關(guān)于我國(guó)發(fā)展頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)技術(shù)幾點(diǎn)看法

關(guān)于我國(guó)發(fā)展頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)技術(shù)幾點(diǎn)看法關(guān)于我國(guó)發(fā)展頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)技術(shù)幾點(diǎn)看法一、概述

頁(yè)巖氣是油氣資源中新的礦種;它屬于非常規(guī)天然氣中的重要組成部份:非常規(guī)天然氣定義：通常而言，泛指相對(duì)于常規(guī)天然氣之外，在非傳統(tǒng)的儲(chǔ)集層、籠型固態(tài)沉積物等非常規(guī)地質(zhì)條件下存在的天然氣資源。主要包括致密氣、煤層氣、頁(yè)巖氣、火成巖氣和天然氣水合物等。（據(jù)SPE）化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究3

非常規(guī)天然氣是指在成藏機(jī)理、賦存狀態(tài)、分布規(guī)律或勘探開(kāi)發(fā)方式等方面有別于常規(guī)天然氣的烴類(或非烴類)資源,主要指頁(yè)巖氣、煤層氣、致密砂巖氣和天然氣水合物等。重點(diǎn)討論頁(yè)巖氣、煤層氣、致密砂巖氣.具有資源豐度低、低孔、低滲、日產(chǎn)量低“四低”、投產(chǎn)遞減快等特征，但是具有資源量大、單井生產(chǎn)壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究4

1、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436萬(wàn)億立方米，2010年產(chǎn)天然氣約3萬(wàn)億立方米，儲(chǔ)采比保持在60以上；世界非常規(guī)天然氣總資源量921萬(wàn)億方，是常規(guī)天然氣2倍多（其中，致密氣209.6萬(wàn)億方、煤層氣256.1萬(wàn)億方、頁(yè)巖氣456萬(wàn)億方），但產(chǎn)量只占1/7左右；天然氣水合物資源量超過(guò)2萬(wàn)萬(wàn)億方，是目前化石能源資源總量2倍以上。其中僅頁(yè)巖氣456萬(wàn)億方就大于常規(guī)天然氣總資源量436萬(wàn)億化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究5致密砂巖氣、煤層氣、頁(yè)巖氣和火山巖氣資源量約84.5萬(wàn)億方，是常規(guī)氣資源量1.5倍。中國(guó)非常規(guī)油氣可采資源中國(guó)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(wàn)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(guó)土資源部新一輪資評(píng)，2006年頁(yè)巖氣30.72008年火成巖氣＞52010年天然氣水合物＞80主要指南?；瘜W(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究62、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(shì),非常規(guī)天然氣發(fā)展世界矚目1821年，鉆第一口頁(yè)巖氣井；1921年，鉆第一口致密氣井；1951年，鉆第一口煤層氣井;20世紀(jì)80年代，致密氣實(shí)現(xiàn)規(guī)模開(kāi)發(fā)；20世紀(jì)90年代中后期，煤層氣快速發(fā)展；近年來(lái)，頁(yè)巖氣迅速發(fā)展世界矚目。天然氣水合物勘探加速,各國(guó)加強(qiáng)基礎(chǔ)研究.化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究7美國(guó)非常規(guī)天然氣發(fā)展歷程為其典型代表18211921第1口頁(yè)巖氣井第1口致密氣井第1口煤層氣井致密氣煤層氣頁(yè)巖氣非常規(guī)氣產(chǎn)量，億方/年美國(guó)非常規(guī)天然氣發(fā)展歷程美國(guó)天然氣百年發(fā)展的歷史、現(xiàn)狀及趨勢(shì)常規(guī)天然氣煤層氣致密砂巖氣頁(yè)巖氣化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究8非常規(guī)天然氣美國(guó)全球領(lǐng)先，他的發(fā)展歷程為其典型代表。化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究93、非常規(guī)氣主要特點(diǎn)

類型常規(guī)氣非常規(guī)氣成藏特征多為源外成藏近源或源內(nèi)成藏，多自生自儲(chǔ)分布特征局部高度富集大面積分布，豐度低賦存方式滲流特征游離態(tài)，微米級(jí)空間滲流致密氣以游離態(tài)為主、微米級(jí)及以下空間滲流，煤層氣以吸附態(tài)為主、微米級(jí)及以下空間滲流，頁(yè)巖氣兩種形態(tài)并存、納米級(jí)空間滲流；火成巖氣以游離態(tài)為主、毫米級(jí)、微米級(jí)、納米級(jí)空間滲流，水合物為固態(tài)，納米級(jí)空間滲流儲(chǔ)層物性物性好，一般具自然產(chǎn)能復(fù)雜致密，低壓、(超)低滲、(超)低孔(隙)、低豐度,一般不具自然產(chǎn)能開(kāi)采特征壓力驅(qū)動(dòng)開(kāi)采，單井產(chǎn)量高需采用專用的系列配套技術(shù)才能有效開(kāi)采;單井產(chǎn)量很低,遞減快,生產(chǎn)周期長(zhǎng)經(jīng)濟(jì)效益成本低，回收期短，效益好成本高，回收期長(zhǎng)，效益差化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究10二、頁(yè)巖氣有效開(kāi)發(fā)技術(shù)化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究11

