)天然氣歷經(jīng)百年探索，近年呈現(xiàn)快速發(fā)展態(tài)

4、勢、非常規(guī)天然氣歷經(jīng)百年探索，近年呈現(xiàn)快速發(fā)展態(tài)勢,非常非常規(guī)天然氣發(fā)展世界矚目規(guī)天然氣發(fā)展世界矚目l18211821年，鉆第一口頁巖氣井；年，鉆第一口頁巖氣井；l19211921年，鉆第一口致密氣井；年，鉆第一口致密氣井；l19511951年，鉆第一口煤層氣井年，鉆第一口煤層氣井; ;l2020世紀世紀8080年代，致密氣實現(xiàn)規(guī)模開發(fā)；年代，致密氣實現(xiàn)規(guī)模開發(fā)；l2020世紀世紀9090年代中后期，煤層氣快速發(fā)展；年代中后期，煤層氣快速發(fā)展；l近年來，頁巖氣近年來，頁巖氣迅速發(fā)展迅速發(fā)展世界矚目世界矚目。l天然氣水合物勘探加速天然氣水合物勘探加速, ,各國加強基礎(chǔ)研究各國加強基礎(chǔ)研究. .

5、美國非常規(guī)天然氣發(fā)展歷程為其典型代表美國非常規(guī)天然氣發(fā)展歷程為其典型代表1821182119211921第第1 1口口頁巖氣井頁巖氣井第第1 1口口致密氣井致密氣井第第1 1口口煤層氣井煤層氣井致密氣致密氣煤層氣煤層氣頁巖氣頁巖氣非常規(guī)氣產(chǎn)量，億方非常規(guī)氣產(chǎn)量，億方/ /年年美國非常規(guī)天然氣發(fā)展歷程美國非常規(guī)天然氣發(fā)展歷程0 02 20 00 00 04 40 00 00 06 60 00 00 08 80 00 00 01 19 93 30 01 19 94 40 01 19 95 50 01 19 96 60 01 19 97 70 01 19 98 80 01 19 99 90 02 2

6、0 00 00 02 20 01 10 02 20 02 20 02 20 03 30 0美國天然氣百年發(fā)展的歷史、現(xiàn)狀及趨勢美國天然氣百年發(fā)展的歷史、現(xiàn)狀及趨勢常規(guī)天然氣常規(guī)天然氣煤層氣煤層氣致密砂巖氣致密砂巖氣頁巖氣頁巖氣非常規(guī)天然氣美國全球領(lǐng)先，他的發(fā)展歷程為其典型代表。非常規(guī)天然氣美國全球領(lǐng)先，他的發(fā)展歷程為其典型代表。3、非常規(guī)氣主要特點類類 型型常規(guī)氣常規(guī)氣非常規(guī)氣非常規(guī)氣成藏特征成藏特征多為源外成藏多為源外成藏近源或源內(nèi)成藏，多自生自儲近源或源內(nèi)成藏，多自生自儲分布特征分布特征局部高度富集局部高度富集大面積分布，豐度低大面積分布，豐度低賦存方式賦存方式滲流特征滲流特征游離態(tài)，微米

7、級空間滲游離態(tài)，微米級空間滲流流l致密氣以游離態(tài)為主、微米級及以下空間滲流，致密氣以游離態(tài)為主、微米級及以下空間滲流，l煤層氣以吸附態(tài)為主、微米級及以下空間滲流，煤層氣以吸附態(tài)為主、微米級及以下空間滲流，l頁巖氣兩種形態(tài)并存、納米級空間滲流；頁巖氣兩種形態(tài)并存、納米級空間滲流；l火成巖氣以游離態(tài)為主、毫米級、微米級、納米火成巖氣以游離態(tài)為主、毫米級、微米級、納米級空間滲流，級空間滲流，l水合物為固態(tài)，納米級空間滲流水合物為固態(tài)，納米級空間滲流儲層物性儲層物性物性好，一般具自然產(chǎn)物性好，一般具自然產(chǎn)能能復(fù)雜致密，低壓、復(fù)雜致密，低壓、 ( (超超) )低滲、低滲、 ( (超超) )低孔低孔( (

8、隙隙) )、低、低豐度豐度, ,一般不具自然產(chǎn)能一般不具自然產(chǎn)能開采特征開采特征壓力驅(qū)動開采，單井產(chǎn)壓力驅(qū)動開采，單井產(chǎn)量高量高需采用專用的系列配套技術(shù)才能有效開采需采用專用的系列配套技術(shù)才能有效開采; ; 單井產(chǎn)單井產(chǎn)量很低量很低, ,遞減快遞減快, ,生產(chǎn)周期長生產(chǎn)周期長經(jīng)濟效益經(jīng)濟效益成本低，回收期短，效成本低，回收期短，效益好益好成本高，回收期長，效益差成本高，回收期長，效益差二、頁巖氣有效開發(fā)技術(shù)二、頁巖氣有效開發(fā)技術(shù) 1.頁巖氣定義及基本特征頁巖氣定義及基本特征 頁巖氣是一種特殊的非常規(guī)天然氣頁巖氣是一種特殊的非常規(guī)天然氣,賦存于泥巖或頁巖中，具有自生賦存于泥巖或頁巖中，具有自生自

9、儲、無氣水界面、大面積連續(xù)成藏、低孔、低滲等特征，一般無自然自儲、無氣水界面、大面積連續(xù)成藏、低孔、低滲等特征，一般無自然產(chǎn)能或低產(chǎn)，需要大型水力壓裂和水平井技術(shù)才能進行經(jīng)濟開采，單井產(chǎn)能或低產(chǎn)，需要大型水力壓裂和水平井技術(shù)才能進行經(jīng)濟開采，單井生產(chǎn)周期長。生產(chǎn)周期長。 基本特征：基本特征：（一）、基本情況（一）、基本情況美國四種典型頁巖美國四種典型頁巖自生自儲自生自儲游離氣游離氣+ +吸附氣吸附氣孔隙度孔隙度0.5-12%0.5-12%基質(zhì)滲透率基質(zhì)滲透率0.0001md0.0001md天然裂縫發(fā)育天然裂縫發(fā)育含氣量含氣量1m1m3 3/t/t頁頁巖巖氣氣 大部分是自生自儲于古生界志留寒武系

10、。大部分是自生自儲于古生界志留寒武系。 游離相態(tài)存在于裂縫、孔隙及其它儲集空間游離相態(tài)存在于裂縫、孔隙及其它儲集空間;吸附狀態(tài)吸附狀態(tài)(2085%)存在于干酪根、粘土顆粒及孔隙表面存在于干酪根、粘土顆粒及孔隙表面;極少量極少量以溶解狀態(tài)儲存于干酪根、瀝青質(zhì)及石油中以溶解狀態(tài)儲存于干酪根、瀝青質(zhì)及石油中. 按照美國頁巖氣業(yè)界的劃分，當頁巖埋藏深度低于按照美國頁巖氣業(yè)界的劃分，當頁巖埋藏深度低于1000m時，稱為淺層頁巖氣藏；埋藏深度在時，稱為淺層頁巖氣藏；埋藏深度在1000m4000m之間為深層頁巖氣藏；埋藏深度超過之間為深層頁巖氣藏；埋藏深度超過4000m，則稱，則稱為超深層頁巖氣藏。為超深層

