页岩气井场快速识别评价技术

　[收稿日期]2011-05-25

　[作者简介]张新华(1971-),男,1994年大学毕业,博士(后),高级工程师,现主要从事录井资料处理、新技术应用、录井动态

跟踪与页岩气方面的研究工作。

页岩气井场快速识别评价技术

张新华,陆黄生,王志战　(中国石化石油工程技术研究院,北京100101)

[摘要]针对当前世界范围内研究热点之一的页岩气资源,对钻井过程中的页岩气快速评价方法进行了初

步探讨。首先对页岩气录井评价要素进行了分析;然后论述了页岩气录井评价手段。通过常规及特殊录

井技术的应用实例,说明了录井技术在获得页岩储层的有机质含量、成熟度、矿物组成、脆度、含气量

等评价要素方面的重要作用。建议尽快形成页岩气录井技术系列,以便对页岩气藏做出快速准确评价,

加快勘探开发节奏。

[关键词]页岩气;井场;快速识别;录井;技术系列

[中图分类号]T E132.2[文献标识码]A [文章编号]1000-9752(2011)10-0048-05

页岩气是烃源岩中未运移出去的以吸附、游离或者水溶方式存在的天然气[1～5]。美国是世界上最早对页岩气进行开采的国家[6]。美国页岩气的成功开发引起了世界范围内对该类资源的重视。目前,我国对页岩气的研究与勘探开发处于起步阶段。部分学者对泥页岩油气藏做过一些研究[7～9],但尚未对页岩气资源进行过全面估算。2005年以来,随着能源需求的急剧增加和国外页岩气资源的成功开发利用,国家层面已经充分认识到页岩气资源的重要性,中石油、中石化及国土资源部加强了我国页岩气资源的调查。借鉴美国页岩气勘探开发经验及相关资料、文献,对美国页岩气成藏地质条件进行了剖析,总结了页岩气勘探开发技术;在此基础上对四川盆地海相页岩地层页岩气成藏地质条件进行了研究。据估算认为[7],四川盆地南部下寒武统筇竹寺组页岩气资源量为(7.14～14.6)×1012m 3

,而整个四川盆地现

有常规天然气资源量为7.2×1012m 3,说明我国页岩气资源量巨大。笔者拟在单井常规岩屑、岩心录井

基础上,针对页岩气评价重点,辅以其他手段,通过对页岩总有机碳、成熟度、矿物组成、含气量等方面的检测,来实现对页岩气的井场快速识别评价。1　页岩气录井评价要素

文献[10～12]表明,页岩气评价需要考虑诸多要素。结合井场钻进过程中的录井及试验项目,以下几个指标是页岩气井场快速识别评价时必须给出的。

1.1　有效厚度

目前为止,具有经济价值页岩气藏的页岩厚度下限并未明确。事实上,单独提页岩厚度没有意义,因为厚度下降可由有机碳含量的增大和成熟度的提高得到弥补,Barne tt 页岩最佳产气层厚300ft (91.44m )(有机碳含量为1%～4.5%),但100ft 的有效厚度在该区已被证明具有商业开采价值。一般认为,在有效厚度大于15m 、有机碳含量大于2%以及处于生气窗演化阶段等页岩气藏形成的基本条件的限定下,页岩厚度愈大,所含有机质就愈多,天然气生成量与滞留量也就愈大,页岩气藏的含气丰度愈高。显然,要形成一定规模的页岩气藏,页岩厚度一般应在有效排烃厚度之上。

1.2　有机质含量及成熟度

有机碳含量是页岩气成藏最重要控制因素之一,决定了页岩的含气量。美国页岩气生产实例表明,页岩气产量高的地方,对应有机碳含量也高,且气体含量和有机碳含量具备好的正相关性[10]。同时有 48 石油天然气学报(江汉石油学院学报)　2011年10月　第33卷　第10期