1.頁(yè)巖氣定義及基本特征

頁(yè)巖氣是一種特殊的非常規(guī)天然氣,賦存于泥巖或頁(yè)巖中，具有自生自儲(chǔ)、無(wú)氣水界面、大面積連續(xù)成藏、低孔、低滲等特征，一般無(wú)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(jìn)行經(jīng)濟(jì)開(kāi)采，單井生產(chǎn)周期長(zhǎng)?；咎卣鳎海ㄒ唬⒒厩闆r美國(guó)四種典型頁(yè)巖自生自儲(chǔ)游離氣+吸附氣孔隙度0.5-12%基質(zhì)滲透率＜0.0001md天然裂縫發(fā)育含氣量＞1m3/t頁(yè)巖氣化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究12

大部分是自生自儲(chǔ)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(chǔ)集空間;吸附狀態(tài)(20～85%)存在于干酪根、粘土顆粒及孔隙表面;極少量以溶解狀態(tài)儲(chǔ)存于干酪根、瀝青質(zhì)及石油中.按照美國(guó)頁(yè)巖氣業(yè)界的劃分，當(dāng)頁(yè)巖埋藏深度低于1000m時(shí)，稱為淺層頁(yè)巖氣藏；埋藏深度在1000m～4000m之間為深層頁(yè)巖氣藏；埋藏深度超過(guò)4000m，則稱為超深層頁(yè)巖氣藏。

化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究13巖性：暗色頁(yè)巖，層理發(fā)育，含有硅質(zhì)和鈣質(zhì)，較好的礦物成分是:粘土較少，方解石較多，硅質(zhì)多（即E值較大），最好的泥頁(yè)巖儲(chǔ)層是粘土含量較少的粉砂質(zhì)泥巖；物性：致密，孔隙度一般低于10%，滲透率一般在。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發(fā)育裂縫，并被鈣質(zhì)或泥質(zhì)充填。泥頁(yè)巖儲(chǔ)集空間：無(wú)機(jī)孔隙、有機(jī)孔隙、微裂縫化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究14據(jù)IHS（2005年）預(yù)測(cè)，全球頁(yè)巖氣總資源量456萬(wàn)億方，相當(dāng)于常規(guī)天然氣1.4倍，主要分布在北美、中亞和中國(guó)、中東和北非等地區(qū)2010年美國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)量高達(dá)1380億方，較2008年增長(zhǎng)了80%.頁(yè)巖氣的大規(guī)模開(kāi)發(fā)使美國(guó)改變了原引進(jìn)5000萬(wàn)噸LNG的計(jì)劃，改變天然氣供給格局美國(guó)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)取得成功后，加拿大、澳大利亞、歐洲各國(guó)、中國(guó)等國(guó)家重視頁(yè)巖氣資源勘探開(kāi)發(fā)，開(kāi)展大量工作,“形成熱潮”2.全球頁(yè)巖氣資源豐富，受到世界各國(guó)廣泛重視化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究15

3、美國(guó)作為世界上頁(yè)巖氣資源勘探開(kāi)發(fā)最早的國(guó)家，已在北美地區(qū)形成成熟的評(píng)價(jià)方法和勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了頁(yè)巖氣的工業(yè)開(kāi)發(fā),從理論和技術(shù)上證實(shí)了頁(yè)巖氣資源有效開(kāi)發(fā)的可能性,因此加快頁(yè)巖氣資源勘探開(kāi)發(fā)，已成為世界主要頁(yè)巖氣資源大國(guó)和地區(qū)的共同而熱切的愿望?；瘜W(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究16㈡、國(guó)外成熟的頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)

経過(guò)近二、三十年艱苦攻關(guān)，美國(guó)率先形成頁(yè)巖氣的評(píng)價(jià)方法和勘探開(kāi)發(fā)系列配套技術(shù)，而且日趨成熟，實(shí)現(xiàn)了頁(yè)巖氣的工業(yè)開(kāi)發(fā)。頁(yè)巖氣資源評(píng)價(jià)(“甜點(diǎn)”評(píng)價(jià))技術(shù)；頁(yè)巖中長(zhǎng)段水平井鉆完井技術(shù)；水平井分段壓裂及體積改造技術(shù)；鉆完井及壓裂“工廠化作業(yè)”

化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究171、頁(yè)巖氣資源評(píng)價(jià)(“甜點(diǎn)”評(píng)價(jià))技術(shù)