11、頁巖氣藏。巖性巖性：暗色頁巖，層理發(fā)育，含有硅質(zhì)和鈣質(zhì)，較好的礦：暗色頁巖，層理發(fā)育，含有硅質(zhì)和鈣質(zhì)，較好的礦物成分是物成分是: :粘土粘土較少，方解石較多，硅質(zhì)多（即較少，方解石較多，硅質(zhì)多（即E E值值較大），較大），最好的泥頁巖儲層是粘土含量較少的最好的泥頁巖儲層是粘土含量較少的粉砂質(zhì)泥巖粉砂質(zhì)泥巖；物性物性：致密，孔隙度一般低于：致密，孔隙度一般低于10%10%，滲透率一般在，滲透率一般在0.01-0.01-0.00001md0.00001md。在構(gòu)造活躍地區(qū)或者上覆地層剝蝕，地層壓力下。在構(gòu)造活躍地區(qū)或者上覆地層剝蝕，地層壓力下降的情況下降的情況下發(fā)育裂縫發(fā)育裂縫，并被鈣質(zhì)或泥質(zhì)充填

12、。，并被鈣質(zhì)或泥質(zhì)充填。泥頁巖儲集空間：泥頁巖儲集空間：無機孔隙、有機孔隙、微裂縫無機孔隙、有機孔隙、微裂縫u據(jù)IHS（2005年）預(yù)測，全球頁巖氣總資源量 456萬億方 ，相當于常規(guī)天然氣1.4倍，主要分布在北美、中亞和中國、中東和北非等地區(qū)u2010年美國頁巖氣產(chǎn)量高達1380億方，較2008年增長了80%.頁巖氣的大規(guī)模開發(fā)使美國改變了原引進5000萬噸LNG的計劃，改變天然氣供給格局 u美國頁巖氣開發(fā)取得成功后，加拿大、澳大利亞、歐洲各國、中國等國家重視頁巖氣資源勘探開發(fā)，開展大量工作,“形成熱潮”2.2.全球頁巖氣資源豐富，受到世界各國廣泛重視全球頁巖氣資源豐富，受到世界各國廣泛重視

13、 3、美國作為世界上頁巖氣資源勘探開發(fā)最早的國家，已在北美地區(qū)形成成熟的評價方法和勘探開發(fā)技術(shù)，實現(xiàn)了頁巖氣的工業(yè)開發(fā),從理論和技術(shù)上證實了頁巖氣資源有效開發(fā)的可能性,因此加快頁巖氣資源勘探開發(fā)，已成為世界主要頁巖氣資源大國和地區(qū)的共同而熱切的愿望。、國外成熟的頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù) 経過近二、三十年経過近二、三十年艱苦攻關(guān)，艱苦攻關(guān)，美國率先美國率先形成頁巖氣的評價方形成頁巖氣的評價方法和法和勘勘探開發(fā)探開發(fā)系列配系列配套技術(shù)套技術(shù)，而且日趨成，而且日趨成熟，實現(xiàn)了頁巖氣的熟，實現(xiàn)了頁巖氣的工業(yè)開發(fā)。工業(yè)開發(fā)。頁巖氣資源評價(技術(shù)1 1、頁巖氣資源評價、頁巖氣資源評價(技術(shù)技術(shù) .評價評價參數(shù)參

14、數(shù):儲層厚度儲層厚度,埋深埋深, 溫度溫度,壓力壓力有機碳含量有機碳含量,熱演化程度熱演化程度,總含氣量總含氣量頁巖物性頁巖物性頁巖力學性質(zhì)頁巖力學性質(zhì)硅質(zhì)含量硅質(zhì)含量%,方解石方解石/白云石白云石%,粘土含量粘土含量%裂縫發(fā)育程度裂縫發(fā)育程度參數(shù)參數(shù)方深方深1井井安深安深1井井建建111井井河頁河頁1井井元壩元壩9井井美國美國厚度厚度75m90m36m25.6m7530m埋深埋深1700-1775m2450-2540m610-646m2139.4-2165.0m4035-41103000m儲層溫度儲層溫度6390992%2.54%0.71%2.56-3.67%2.543.69%2%熱演化程度

15、熱演化程度0.52-1.08%2.62-2.80%1.7%1.4-3.5%總含氣量總含氣量3.3m/t0.67m/t4.8-6.2 m/t0.4m/t頁巖力學性質(zhì)頁巖力學性質(zhì)=0.21-0.24 E=23-31Gpa=0.31 E=26.3Gpa=0.198-0.354 E=25.49-33.20Gpa=0.30 E=25.4-31.3Gpa=0.235-0.27 E=27-33Gpa頁巖物性頁巖物性K-0.05md K=227nd；=6.67% K=0.3-0.58nd；=3.8-4.5% K=0.1-0.3nd；=2.4-3.6%K=1nd；=0.1%K100nd；4%硅質(zhì)含量硅質(zhì)含量%1

16、4.9754.0163.125030方解石方解石/白云石白云石%28.8918.331-15.08，平均，平均1.9520粘土含量粘土含量%20.1524.4424.103025裂縫發(fā)育程度裂縫發(fā)育程度未見未見部分層段發(fā)育部分層段發(fā)育較發(fā)育較發(fā)育未見未見較發(fā)育較發(fā)育完全發(fā)育完全發(fā)育.中石化頁巖氣地球化學參數(shù)與美國同類參數(shù)對比中石化頁巖氣地球化學參數(shù)與美國同類參數(shù)對比表表 從對比情況分析，儲層具有一定的從對比情況分析，儲層具有一定的可采性可采性.頁巖評價測試系列技術(shù)：頁巖評價測試系列技術(shù)：.頁巖含氣量測試技術(shù)頁巖含氣量測試技術(shù) 有效確定頁巖儲層中的氣體含量，有效確定頁巖儲層中的氣體含量，吸附含氣

17、量吸附含氣量. 致密巖石測試技術(shù)致密巖石測試技術(shù) 總孔隙度、充氣孔隙度、充水孔隙度總孔隙度、充氣孔隙度、充水孔隙度;含水飽和度、含氣飽和度、可動含水飽和度、含氣飽和度、可動流體飽和度、束縛水飽和度流體飽和度、束縛水飽和度; 擴散系數(shù)擴散系數(shù);頁巖基質(zhì)和巖心滲透率頁巖基質(zhì)和巖心滲透率 . .頁巖微觀孔隙表征技術(shù)頁巖微觀孔隙表征技術(shù) 用于解剖巖石內(nèi)部結(jié)構(gòu)，直接觀察和處理解譯巖石內(nèi)部及表面的裂隙、用于解剖巖石內(nèi)部結(jié)構(gòu)，直接觀察和處理解譯巖石內(nèi)部及表面的裂隙、裂縫、孔隙、巖石礦物組合等；裂縫、孔隙、巖石礦物組合等；2.2.頁巖氣開發(fā)技術(shù)頁巖氣開發(fā)技術(shù) 頁巖氣開發(fā)技術(shù)發(fā)展大致可分五個基本階段頁巖氣開發(fā)技