⑴.評(píng)價(jià)參數(shù):儲(chǔ)層厚度,埋深,溫度,壓力有機(jī)碳含量,熱演化程度,總含氣量頁(yè)巖物性頁(yè)巖力學(xué)性質(zhì)硅質(zhì)含量%,方解石/白云石%,粘土含量%裂縫發(fā)育程度………化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究18參數(shù)方深1井安深1井建111井河頁(yè)1井元壩9井美國(guó)厚度75m90m36m25.6m75>30m埋深1700-1775m2450-2540m610-646m2139.4-2165.0m4035-4110<3000m儲(chǔ)層溫度63℃<90℃99<135℃有機(jī)碳含量>2%2.54%0.71%2.56-3.67%2.54～3.69%>2%熱演化程度0.52-1.08%2.62-2.80%1.7%1.4-3.5%總含氣量3.3m3/t0.67m3/t4.8-6.2m3/t>0.4m3/t頁(yè)巖力學(xué)性質(zhì)μ=0.21-0.24E=23-31Gpaμ=0.31E=26.3Gpaμ=0.198-0.354E=25.49-33.20Gpaμ=0.30E=25.4-31.3Gpaμ=0.235-0.27E=27-33Gpa頁(yè)巖物性K-0.05mdK=227nd；Ф=6.67%K=0.3-0.58nd；Ф=3.8-4.5%K=0.1-0.3nd；Ф=2.4-3.6%K=1nd；Ф=0.1%K>100nd；Ф>4%硅質(zhì)含量%14.9754.0163.1250>30方解石/白云石%28.8918.331-15.08，平均1.95<20粘土含量%20.1524.4424.1030<25裂縫發(fā)育程度未見(jiàn)部分層段發(fā)育較發(fā)育未見(jiàn)較發(fā)育完全發(fā)育⑵.中石化頁(yè)巖氣地球化學(xué)參數(shù)與美國(guó)同類參數(shù)對(duì)比表

從對(duì)比情況分析，儲(chǔ)層具有一定的可采性化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究19⑶.頁(yè)巖評(píng)價(jià)測(cè)試系列技術(shù)：①.頁(yè)巖含氣量測(cè)試技術(shù)有效確定頁(yè)巖儲(chǔ)層中的氣體含量，吸附含氣量②.致密巖石測(cè)試技術(shù)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(dòng)流體飽和度、束縛水飽和度;擴(kuò)散系數(shù);頁(yè)巖基質(zhì)和巖心滲透率

③.頁(yè)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、裂縫、孔隙、巖石礦物組合等；化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究202.頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)技術(shù)

頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)技術(shù)發(fā)展大致可分五個(gè)基本階段(以美國(guó)為例)：①、鉆直井，進(jìn)行泡沫壓裂(大液量、大排量6.4方/分，要加砂；傳統(tǒng)壓裂液)②、鉆直井，大型水力壓裂技術(shù)(大液量、大排量6.4方/分，要加砂29％；傳統(tǒng)壓裂液)③、鉆直井，清水壓裂或清水加砂壓裂(加沙％)可比凝膠壓裂節(jié)約成本50%～60%，從1998年至今一直是垂直井的壓裂方式。④、1997年，最初由凝膠壓裂的井在能量衰竭后，用清水進(jìn)行二次壓裂，可采儲(chǔ)量增加了60%。二次壓裂技術(shù)至2006年仍較為常見(jiàn)。⑤、鉆水平井，水平段長(zhǎng)304.8～1066.8m，分段清水和砂進(jìn)行壓裂。此技術(shù)開(kāi)始于2003年。2006年“同步壓裂”技術(shù)產(chǎn)生?；瘜W(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究21最終形成:長(zhǎng)水平段（304.8～1066.8m）;分多段;大液量7500---22000方(一般11000m3最為常見(jiàn))、大排量8--16方/分，加砂180—450頓(2.20％-2.24％)；非傳統(tǒng)壓裂液—滑溜水…,體積改造壓裂系列配套技術(shù).化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究223.水平井鉆井、完井技術(shù)⑴.長(zhǎng)段水平井鉆井技術(shù)對(duì)于低滲、低壓、低豐度儲(chǔ)層要提高單井產(chǎn)量及提高采收率必須采用MRC技術(shù)。因此應(yīng)采用長(zhǎng)段水平井以增大儲(chǔ)層泄氣面(體)積(遠(yuǎn)不夠)；以水平井為基礎(chǔ)分多段壓裂以達(dá)到極大的增大儲(chǔ)層泄氣面(體)積的目的(實(shí)現(xiàn)體積改造的“平臺(tái)”)?；瘜W(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究23

⑵.水平段的長(zhǎng)度依頁(yè)告類型不同而異，例Barnett頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)水平井水平段長(zhǎng)一般在304.8～1066.8m；Haynesville頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)水平段長(zhǎng)1219m;Woodford地區(qū)長(zhǎng)水平段長(zhǎng)接近1500m⑶.水平井技術(shù):①.布井方位必須在頁(yè)巖中垂直最大主應(yīng)力方向(坍塌應(yīng)力大)②.一般采用MWD和隨鉆自然伽馬進(jìn)行地質(zhì)導(dǎo)向鉆井⑷.保證井壁穩(wěn)定(難點(diǎn):低成本保證頁(yè)巖中長(zhǎng)段水平井眼井壁穩(wěn)定)：①.在多數(shù)的頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)水平井中使用的是油基泥漿②.雪弗龍公司開(kāi)發(fā)了硅酸鉀基鉆井液體系③.貝克休斯開(kāi)發(fā)了專用于頁(yè)巖的performax水基鉆井液體系④.當(dāng)井壁穩(wěn)定不突出的時(shí)候，可以使用低固相不分散鉆井液體系化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究24⑸.完井方式裸眼完井篩管完井套管完井（目前80%北美頁(yè)巖氣井完井方式）“分段多簇”射孔(分段壓裂,體積改造技術(shù)需要)技術(shù):①.分段多簇射孔基本特點(diǎn)一次裝彈+電纜傳輸+液體輸送+橋塞脫離+分級(jí)引爆②.分段多簇射孔核心技術(shù)橋塞以及射孔槍定位技術(shù)橋塞與射孔槍分離技術(shù)分級(jí)引爆技術(shù)

化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究254.水平井分段壓裂及體積改造技術(shù)水平井分段壓裂的段數(shù)越多，頁(yè)巖氣單井產(chǎn)量越高.隨著分段壓裂技術(shù)的不斷成熟，頁(yè)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1372～2134m，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:水平井多段分簇體積改造技術(shù)水平井多井同步體積壓裂技術(shù)化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究26

已成為體積改造中的技術(shù)關(guān)鍵:轉(zhuǎn)變理念:壓裂主要是溝通裂縫及擴(kuò)大泄氣面積，以控制縫長(zhǎng)、縫寬、縫高和增加裂縫導(dǎo)流能力為目標(biāo)…，轉(zhuǎn)變?yōu)樵谒骄仓車鷥?chǔ)層形成一定”密度的裂縫網(wǎng)絡(luò)”從而增加單井產(chǎn)量為目的。

水平井分段壓裂，形成一定密度的裂縫網(wǎng)絡(luò)

化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究27

⑴.頁(yè)巖氣水平井體積改造關(guān)鍵技術(shù)之一：

“分段多簇”射孔(套管完井)常規(guī)水平井分段壓裂：采用單段射孔，單段壓裂模式體積改造：優(yōu)化段間距，采用“分段多簇”射孔，多段一起壓裂模式，利用縫間干擾，促使裂縫轉(zhuǎn)向，產(chǎn)生復(fù)雜縫網(wǎng)化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究28⑵.頁(yè)巖氣水平井體積改造關(guān)鍵技術(shù)之二：水平井分段壓裂技術(shù)①.快速可鉆式橋塞工具

下入方式:(連續(xù))油管-水力爬行器-水力泵入技術(shù)特點(diǎn)節(jié)省鉆時(shí)（同時(shí)射孔及座封壓裂橋塞）易鉆，易排出（<35min鉆掉，常規(guī)鑄鐵>4h）適用范圍：套管壓裂（3.5″/4.5″/5.5″/7″)②.關(guān)鍵技術(shù)快速可鉆式橋塞材料橋塞送入及座封技術(shù)橋塞與射孔槍分離技術(shù)化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究29⑶.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、低砂比水平井分多段壓裂主要技術(shù)參數(shù)水平井段長(zhǎng)1000-1500m一般分8-15段，每段分4～6簇排量10m3/min以上平均砂比3-5%每段壓裂液量1000-1500m3(10000—22500m3)每段支撐劑量2%---5%滑溜水+線性膠40/70支撐劑為主體化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究30⑷.體積改造關(guān)鍵技術(shù)之四(2口水平井同步壓裂技術(shù))：促使水力裂縫擴(kuò)展過(guò)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(shí)體積改造。化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究31實(shí)施方法：同步壓裂——2口井2套車組同時(shí)壓裂交叉式壓裂——2口井，1套車組、配合射孔等作業(yè)，交互施工、逐段壓裂應(yīng)用效果：提高初始產(chǎn)量和最終采收率減少作業(yè)時(shí)間、設(shè)備動(dòng)遷次數(shù)，降低施工成本平均產(chǎn)量比單獨(dú)壓裂可類比井提高21-55%化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究325.“工廠化”作業(yè):低成本戰(zhàn)略是體積改造實(shí)現(xiàn)有效開(kāi)發(fā)的技術(shù)關(guān)鍵,美國(guó)四大頁(yè)巖氣藏（Barnett、Haynesville、Fayetteville、Marcellus）的單井費(fèi)用構(gòu)成中，儲(chǔ)層改造和鉆井費(fèi)用兩者之和占總費(fèi)用的80%以上，且各占1/2。因此，研究發(fā)展儲(chǔ)層改造和鉆井技術(shù)盡可能降低投資是其必要途徑，而.“工廠化”作業(yè)是頁(yè)巖氣低成本開(kāi)發(fā)的一個(gè)重大而有效的創(chuàng)新,而且也是實(shí)現(xiàn)水平井鉆完井技術(shù)和水平井分段壓裂及體積改造技術(shù)等關(guān)健技術(shù)的需要和保證?；瘜W(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究33㈢.對(duì)我國(guó)發(fā)展頁(yè)巖氣的幾點(diǎn)看法