18、術(shù)發(fā)展大致可分五個基本階段(以美國為例以美國為例)：、鉆直井，進行泡沫壓裂、鉆直井，進行泡沫壓裂 (大液量、大排量大液量、大排量6.4方方/分，要加砂；傳統(tǒng)壓裂分，要加砂；傳統(tǒng)壓裂液液)、鉆直井，大型水力壓裂技術(shù)、鉆直井，大型水力壓裂技術(shù) (大液量、大排量大液量、大排量6.4方方/分，要加砂分，要加砂29；傳統(tǒng)壓裂液傳統(tǒng)壓裂液)、鉆直井，清水壓裂或清水加砂壓裂、鉆直井，清水壓裂或清水加砂壓裂(加沙加沙2.66-4.8)可比凝膠壓裂節(jié)約可比凝膠壓裂節(jié)約成本成本50%60%，從，從1998年至今一直是垂直井的壓裂方式。年至今一直是垂直井的壓裂方式。、1997年，最初由凝膠壓裂的井在能量衰竭后，用清

19、水進行二次壓裂，可年，最初由凝膠壓裂的井在能量衰竭后，用清水進行二次壓裂，可采儲量增加了采儲量增加了60%。二次壓裂技術(shù)至。二次壓裂技術(shù)至2006年仍較為常見。年仍較為常見。、鉆水平井，水平段長、鉆水平井，水平段長304.81066.8m，分段清水和砂進行壓裂。，分段清水和砂進行壓裂。此技術(shù)此技術(shù)開始于開始于2003年。年。2006年年 “同步壓裂同步壓裂”技術(shù)產(chǎn)生。技術(shù)產(chǎn)生。最終形成最終形成: : 長水平段長水平段（304.8304.81066.8m1066.8m）; ; 分多段分多段; ; 大液量大液量7500-220007500-22000方方( (一般一般11000m311000m3最

20、為常見最為常見) ) 、大排大排量量8-168-16方方/ /分，分，加砂加砂180180450450頓頓(2.20(2.20-2.24-2.24) )； 非傳統(tǒng)壓裂液非傳統(tǒng)壓裂液滑溜水滑溜水, ,體積改造壓裂體積改造壓裂系列配套技術(shù)系列配套技術(shù). .3.水平井鉆井、完井技術(shù)水平井鉆井、完井技術(shù) .長段水平井鉆井技術(shù)長段水平井鉆井技術(shù) 對于低滲、低壓、低豐度儲層要提高單井產(chǎn)量及提高采收率必須采用對于低滲、低壓、低豐度儲層要提高單井產(chǎn)量及提高采收率必須采用MRC技技術(shù)。因此應(yīng)采用長段水平井以增大儲層泄氣面術(shù)。因此應(yīng)采用長段水平井以增大儲層泄氣面(體體)積積(遠不夠遠不夠)；以水平井為基礎(chǔ)；以水平

21、井為基礎(chǔ)分分多多段壓裂以達到極大的增大儲層泄氣面段壓裂以達到極大的增大儲層泄氣面(體體)積的目的積的目的(實現(xiàn)體積改造的實現(xiàn)體積改造的“平臺平臺”)。 .水平段的長度依頁告類型不同而異，例水平段的長度依頁告類型不同而異，例Barnett頁巖氣開發(fā)水平井水平段頁巖氣開發(fā)水平井水平段長一般在長一般在304.81066.8m；Haynesville頁巖氣開發(fā)水平段長頁巖氣開發(fā)水平段長1219m;Woodford地地區(qū)長水平段長接近區(qū)長水平段長接近1500m .水平井技術(shù)水平井技術(shù): .布井方位必須在頁巖中垂直最大主應(yīng)力方向布井方位必須在頁巖中垂直最大主應(yīng)力方向(坍塌應(yīng)力大坍塌應(yīng)力大) .一般采用一般

22、采用MWD和隨鉆自然伽馬進行地質(zhì)導向鉆井和隨鉆自然伽馬進行地質(zhì)導向鉆井 .保證井壁穩(wěn)定保證井壁穩(wěn)定(難點難點:低成本保證頁巖中長段水平井眼井壁穩(wěn)定低成本保證頁巖中長段水平井眼井壁穩(wěn)定)： .在多數(shù)的頁巖氣開發(fā)水平井中使用的是油基泥漿在多數(shù)的頁巖氣開發(fā)水平井中使用的是油基泥漿 .雪弗龍公司開發(fā)了硅酸鉀基鉆井液體系雪弗龍公司開發(fā)了硅酸鉀基鉆井液體系 .貝克休斯開發(fā)了專用于頁巖的貝克休斯開發(fā)了專用于頁巖的performax水基鉆井液體系水基鉆井液體系 .當井壁穩(wěn)定不突出的時候，可以使用低固相不分散鉆井液體系當井壁穩(wěn)定不突出的時候，可以使用低固相不分散鉆井液體系.完井方式完井方式裸眼完井裸眼完井篩管完

23、井篩管完井套管完井（套管完井（目前目前80%北美頁巖氣井完井方式）北美頁巖氣井完井方式） “分段多簇分段多簇”射孔射孔(分段壓裂分段壓裂,)技術(shù)技術(shù): .分段多簇射孔基本特點分段多簇射孔基本特點 一次裝彈一次裝彈+電纜傳輸電纜傳輸+液體輸送液體輸送+橋塞脫離橋塞脫離+分級引爆分級引爆 .分段多簇射孔核心技術(shù)分段多簇射孔核心技術(shù) 橋塞以及射孔槍定位技術(shù)橋塞以及射孔槍定位技術(shù) 橋塞與射孔槍分離技術(shù)橋塞與射孔槍分離技術(shù) 分級引爆技術(shù)分級引爆技術(shù) 水平井分段壓裂的段數(shù)越多，頁巖氣單井產(chǎn)量越高. 隨著分段壓裂技術(shù)的不斷成熟，頁巖氣壓裂段數(shù)還在不斷增加,例如:5-1/2套管完井，水平段13722134m，

24、壓裂10-24段，段間距約為90m，每段使用2067m3滑溜水，175t支撐劑 包括包括:水平井多段分簇水平井多段分簇改造技術(shù)改造技術(shù) 水平井多井同步水平井多井同步壓裂技術(shù)壓裂技術(shù) 已成為體積改造中的技術(shù)關(guān)鍵已成為體積改造中的技術(shù)關(guān)鍵: : 轉(zhuǎn)變理念轉(zhuǎn)變理念: :壓裂主要是溝通裂縫及擴大泄氣面積，以控制壓裂主要是溝通裂縫及擴大泄氣面積，以控制縫長、縫寬、縫高和增加裂縫導流能力為目標縫長、縫寬、縫高和增加裂縫導流能力為目標，轉(zhuǎn)變?yōu)樵?，轉(zhuǎn)變?yōu)樵谒骄仓車鷥有纬梢欢ㄋ骄仓車鷥有纬梢欢ā泵芏鹊牧芽p網(wǎng)絡(luò)密度的裂縫網(wǎng)絡(luò)” 從而增加從而增加單井產(chǎn)量為目的。單井產(chǎn)量為目的。 水平井分段壓裂，水平井分