1.中國(guó)頁(yè)巖氣資源豐富、分布廣闊，潛力巨大。加快頁(yè)巖氣資源勘探開(kāi)發(fā)己成為國(guó)家能源發(fā)展的重要戰(zhàn)略目標(biāo),是支持國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大需求，國(guó)內(nèi)三大石油公司積極調(diào)整結(jié)構(gòu)和重點(diǎn)，將頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)列為非常規(guī)油氣資源的首位。同時(shí)也引起國(guó)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！化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究34

同時(shí)也引起國(guó)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！一時(shí)間頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)問(wèn)題成了全國(guó)的熱點(diǎn):不少人認(rèn)為:大規(guī)模開(kāi)發(fā)頁(yè)巖氣緩解我國(guó)油氣供應(yīng)緊張局面,從而改變我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的大好形勢(shì)即將到來(lái)!化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究35但總的說(shuō)來(lái)，我們現(xiàn)在并不具備對(duì)我國(guó)頁(yè)巖氣進(jìn)行工業(yè)化開(kāi)采的技術(shù)條件：⑴.我國(guó)頁(yè)巖地質(zhì)條件與國(guó)外成功開(kāi)發(fā)的頁(yè)巖儲(chǔ)層的地質(zhì)條件有較大差異，國(guó)外有效技術(shù)難以直接應(yīng)用；⑵.我們對(duì)國(guó)外成熟技術(shù)還未完全掌握；⑶.我國(guó)自然環(huán)境條件對(duì)國(guó)外現(xiàn)技術(shù)不適應(yīng)；⑷.國(guó)外有效技術(shù)本身還存在很多需要改進(jìn)和發(fā)展的問(wèn)題?；瘜W(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究362.當(dāng)務(wù)之急：對(duì)頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)開(kāi)展和加強(qiáng)基礎(chǔ)和基礎(chǔ)理論及其應(yīng)用研究，完成：

加強(qiáng)我國(guó)頁(yè)巖氣地質(zhì)特征研究，摸清頁(yè)巖氣資源家底；加強(qiáng)對(duì)于關(guān)健技術(shù)的攻關(guān)研究；盡快建立適合國(guó)情的系列配套技術(shù)開(kāi)展好頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)先導(dǎo)試驗(yàn)（產(chǎn)業(yè)化示范區(qū)）形成適合中國(guó)地質(zhì)條件、環(huán)境條件…的頁(yè)巖氣勘探、開(kāi)發(fā)系到配套技術(shù)化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究37

超低滲油氣,致密氣,頁(yè)巖氣,煤層氣有效開(kāi)發(fā)技術(shù)應(yīng)保證對(duì)其経濟(jì)有效開(kāi)發(fā):

●提高單井產(chǎn)量和采收率達(dá)到具有工業(yè)價(jià)值(日產(chǎn)量初產(chǎn)>？萬(wàn)方/天,穩(wěn)產(chǎn)>幾千方/天)；

●降低開(kāi)發(fā)綜合成本到如此低的單井產(chǎn)量仍有経濟(jì)效益。

3.成功開(kāi)發(fā)頁(yè)巖氣的原理與技術(shù)途徑：化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究38長(zhǎng)期以來(lái)頁(yè)巖氣因其豐度低、氣體在巖體中的運(yùn)移速度極低，使其單井產(chǎn)量(初產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn))達(dá)不到工業(yè)化生產(chǎn)目標(biāo)，技術(shù)復(fù)雜、投入大，毫無(wú)經(jīng)濟(jì)效益,現(xiàn)行開(kāi)發(fā)理論認(rèn)定不能工業(yè)化開(kāi)發(fā)的氣藏。它的有效開(kāi)發(fā)是新的理念(論)，新的思路，新的技術(shù)(原有技術(shù)的發(fā)展和優(yōu)化集成…)的重大成果?；瘜W(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究39⑴.如何提高單井產(chǎn)量達(dá)到具有工業(yè)價(jià)值①、單井產(chǎn)量和采收率達(dá)不到工業(yè)價(jià)值的根本原因是氣體在頁(yè)巖中運(yùn)移速度太低，由于頁(yè)巖中所含天然氣有游離氣和吸附氣,吸附狀態(tài)存在的甲烷，形成為單井日產(chǎn)量取決于三個(gè)過(guò)程（解吸、擴(kuò)散、滲流）中最慢的一步,通常是解吸、擴(kuò)散最慢,成為其主控因素,故單井日產(chǎn)量必然很低。因此要想獲得較高的單井產(chǎn)量最好還是選擇以游離氣為主(占80%以上)的頁(yè)巖為好?；瘜W(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究40②、“增加”頁(yè)巖中游離態(tài)氣體的運(yùn)移速度:頁(yè)巖滲透率太低(0.001-0.0001md),在頁(yè)巖中，氣體游離態(tài)在其基巖中運(yùn)移速度遠(yuǎn)小于在裂縫中的運(yùn)移速度，裂縫越寬小得越多，但一般頁(yè)巖的裂縫的寬度和密度都太小。故使得氣體在其中的運(yùn)移速度極低。這樣：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)進(jìn)入井筒形成日產(chǎn)量的氣體太少，不可能達(dá)到工業(yè)化產(chǎn)量，增加氣體運(yùn)移速度及擴(kuò)大泄氣面積是增加單井產(chǎn)量的兩條途徑。目前增加氣體在頁(yè)巖中的運(yùn)移速度還無(wú)法實(shí)現(xiàn)。化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究41

采用水平井等特殊結(jié)構(gòu)井的MRC技術(shù)，可以幾十倍、上百倍的增加泄氣面積（例如厚度50m的頁(yè)巖，水平段長(zhǎng)1000m，則增大20倍），但由于頁(yè)巖的滲透率太低(0.001-0.0001md),即使如此還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。(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)采用長(zhǎng)段水平井分（多）段（10–20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)化的初產(chǎn),由于頁(yè)巖的滲透率太低運(yùn)移速度太小,其補(bǔ)充速度趕不上需要,無(wú)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))化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究42

倘若在水平井筒周圍地層人工形成一個(gè)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，更窄的細(xì)裂縫、微裂縫、加上頁(yè)巖自身存在的細(xì)微裂縫構(gòu)成），此網(wǎng)絡(luò)不僅大大增大泄氣面積，而且，由裂縫網(wǎng)絡(luò)將整個(gè)被改造的巖體“分割成若干小塊”?；瘜W(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究43

對(duì)于每“一塊頁(yè)巖”(包括巖體中心部份的巖塊)其四周各面都在向裂縫泄氣,則整塊頁(yè)巖周邊部份壓力成倍下降(與只有一邊泄氣頁(yè)巖相比而言),大大加快了頁(yè)巖氣藏里的壓力向裂縫傳遞的能力和速度(即頁(yè)巖巖塊中心氣體向周邊運(yùn)移的速度);同時(shí)，大大縮短了頁(yè)巖基體中的氣體移向裂縫的距離：從而使單位時(shí)間內(nèi)從頁(yè)巖基體中運(yùn)移到裂縫的氣體的量大幅度增加,相當(dāng)于提高了巖體內(nèi)氣體的“運(yùn)移”速度

化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究44

而且被改造巖體的中心部位同樣被“分割”成這種巖塊,使儲(chǔ)層“深部”的氣體也參與運(yùn)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(chǔ)層動(dòng)用體積。即:利用長(zhǎng)水平井為依托進(jìn)行多段壓裂體積改造,既大幅度增加泄氣面積又“提高”了巖體內(nèi)氣體的“運(yùn)移”速度,又動(dòng)用了被改造儲(chǔ)層的深部的氣體,從而有效提高了產(chǎn)量補(bǔ)充速度,提高了單井產(chǎn)量(穩(wěn)產(chǎn))達(dá)到工業(yè)化要求,同時(shí)提高了所改造儲(chǔ)層的采收率。?；瘜W(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究45