25、段壓裂，形成一定密度的裂縫網(wǎng)絡(luò)形成一定密度的裂縫網(wǎng)絡(luò) . 頁巖氣水平井體積改造關(guān)鍵技術(shù)之一：頁巖氣水平井體積改造關(guān)鍵技術(shù)之一： “分段多簇分段多簇”射孔射孔 ( (套管完井套管完井) ) 常規(guī)水平井分段壓裂：采用單段射孔，單段壓裂模式常規(guī)水平井分段壓裂：采用單段射孔，單段壓裂模式 體積改造：優(yōu)化段間距，采用體積改造：優(yōu)化段間距，采用“分段多簇分段多簇”射孔，射孔，多段一起壓裂模式，多段一起壓裂模式，利用縫間干擾，促使裂縫轉(zhuǎn)向，利用縫間干擾，促使裂縫轉(zhuǎn)向，產(chǎn)生復(fù)雜縫網(wǎng)產(chǎn)生復(fù)雜縫網(wǎng). 頁巖氣水平井體積改造關(guān)鍵技術(shù)之二：頁巖氣水平井體積改造關(guān)鍵技術(shù)之二： . 快速可鉆式橋塞工具快速可鉆式橋塞工具 下

26、入方式下入方式: (連續(xù)連續(xù))油管油管-水力爬行器水力爬行器-水力泵入水力泵入 技術(shù)特點技術(shù)特點 節(jié)省鉆時（同時射孔及座封壓裂橋塞）節(jié)省鉆時（同時射孔及座封壓裂橋塞） 易鉆，易排出（易鉆，易排出（4h） 適用范圍：套管壓裂（適用范圍：套管壓裂（3.5/4.5/5.5/7) .關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù) 快速可鉆式橋塞材料快速可鉆式橋塞材料 橋塞送入及座封技術(shù)橋塞送入及座封技術(shù) 橋塞與射孔槍分離技術(shù)橋塞與射孔槍分離技術(shù).體積改造關(guān)鍵技術(shù)之三：大型滑溜水壓裂技術(shù)體積改造關(guān)鍵技術(shù)之三：大型滑溜水壓裂技術(shù)大液量、大排量、小粒徑、低砂比大液量、大排量、小粒徑、低砂比 水平井分多段壓裂主要技術(shù)參數(shù)水平井分多段壓裂主

27、要技術(shù)參數(shù)水平井段長水平井段長1000-1500m一般分一般分8-15段，每段分段，每段分46簇簇排量排量10m3/min以上以上平均砂比平均砂比3-5%每段壓裂液量每段壓裂液量1000-1500m3(1000022500m3)每段支撐劑量每段支撐劑量2%-5%滑溜水滑溜水+線性膠線性膠 40/70支撐劑為主體支撐劑為主體.體積改造關(guān)鍵技術(shù)之四體積改造關(guān)鍵技術(shù)之四(2口水平井同步壓裂技術(shù)口水平井同步壓裂技術(shù))： 促使水力裂縫擴展過程中相互作用相互影響，以產(chǎn)生更復(fù)促使水力裂縫擴展過程中相互作用相互影響，以產(chǎn)生更復(fù)雜的縫網(wǎng)，增加改造體積，更好現(xiàn)實體積改造。雜的縫網(wǎng)，增加改造體積，更好現(xiàn)實體積改造。

28、實施方法：實施方法：同步壓裂同步壓裂2口井口井2套車組同時壓裂套車組同時壓裂交叉式壓裂交叉式壓裂2口井，口井，1套車組、配合射孔等作業(yè)，套車組、配合射孔等作業(yè)， 交互施工、逐段壓裂交互施工、逐段壓裂應(yīng)用效果：應(yīng)用效果：提高初始產(chǎn)量和最終采收率提高初始產(chǎn)量和最終采收率減少作業(yè)時間、設(shè)備動遷次數(shù)，降低施工成本減少作業(yè)時間、設(shè)備動遷次數(shù)，降低施工成本平均產(chǎn)量比單獨壓裂可類比井提高平均產(chǎn)量比單獨壓裂可類比井提高21-55%5.“工廠化工廠化”作業(yè)作業(yè): 低成本戰(zhàn)略是體積改造實現(xiàn)有效開發(fā)的技術(shù)關(guān)鍵低成本戰(zhàn)略是體積改造實現(xiàn)有效開發(fā)的技術(shù)關(guān)鍵,美國四美國四大頁巖氣藏大頁巖氣藏（Barnett、Haynesv

29、ille、Fayetteville、Marcellus）的單的單井費用構(gòu)成中，井費用構(gòu)成中，儲層改造和鉆井費用兩者之和占總費用的儲層改造和鉆井費用兩者之和占總費用的80%以上，且各占以上，且各占1/2。因此，研究發(fā)展儲層改造和鉆井技術(shù)因此，研究發(fā)展儲層改造和鉆井技術(shù)盡可能降低投資是其必要途徑，而盡可能降低投資是其必要途徑，而.“工廠化工廠化”作業(yè)是頁巖氣作業(yè)是頁巖氣低成本開發(fā)的一個重大而有效的創(chuàng)新低成本開發(fā)的一個重大而有效的創(chuàng)新,而且也是實現(xiàn)水平井鉆而且也是實現(xiàn)水平井鉆完井技術(shù)和完井技術(shù)和關(guān)健技術(shù)的需關(guān)健技術(shù)的需要和保證。要和保證。.對我國發(fā)展頁巖氣的幾點看法對我國發(fā)展頁巖氣的幾點看法 1.1

30、.中國頁巖氣資源豐富、分布廣闊，潛力巨大。加快中國頁巖氣資源豐富、分布廣闊，潛力巨大。加快頁巖氣資源勘探開發(fā)己成為國家能源發(fā)展的重要戰(zhàn)略目標頁巖氣資源勘探開發(fā)己成為國家能源發(fā)展的重要戰(zhàn)略目標, ,是支持國民經(jīng)濟發(fā)展的重大需求，國內(nèi)三大石油公司積極是支持國民經(jīng)濟發(fā)展的重大需求，國內(nèi)三大石油公司積極調(diào)整結(jié)構(gòu)和重點，將頁巖氣勘探開發(fā)列為非常規(guī)油氣資源調(diào)整結(jié)構(gòu)和重點，將頁巖氣勘探開發(fā)列為非常規(guī)油氣資源的首位。的首位。 同時也引起國內(nèi)相關(guān)部門及各地方極大的的關(guān)注和興同時也引起國內(nèi)相關(guān)部門及各地方極大的的關(guān)注和興趣。并抱有很大的希望！趣。并抱有很大的希望！ 同時也引起國內(nèi)相關(guān)部門及各地方極大的的關(guān)同時也引