⑵.體積改造：以水平井分（多）段壓裂在井筒周圍頁(yè)巖儲(chǔ)層中形成各級(jí)裂縫構(gòu)成的一個(gè)致密裂縫網(wǎng)絡(luò)(主裂縫周邊形成稠密且相互連接的裂縫網(wǎng)絡(luò))，從而極大幅度提高儲(chǔ)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(yè)巖內(nèi)部氣體移向裂縫的距離以實(shí)現(xiàn)提高單井產(chǎn)量和提高采收率目的壓裂改造技術(shù)。化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究46儲(chǔ)層傳統(tǒng)壓裂改造與壓裂體積改造的差別47儲(chǔ)層壓裂改造壓裂體積改造以巖石力學(xué)理論為基礎(chǔ)，在最小主應(yīng)力的垂直方向形成對(duì)稱的兩條裂縫，以溝通地層深部（含裂縫）與井筒的聯(lián)系，同時(shí)擴(kuò)大泄氣面積，從而增加單井產(chǎn)量和提高采收率。以巖石力學(xué)理論為基礎(chǔ)，在水平井筒周圍地層壓裂形成密集的裂縫網(wǎng)絡(luò)，以增大泄氣面積，增大內(nèi)部氣體向裂縫運(yùn)夠速度同時(shí)縮短所動(dòng)用儲(chǔ)層內(nèi)部氣體移到裂縫的距離，從而達(dá)到所需的單井產(chǎn)量，并提高采收率。避免壓出多縫，保證單縫形成，以控制縫高、縫長(zhǎng)（為主）縫寬為主要目標(biāo)：以在多個(gè)方向上形成多條裂縫構(gòu)成密集裂縫網(wǎng)絡(luò)為主。必須加夠壓裂砂；必須排除壓裂干擾壓裂中不必全過(guò)程加砂(可采用清水壓裂)；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，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，配合各種專有技術(shù)形成所需的裂縫網(wǎng)絡(luò)。化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究47推論：①.“甜點(diǎn)”的評(píng)價(jià)和優(yōu)選必須加上對(duì)“該頁(yè)巖儲(chǔ)層”可否實(shí)現(xiàn)體積改造的評(píng)價(jià)。②.其技術(shù)核心是“體積改造”。③.應(yīng)主要依托長(zhǎng)段水平井進(jìn)行;長(zhǎng)段水平井是實(shí)現(xiàn)體積改造必要的基礎(chǔ)。它的設(shè)計(jì)和形成的井眼以有利于體積改造為目的；化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究48⑶.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。形成有一定密度的主干裂縫及1.2級(jí)支干裂縫（毫米級(jí)），它們需要加砂保證裂縫的導(dǎo)流能力：形成與支干裂縫相連的密集裂縫網(wǎng)絡(luò)的細(xì)裂縫、微裂縫、細(xì)微裂縫，它們尺寸為微米級(jí)（1－1000μm），不可能，也沒(méi)必要，加砂填充裂縫?；瘜W(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究49

即毫米級(jí)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(dǎo)流能力；大量分支細(xì)小裂縫不可能也不需要加砂保證有幾十、幾百、幾千mD導(dǎo)流能力,即可不加砂壓裂來(lái)形成細(xì)小分支裂縫網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于常規(guī)壓裂而言,不加砂壓裂是無(wú)效的,但對(duì)于滲透率極低的頁(yè)巖儲(chǔ)層而言,即使壓裂后壓縫閉合,其透氣能力仍大大的高于壓裂前,并可能達(dá)到改造的要求?；瘜W(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究50

這是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(duì)低滲儲(chǔ)層來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠的導(dǎo)流能力。

壓裂過(guò)程中，巖石脫落下來(lái)的碎屑(特別是在頁(yè)巖地層中))它們可能形成“自撐”式支撐。

剪切力使裂縫壁面產(chǎn)生剪切滑移，在裂縫延伸過(guò)程中使已存在的微隙裂開(kāi)，并使斷層面及其它弱面張開(kāi)。以上作用說(shuō)明可以和應(yīng)該用清水壓裂。化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究51

即體積改造雖然用大量的液體進(jìn)行壓裂,但加沙沒(méi)必要太多(只需用在主、支干裂縫中則低沙比即可),而且不需要全程加砂(只需在形成主、支干裂縫的壓裂中)。而形成大量支、細(xì)裂縫應(yīng)采用不加砂的“清水壓裂”。儲(chǔ)層傷害,特別是固相傷害(如壓裂液殘?jiān)?必須嚴(yán)格防止。化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究52

清水壓裂一般對(duì)以下條件的地層有效(對(duì)頁(yè)巖儲(chǔ)層有效)：

A.低滲透地層；（K<0.05md為主、K=0.05～0.1md可用、K>0.1md并存在天然裂縫）

B.高強(qiáng)度巖石地層；（楊氏模量>3.4×104MPa的油氣藏；在楊氏模量為6.9×103MPa~3.4×104MPa的油氣藏中可以使用。）

C.具有低閉合應(yīng)力地層：（閉合應(yīng)力梯度<0.0176MPa/m）D.具有天然裂縫的地層：（天然裂縫的儲(chǔ)層，水力壓裂可以沿天然裂縫網(wǎng)絡(luò)延伸，增強(qiáng)裂縫的導(dǎo)流能力，并有利于天然裂縫網(wǎng)絡(luò)和井筒之間的連通性。）E.壓力較低的地層：（清水壓裂有助于加速返排，可以避免凝膠損害。）

化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究534．頁(yè)巖氣成功開(kāi)發(fā)必須解決的關(guān)健技術(shù)(系列)①．“甜點(diǎn)”分析、評(píng)價(jià)、確定的系列配套技術(shù):（指儲(chǔ)量“豐富”且用現(xiàn)有技術(shù)能形成工業(yè)性氣流的“區(qū)塊”）；②.在頁(yè)巖中低成本打成井眼規(guī)則的無(wú)(低)傷害的長(zhǎng)段水平井系列配套技術(shù)(在確定的方位:垂直最大水平主應(yīng)力方向)；③.頁(yè)巖儲(chǔ)層低成本、無(wú)(低)傷害的體積改造系列配套技術(shù)；目前都未完全過(guò)關(guān)。國(guó)外現(xiàn)有技術(shù)也不能解決我們的問(wèn)題，必須建立起適合中國(guó)國(guó)情的系列配套技術(shù);化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究54⑴．“甜點(diǎn)”分析、評(píng)價(jià)、確定系列配套技術(shù)(有的放矢):（指儲(chǔ)量“豐富”且用現(xiàn)有技術(shù)能形成工業(yè)性氣流的“區(qū)塊”）①．(現(xiàn)有)頁(yè)巖氣儲(chǔ)量的評(píng)價(jià)方法、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與評(píng)價(jià)技術(shù)具有氣體存在證據(jù)(？方/t)總有機(jī)碳含量>2wt%(？wt%)熱成熟度（Ro）>1.1%(？%)厚度>15m(？m)超壓系統(tǒng)(>0.45psi/ft)II型或IIb型有機(jī)質(zhì)（海相沉積有機(jī)質(zhì)）頁(yè)巖基質(zhì)中賦存天然氣化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究55厚度>30m埋深<3000m儲(chǔ)層溫度<135℃有機(jī)碳含量>2%熱演化程度1.4-3.5%總含氣量>0.4m3/t游離態(tài)％>60-80％氣層壓力>0.45psi/ft頁(yè)巖力學(xué)性質(zhì)μ=0.235-0.27E=27-33Gpa頁(yè)巖物性K>100nd；Ф>4%硅質(zhì)含量%>30方解石/白云石%<20粘土含量%<25裂縫發(fā)育程度完全發(fā)育(美國(guó)標(biāo)準(zhǔn))優(yōu)選“甜點(diǎn)”﹗化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究56②．增加開(kāi)采可行性評(píng)價(jià)：包括對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)開(kāi)采的可行性評(píng)價(jià);必須再發(fā)展某些技術(shù)之后才能開(kāi)采的可行性評(píng)價(jià)：首先是(用現(xiàn)有技術(shù))能否形成工業(yè)性氣流(可否有效開(kāi)發(fā))的“可行性”評(píng)價(jià)：A．頁(yè)巖氣的賦存狀態(tài)及各類型態(tài)氣的比例(最好游離氣>80%);B．頁(yè)巖氣的解吸速度,擴(kuò)散速度,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(píng)價(jià)(能否形成工業(yè)性氣流)化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究57C．頁(yè)巖進(jìn)行體積改造(近井筒空間形成密集網(wǎng)絡(luò))適應(yīng)（可能）性評(píng)價(jià)：A)．頁(yè)巖的可壓(裂)性及裂縫擴(kuò)展規(guī)律:評(píng)價(jià)頁(yè)巖可壓性及裂縫擴(kuò)展規(guī)律的因素主要有兩個(gè)方面：a).脆性指數(shù):脆性越大，越容易形成網(wǎng)狀裂縫;而脆性越小，則形成網(wǎng)狀裂縫的可能性越小。

●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(qiáng)；

●油藏埋深變淺，脆性增加。b).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)狀裂縫通過(guò)對(duì)頁(yè)巖的上述研究，建立起對(duì)所研究頁(yè)巖能否進(jìn)行體積改造的可行性以及如何改造的條件和要求的評(píng)價(jià)方法。化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究58:⑵．在頁(yè)巖中低成本打成井眼規(guī)則的無(wú)(低)傷害的長(zhǎng)段水平井系列配套技術(shù)(在確定的方位:垂直最大水平主應(yīng)力方向)①.用油基類泥漿鉆井打成;用水基類泥漿鉆井打成;用氣體鉆井打成;②.完井:裸眼完井,固井尾管完井分段多簇”射孔完井③.小井眼化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究59⑶.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)(可調(diào)控)的體積改造壓裂技術(shù);●.實(shí)現(xiàn)低成本的(較)低排量、(較)低用水量的體積改造壓裂技術(shù)及壓裂液技術(shù)?！?體積改造效果(致密裂縫網(wǎng)