31、起國內(nèi)相關(guān)部門及各地方極大的的關(guān)注和興趣。并抱有很大的希望！注和興趣。并抱有很大的希望！ 一時間頁巖氣的開發(fā)問題成了全國的熱點一時間頁巖氣的開發(fā)問題成了全國的熱點: : 不少人認為不少人認為: :大規(guī)模開發(fā)頁巖氣緩解我國油氣供大規(guī)模開發(fā)頁巖氣緩解我國油氣供應(yīng)緊張局面應(yīng)緊張局面, ,從而改變我國能源結(jié)構(gòu)的大好形勢即將從而改變我國能源結(jié)構(gòu)的大好形勢即將到來到來! ! 但總的說來，但總的說來，我們現(xiàn)在并不具備對我國頁巖氣進行工業(yè)我們現(xiàn)在并不具備對我國頁巖氣進行工業(yè)化開采的技術(shù)條件：化開采的技術(shù)條件： .我國頁巖地質(zhì)條件與國外成功開發(fā)的頁巖儲層的地質(zhì)我國頁巖地質(zhì)條件與國外成功開發(fā)的頁巖儲層的地質(zhì)條件有

32、較大差異，國外有效技術(shù)難以直接應(yīng)用；條件有較大差異，國外有效技術(shù)難以直接應(yīng)用； .我們對國外成熟技術(shù)還未完全掌握；我們對國外成熟技術(shù)還未完全掌握； .我國自然環(huán)境條件對國外現(xiàn)技術(shù)不適應(yīng)；我國自然環(huán)境條件對國外現(xiàn)技術(shù)不適應(yīng)； .國外有效技術(shù)本身還存在很多需要改進和發(fā)展的問題。國外有效技術(shù)本身還存在很多需要改進和發(fā)展的問題。 2.當務(wù)之急：對頁巖氣的開發(fā)開展和加強基礎(chǔ)和基礎(chǔ)理對頁巖氣的開發(fā)開展和加強基礎(chǔ)和基礎(chǔ)理論及其應(yīng)用研究，完成論及其應(yīng)用研究，完成： 加強我國頁巖氣地質(zhì)特征研究，摸清頁巖氣資源家底；加強我國頁巖氣地質(zhì)特征研究，摸清頁巖氣資源家底； 加強對于關(guān)健技術(shù)的攻關(guān)研究；盡快建立適合國情的系

33、加強對于關(guān)健技術(shù)的攻關(guān)研究；盡快建立適合國情的系列配套技術(shù)列配套技術(shù) 開展好頁巖氣開發(fā)先導試驗（產(chǎn)業(yè)化示范區(qū)）開展好頁巖氣開發(fā)先導試驗（產(chǎn)業(yè)化示范區(qū)） 形成適合中國地質(zhì)條件、環(huán)境條件形成適合中國地質(zhì)條件、環(huán)境條件的頁巖氣勘探、開的頁巖氣勘探、開發(fā)系到配套技術(shù)發(fā)系到配套技術(shù) 超低滲油氣超低滲油氣,致密氣致密氣,頁巖氣頁巖氣,煤層氣有效開發(fā)煤層氣有效開發(fā)技術(shù)應(yīng)保證對技術(shù)應(yīng)保證對其其有效開發(fā)有效開發(fā):3.成功開發(fā)頁巖氣的原理與技術(shù)途徑：成功開發(fā)頁巖氣的原理與技術(shù)途徑： 長期以來頁巖氣因其豐度低、氣體在巖體中的運移速度長期以來頁巖氣因其豐度低、氣體在巖體中的運移速度極低，使其單井產(chǎn)量極低，使其單井產(chǎn)量

34、(初產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)初產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn))達不到工業(yè)化生產(chǎn)目標，達不到工業(yè)化生產(chǎn)目標，技術(shù)復(fù)雜、投入大，毫無經(jīng)濟效益技術(shù)復(fù)雜、投入大，毫無經(jīng)濟效益,現(xiàn)行開發(fā)理論認定不能工現(xiàn)行開發(fā)理論認定不能工業(yè)化開發(fā)的氣藏。業(yè)化開發(fā)的氣藏。 它的有效開發(fā)是新的理念它的有效開發(fā)是新的理念(論論)，新的思路，新的技術(shù)，新的思路，新的技術(shù)(原原有技術(shù)的發(fā)展和優(yōu)化集成有技術(shù)的發(fā)展和優(yōu)化集成)的重大成果。的重大成果。.如何如何 吸附狀態(tài)存在的甲烷，形成為單井日產(chǎn)量取決于吸附狀態(tài)存在的甲烷，形成為單井日產(chǎn)量取決于三個過程三個過程 （解吸、擴散、滲流）中最慢的一步（解吸、擴散、滲流）中最慢的一步, 通常是解吸、通常是解吸、擴散最慢擴散最慢,

35、成為其主控因素成為其主控因素,故單井日產(chǎn)量必然很低故單井日產(chǎn)量必然很低 。因此要因此要想獲得較高的想獲得較高的頁巖中游離態(tài)氣體的運移速度頁巖中游離態(tài)氣體的運移速度在頁巖中，氣體游離態(tài)在頁巖中，氣體游離態(tài)在其基巖中運移速度遠小于在裂縫中的運移速度，裂縫越寬在其基巖中運移速度遠小于在裂縫中的運移速度，裂縫越寬小得越多，但一般頁巖的裂縫的寬度和密度都太小。故使得小得越多，但一般頁巖的裂縫的寬度和密度都太小。故使得氣體在其中的運移速度極低。氣體在其中的運移速度極低。 這樣：單位時間內(nèi)進入井筒形成日產(chǎn)量的氣體太少，不這樣：單位時間內(nèi)進入井筒形成日產(chǎn)量的氣體太少，不可能達到工業(yè)化產(chǎn)量，可能達到工業(yè)化產(chǎn)量，

36、增加氣體運移速度及擴大泄氣面積是增加氣體運移速度及擴大泄氣面積是增加單井產(chǎn)量的兩條途徑。增加單井產(chǎn)量的兩條途徑。目前增加氣體在頁巖中的運移速目前增加氣體在頁巖中的運移速度還無法實現(xiàn)。度還無法實現(xiàn)。 采用水平井等特殊結(jié)構(gòu)井的采用水平井等特殊結(jié)構(gòu)井的MRC技術(shù)，可以幾十倍、技術(shù)，可以幾十倍、上百倍的增加泄氣面積（例如厚度上百倍的增加泄氣面積（例如厚度50m的頁巖，水平段長的頁巖，水平段長1000m，則增大，則增大20倍），但由于頁巖的滲透率太低倍），但由于頁巖的滲透率太低 即使如此還是遠遠不夠。即使如此還是遠遠不夠。(僅從泄氣面積看與超低僅從泄氣面積看與超低滲氣藏相比應(yīng)增大幾千倍才能獲得工業(yè)性氣流

37、滲氣藏相比應(yīng)增大幾千倍才能獲得工業(yè)性氣流) 采用長段水平井分（多）段（采用長段水平井分（多）段（1020段以上）壓裂，則段以上）壓裂，則其泄氣面積增加千倍以上成為可能。但這樣只能獲得工業(yè)化其泄氣面積增加千倍以上成為可能。但這樣只能獲得工業(yè)化的初產(chǎn)的初產(chǎn),由于頁巖的滲透率太低運移速度太小由于頁巖的滲透率太低運移速度太小,其補充速度趕其補充速度趕不上需要不上需要,無法獲得穩(wěn)定的工業(yè)化產(chǎn)量。無法獲得穩(wěn)定的工業(yè)化產(chǎn)量。(有初產(chǎn)而不能穩(wěn)產(chǎn)有初產(chǎn)而不能穩(wěn)產(chǎn)) 倘若在水平井筒周圍地層人工形成一個致密的裂縫網(wǎng)絡(luò)倘若在水平井筒周圍地層人工形成一個致密的裂縫網(wǎng)絡(luò)體系（由較寬的主裂縫，不寬的支干裂縫、窄的支裂縫，更

38、體系（由較寬的主裂縫，不寬的支干裂縫、窄的支裂縫，更窄的細裂縫、微裂縫、加上頁巖自身存在的細微裂縫構(gòu)成），窄的細裂縫、微裂縫、加上頁巖自身存在的細微裂縫構(gòu)成），此網(wǎng)絡(luò)不僅此網(wǎng)絡(luò)不僅大大增大泄氣面積大大增大泄氣面積，而且，由裂縫網(wǎng)絡(luò)將整個，而且，由裂縫網(wǎng)絡(luò)將整個被被改造的巖體改造的巖體“分割成若干小塊分割成若干小塊”。 對于每對于每“一塊頁巖一塊頁巖”( (包括巖體中心部份的巖塊包括巖體中心部份的巖塊) )其四周其四周各面都在向裂縫泄氣各面都在向裂縫泄氣, ,則整塊頁巖周邊部份壓力成倍下降則整塊頁巖周邊部份壓力成倍下降( (與只有一邊泄氣頁巖相比而言與只有一邊泄氣頁巖相比而言),),大大加快了頁

39、巖氣藏里的大大加快了頁巖氣藏里的壓力向裂縫傳遞的能力和速度壓力向裂縫傳遞的能力和速度( (即頁巖巖塊中心氣體向周邊即頁巖巖塊中心氣體向周邊運移的速度運移的速度);); 同時，大大縮短了頁巖基體中的氣體移向裂縫的距離：同時，大大縮短了頁巖基體中的氣體移向裂縫的距離：從而從而使單位時間內(nèi)從頁巖基體中運移到裂縫的氣體的量大使單位時間內(nèi)從頁巖基體中運移到裂縫的氣體的量大幅度增加幅度增加, ,相當于提高了巖體內(nèi)氣體的相當于提高了巖體內(nèi)氣體的“運移運移”速度速度 而且被改造巖體的中心部位同樣被而且被改造巖體的中心部位同樣被“分割分割”成這種巖塊成這種巖塊, ,使儲層使儲層“深部深部”的氣體也參與運移到井筒

40、成為日產(chǎn)量的組成的氣體也參與運移到井筒成為日產(chǎn)量的組成部份。既可能保證足夠的單井產(chǎn)量，又在短期內(nèi)大大提高了部份。既可能保證足夠的單井產(chǎn)量，又在短期內(nèi)大大提高了被改造地層的采收率，從而保證其穩(wěn)產(chǎn)，被改造地層的采收率，從而保證其穩(wěn)產(chǎn)，在短期內(nèi)提高了儲在短期內(nèi)提高了儲層動用體積層動用體積。 即即: :利用長水平井為依托進行多段壓裂體積改造利用長水平井為依托進行多段壓裂體積改造, ,既大幅既大幅度增加泄氣面積又度增加泄氣面積又“提高提高”了巖體內(nèi)氣體的了巖體內(nèi)氣體的“運移運移”速度速度, ,又動用了被改造儲層的深部的氣體又動用了被改造儲層的深部的氣體, ,從而有效提高了產(chǎn)量補從而有效提高了產(chǎn)量補充速度

41、充速度, ,提高了單井產(chǎn)量提高了單井產(chǎn)量( (穩(wěn)產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)) )達到工業(yè)化要求達到工業(yè)化要求, ,同時提高了同時提高了所改造儲層的采收率。所改造儲層的采收率。 . .體積改造：體積改造： 以水平井分（多）段壓裂在井筒周圍頁巖儲以水平井分（多）段壓裂在井筒周圍頁巖儲層中形成各級裂縫構(gòu)成的一個致密裂縫網(wǎng)絡(luò)層中形成各級裂縫構(gòu)成的一個致密裂縫網(wǎng)絡(luò)( (主裂縫主裂縫周邊形成稠密且相互連接的裂縫網(wǎng)絡(luò)周邊形成稠密且相互連接的裂縫網(wǎng)絡(luò)) ) ，從而極大，從而極大幅度提高儲層泄氣面積及其壓力由內(nèi)部向裂縫傳遞幅度提高儲層泄氣面積及其壓力由內(nèi)部向裂縫傳遞速度和大大縮短頁巖內(nèi)部氣體移向裂縫的距離以實速度和大大縮短頁巖內(nèi)部

42、氣體移向裂縫的距離以實現(xiàn)提高單井產(chǎn)量和提高采收率目的壓裂改造技術(shù)?，F(xiàn)提高單井產(chǎn)量和提高采收率目的壓裂改造技術(shù)。儲層傳統(tǒng)壓裂改造與壓裂體積改造的差別儲層傳統(tǒng)壓裂改造與壓裂體積改造的差別45儲層壓裂改造儲層壓裂改造壓裂體積改造壓裂體積改造以巖石力學理論為基礎(chǔ)，在最小主應(yīng)力以巖石力學理論為基礎(chǔ)，在最小主應(yīng)力的垂直方向的垂直方向形成對稱的兩條裂縫形成對稱的兩條裂縫，以溝，以溝通地層深部（含裂縫）與井筒的通地層深部（含裂縫）與井筒的聯(lián)系聯(lián)系，同時擴大同時擴大泄氣面積泄氣面積，從而，從而增加單井產(chǎn)量增加單井產(chǎn)量和提高采收率。和提高采收率。以巖石力學以巖石力學 理論為基礎(chǔ)，在水平井筒周理論為基礎(chǔ)，在水平井筒

43、周圍地層壓裂形成圍地層壓裂形成密集的裂縫網(wǎng)絡(luò)密集的裂縫網(wǎng)絡(luò)，以增大，以增大泄氣面積，增大內(nèi)部氣體向裂縫運夠速度泄氣面積，增大內(nèi)部氣體向裂縫運夠速度同時縮短所動用儲層內(nèi)部氣體移到裂縫的同時縮短所動用儲層內(nèi)部氣體移到裂縫的距離，距離，從而達到所需的單井產(chǎn)量，從而達到所需的單井產(chǎn)量，并提高并提高采收率。采收率。避免壓出多縫，保證單縫形成，以控制避免壓出多縫，保證單縫形成，以控制縫高、縫長（為主）縫寬為主要目標：縫高、縫長（為主）縫寬為主要目標：以在多個方向上形成多條裂縫構(gòu)成密集裂以在多個方向上形成多條裂縫構(gòu)成密集裂縫網(wǎng)絡(luò)為主?？p網(wǎng)絡(luò)為主。必須加夠壓裂砂；必須加夠壓裂砂；必須排除壓裂干擾必須排除壓裂干

44、擾壓裂中不必全過程加砂壓裂中不必全過程加砂( (可采用清水壓裂可采用清水壓裂) )；要充分利用干擾要充分利用干擾充分利用地應(yīng)力與地層巖石破裂規(guī)律，充分利用地應(yīng)力與地層巖石破裂規(guī)律，形成所需的單縫。形成所需的單縫。充分利用地應(yīng)力與地層巖石破裂規(guī)律，充分利用地應(yīng)力與地層巖石破裂規(guī)律，配配合各種專有技術(shù)合各種專有技術(shù)形成所需的裂縫網(wǎng)絡(luò)。形成所需的裂縫網(wǎng)絡(luò)。推論：.“甜點甜點”的評價和優(yōu)選必須加上對的評價和優(yōu)選必須加上對“該頁巖儲層該頁巖儲層”可否實現(xiàn)可否實現(xiàn)體積改造的評價。體積改造的評價。.其技術(shù)核心是其技術(shù)核心是“體積改造體積改造”。. 應(yīng)主要依托長段水平井進行應(yīng)主要依托長段水平井進行; 長段水平

45、井是實現(xiàn)體積改造必要的基礎(chǔ)。它的設(shè)計和形長段水平井是實現(xiàn)體積改造必要的基礎(chǔ)。它的設(shè)計和形成的井眼以有利于體積改造為目的；成的井眼以有利于體積改造為目的；.體積改造要求：體積改造要求： 壓裂形成的裂縫縫面極大，則要求更大的造縫液體量。壓裂形成的裂縫縫面極大，則要求更大的造縫液體量。 形成有一定密度的主干裂縫及形成有一定密度的主干裂縫及1.2級支干裂縫（毫米級），級支干裂縫（毫米級），它們需要加砂保證裂縫的導流能力：它們需要加砂保證裂縫的導流能力： 形成與支干裂縫相連的密集裂縫網(wǎng)絡(luò)的細裂縫、微裂縫、形成與支干裂縫相連的密集裂縫網(wǎng)絡(luò)的細裂縫、微裂縫、細微裂縫，它們尺寸為微米級（細微裂縫，它們尺寸為微

46、米級（11000m），不可能，也），不可能，也沒必要，加砂填充裂縫。沒必要，加砂填充裂縫。 即毫米級主干裂縫、支干裂縫不太多，是網(wǎng)絡(luò)的主干道即毫米級主干裂縫、支干裂縫不太多，是網(wǎng)絡(luò)的主干道需要加砂保證導流能力；大量分支細小裂縫不可能也不需要需要加砂保證導流能力；大量分支細小裂縫不可能也不需要加砂保證有幾十、幾百、幾千加砂保證有幾十、幾百、幾千mDmD導流能力導流能力, ,即可不加砂壓裂即可不加砂壓裂來形成細小分支裂縫網(wǎng)絡(luò)。來形成細小分支裂縫網(wǎng)絡(luò)。 對于常規(guī)壓裂而言對于常規(guī)壓裂而言, ,不加砂壓裂是無效的不加砂壓裂是無效的, ,但對于滲透率但對于滲透率極低的頁巖儲層而言極低的頁巖儲層而言, ,即

47、使壓裂后壓縫閉合即使壓裂后壓縫閉合, ,其透氣能力仍大其透氣能力仍大大的高于壓裂前大的高于壓裂前, ,并可能達到改造的要求。并可能達到改造的要求。 這是這是由于巖石中形成的裂縫具一定表面粗糙度，閉合后仍由于巖石中形成的裂縫具一定表面粗糙度，閉合后仍能保持一定的縫隙，就可以形成對低滲儲層來說已經(jīng)足夠的能保持一定的縫隙，就可以形成對低滲儲層來說已經(jīng)足夠的導流能力。導流能力。 壓裂過程中，巖石脫落下來的碎屑壓裂過程中，巖石脫落下來的碎屑( (特別是在頁巖地層特別是在頁巖地層中中)它們可能形成它們可能形成“自撐自撐”式支撐。式支撐。 剪切力使裂縫壁面產(chǎn)生剪切滑移，在裂縫延伸過程中使剪切力使裂縫壁面產(chǎn)生

48、剪切滑移，在裂縫延伸過程中使已存在的微隙裂開，并使斷層面及其它弱面張開。已存在的微隙裂開，并使斷層面及其它弱面張開。 以上作用說明可以和應(yīng)該用清水壓裂。以上作用說明可以和應(yīng)該用清水壓裂。 即體積改造雖然用大量的液體進行壓裂即體積改造雖然用大量的液體進行壓裂, ,但加沙但加沙沒必要太多沒必要太多( (只需用在主、支干裂縫中則低沙比即只需用在主、支干裂縫中則低沙比即可可),),而且不需要全程加砂而且不需要全程加砂( (只需在形成主、支干裂只需在形成主、支干裂縫的壓裂中縫的壓裂中) )。 而形成大量支、細裂縫應(yīng)采用不加砂的而形成大量支、細裂縫應(yīng)采用不加砂的“清水清水壓裂壓裂”。儲層傷害。儲層傷害,

49、,特別是固相傷害特別是固相傷害( (如壓裂液殘渣如壓裂液殘渣) )必須嚴格防止。必須嚴格防止。 清水壓裂一般清水壓裂一般對對以下條件的地層以下條件的地層有效有效( (對頁巖儲層有效對頁巖儲層有效) )： A.A.低滲透地層；（低滲透地層；（K0.05mdK0.1mdK0.1md并并存在天然裂縫）存在天然裂縫） B.B.高強度巖石地層；（楊氏模量高強度巖石地層；（楊氏模量3.43.4104MPa104MPa的油氣藏；在楊氏模的油氣藏；在楊氏模量為量為6.96.9103MPa3.4103MPa3.4104MPa104MPa的油氣藏中可以使用。）的油氣藏中可以使用。） C.C.具有低閉合應(yīng)力地層：（

50、閉合應(yīng)力梯度具有低閉合應(yīng)力地層：（閉合應(yīng)力梯度0.0176MPa/m 2 wt% ( 2 wt% (？ wt%wt% ) ) 熱成熟度（熱成熟度（RoRo） 1.1% ( 1.1% (？ % % ) ) 厚度厚度 15 m( 15 m(？m) ) 超壓系統(tǒng)超壓系統(tǒng) (0.45 psi/ft)(0.45 psi/ft) II II型或型或IIbIIb型有機質(zhì)（海相沉積有機質(zhì)）型有機質(zhì)（海相沉積有機質(zhì)） 頁巖基質(zhì)中賦存天然氣頁巖基質(zhì)中賦存天然氣厚度厚度30m埋深埋深3000m儲層溫度儲層溫度2%熱演化程度熱演化程度1.4-3.5%總含氣量總含氣量0.4m/t游離態(tài)游離態(tài) 60-80氣層壓力氣層壓力

51、 0.45 psi/ft0.45 psi/ft頁巖力學性質(zhì)頁巖力學性質(zhì)=0.235-0.27 E=27-33Gpa頁巖物性頁巖物性K100nd；4%硅質(zhì)含量硅質(zhì)含量%30方解石方解石/白云石白云石%20粘土含量粘土含量%80%); B頁巖氣的解吸速度頁巖氣的解吸速度,擴散速度擴散速度,在微裂縫中的滲流速度和三者在微裂縫中的滲流速度和三者之間的關(guān)系以及它們與形成單井日產(chǎn)量之間的關(guān)系；產(chǎn)能評之間的關(guān)系以及它們與形成單井日產(chǎn)量之間的關(guān)系；產(chǎn)能評價價(能否形成工業(yè)性氣流能否形成工業(yè)性氣流)C頁巖進行體積改造頁巖進行體積改造( (近井筒空間形成密集網(wǎng)絡(luò)近井筒空間形成密集網(wǎng)絡(luò)) )適應(yīng)（可能）性評價：適應(yīng)

52、（可能）性評價： A)A)頁巖的可壓頁巖的可壓( (裂裂) )性及裂縫擴展規(guī)律性及裂縫擴展規(guī)律: : 評價頁巖可壓性及裂縫擴展規(guī)律的因素主要有兩個方面：評價頁巖可壓性及裂縫擴展規(guī)律的因素主要有兩個方面： a).a).脆性指數(shù)脆性指數(shù): :脆性越大，越容易形成網(wǎng)狀裂縫脆性越大，越容易形成網(wǎng)狀裂縫; ;而脆性越小，則形成網(wǎng)狀裂縫的而脆性越小，則形成網(wǎng)狀裂縫的可能性越小?？赡苄栽叫?。 楊氏模量越高，泊松比越小，巖石脆性越大；楊氏模量越高，泊松比越小，巖石脆性越大； 礦物組成硅質(zhì)、鈣質(zhì)含量增加，脆性增強；礦物組成硅質(zhì)、鈣質(zhì)含量增加，脆性增強； 油藏埋深變淺，脆性增加。油藏埋深變淺，脆性增加。 b).b

53、).應(yīng)力各向異性應(yīng)力各向異性: :應(yīng)力各向異性增大，有利于形成網(wǎng)狀裂縫應(yīng)力各向異性增大，有利于形成網(wǎng)狀裂縫 B)B)天然裂縫狀態(tài)。天然裂縫越發(fā)育，越容易形成網(wǎng)狀裂縫天然裂縫狀態(tài)。天然裂縫越發(fā)育，越容易形成網(wǎng)狀裂縫 通過對頁巖的上述研究，建立起對所研究頁巖能否進行體積改造的可行性以及如何改通過對頁巖的上述研究，建立起對所研究頁巖能否進行體積改造的可行性以及如何改造的條件和要求的評價方法。造的條件和要求的評價方法。: 在頁巖中低成本打成井眼規(guī)則的無在頁巖中低成本打成井眼規(guī)則的無(低低)傷害的長段水平井傷害的長段水平井系列配套技術(shù)系列配套技術(shù)(在確定的方位在確定的方位:垂直最大水平主應(yīng)力方向垂直最大

54、水平主應(yīng)力方向) .用油基類泥漿鉆井打成用油基類泥漿鉆井打成; 用水基類泥漿鉆井打成用水基類泥漿鉆井打成; 用氣體鉆井打成用氣體鉆井打成;.完井完井:裸眼完井裸眼完井,固井尾管完井分段多簇固井尾管完井分段多簇”射孔完井射孔完井.小井眼小井眼 .低成本的體積改造系列配套技術(shù)低成本的體積改造系列配套技術(shù).在水平井眼周圍形成致密裂縫網(wǎng)絡(luò)在水平井眼周圍形成致密裂縫網(wǎng)絡(luò)(可調(diào)控可調(diào)控)的體積改造壓裂的體積改造壓裂技術(shù)技術(shù); .實現(xiàn)低成本的實現(xiàn)低成本的(較較)低排量、低排量、(較較)低用水量的體積改造壓裂技低用水量的體積改造壓裂技術(shù)及壓裂液技術(shù)。術(shù)及壓裂液技術(shù)。.體積改造效果體積改造效果(致密裂縫網(wǎng)絡(luò)致密

55、裂縫網(wǎng)絡(luò))檢查、評價技術(shù)檢查、評價技術(shù) 當以上系列配套技術(shù)真正建立起來，我國頁巖氣工業(yè)化開當以上系列配套技術(shù)真正建立起來，我國頁巖氣工業(yè)化開采就有可能實現(xiàn)采就有可能實現(xiàn). .形成裂縫網(wǎng)絡(luò)的壓裂技術(shù)：形成裂縫網(wǎng)絡(luò)的壓裂技術(shù)：A. A. 巖石力學性質(zhì)與天然裂縫評價與選擇技術(shù)：巖石力學性質(zhì)與天然裂縫評價與選擇技術(shù)：B. B. 形成網(wǎng)絡(luò)的壓裂設(shè)計：根據(jù)地應(yīng)力、埋深、溫度、形成網(wǎng)絡(luò)的壓裂設(shè)計：根據(jù)地應(yīng)力、埋深、溫度、巖石力學性質(zhì)（礦物組成、天然裂縫狀態(tài)）形成致巖石力學性質(zhì)（礦物組成、天然裂縫狀態(tài)）形成致密網(wǎng)絡(luò)壓裂的設(shè)計密網(wǎng)絡(luò)壓裂的設(shè)計C. C. 利用彼此干擾形成裂縫網(wǎng)絡(luò)：簇狀射孔、多段同時利用彼此干擾形成裂縫網(wǎng)絡(luò)：簇狀射孔、多段同時壓裂、同步壓裂壓裂、同步壓裂。變排量變壓力。變排量變壓力，平行壓，平行壓裂裂。； D. D. 壓裂液轉(zhuǎn)向技術(shù)；壓裂液轉(zhuǎn)向技術(shù)；壓裂過程中的暫堵技術(shù)壓裂過程中的暫堵技術(shù) E.E.水平井水平井( (特殊結(jié)構(gòu)井特殊結(jié)構(gòu)井) )軌跡設(shè)計優(yōu)化技術(shù)；即用水平軌跡設(shè)計優(yōu)化技術(shù)；即用水平井的方向和分支的水平井的方向來控制壓裂裂縫的井的方向