Journal of Oil and Gas Technology (J .JPI )　Oct .2011　Vol

.33　No .10

机质类型也影响气体含量及赋存方式,一般来说,生成等量的甲烷气体,成熟度适度时,Ⅰ型干酪根较Ⅱ、Ⅲ型产率要高[11]。文献[10～12]对形成页岩气藏的有机碳下限值多有论述,一般认为,获得商业价值的有机碳含量下限值约为2%。显然,它不是决定页岩产气能力的唯一指标,要综合考虑,有一点可以确定,随着开采技术的进步,下限值会降低。

成熟度是必须测量的另一个指标。据统计[11],有利于页岩气生成的镜质体反射率R o 值介于1.0%～3.0%。当R o <1.0%时,对于热成因页岩而言,仍处在生油窗,不利于页岩气生成;当R o >3.0%则可能产生非烃类气体。

1.3　岩性及矿物组成

岩性及矿物组成对于页岩质量影响很大。国外实践表明,页岩矿物组成变化很大,主要是粘土矿物、石英、碳酸盐矿物等。有利页岩的矿物组成其粘土含量小于40%,石英、方解石等脆性矿物含量要高。粘土矿物的类型也至关重要,蒙皂石易膨胀,钻井和水力压裂时会带来问题,伴随的是低采收率;而高岭石和伊利石对于钻井和水力压裂影响较小。

岩性及矿物组成评价的重要意义在于利用它可以对页岩脆度进行定性评价,当没有页岩力学测量数据时,它对于压裂选层是有参考价值的。如果页岩缺乏脆度,不但不易压裂,而且压裂后易塑性变形而闭合,这已为生产实践所证实。另外,如果脆性矿物多,也易产生天然裂缝。有资料表明,在相同的构造背景下,石英含量等是影响裂缝发育的重要因素

[13],此外,长石和白云石也是脆性组分。

1.4　含气性含气性页岩是有机质含量、有机质成熟度、矿物组成等的综合反映,含气性分析内容主要是:含气量测定、等温吸附试验、天然气组分与甲烷同位素分析,其中前两项是重点,值的大小决定了该地区有无页岩气或有无工业开采价值。

页岩气藏的复杂性决定了其评价是多方面的,以上4个方面只是结合现场录井手段和经济性的考虑,并且其结果能对后期页岩气藏改造起到辅助作用。

2　页岩气录井评价手段

录井在页岩气井场快速识别评价中的优势体现在:①岩屑、岩心及钻井液提供了实物评价基础;②录井技术的实时、在线可以为快速决策提供依据,加快了勘探开发节奏;③页岩气开发的经济适用性要求决定了技术性价比要高,录井在这方面有优势。以下对页岩气录井评价手段进行简要论述。

2.1　岩屑(心)录井

通过岩屑(心)录井可以初步判断页岩质量。重点在岩屑(心)颜色、成分及结构特征的描述。如果颜色是黑色且具油脂光泽,则一般是高有机碳含量;如果是灰色或棕色通常是低有机碳含量、低含气量。对有利页岩岩心,肉眼明显可见互层或夹层碎屑石英(粉砂甚至是更粗颗粒)、贝壳状断口、丰富的干酪根纹层及黄铁矿,浸入水中有明显气泡冒出。而如果是均质块状无碎屑夹层,一般含气量较低,储层改造意义不大。另外,通过岩心破裂程度观察可以定性确定裂缝发育情况。

出于保护页岩储层免受伤害及快速钻井的需要,钻井工艺中大量使用气体钻、PDC 钻头,井型主要是水平井,岩屑细小或呈粉末状,混杂,造成对岩性和矿物组成识别的困难。解决该问题,可以采用X 荧光元素录井技术,利用标准谱图等处理解释方法进行岩性判别。该技术的另外一个优点是,在获得岩屑元素含量后,选取能代表粘土、石英和碳酸盐的元素对岩石脆度进行计算,结合含气量数据,提出有利层段的改造建议。

2.2　气测录井

气测录井是井场及时发现油气显示的重要手段。尽管页岩气和常规储层油气在评价上有所不同,但气测资料仍然有较好的判识作用,体现在两方面:一是气测值是页岩含气量(游离气)的间接表达;二是根据气测出峰形态,可对裂缝发育进行判断。区带上在对老井资料进行复查时,对于同一层位页岩大范围的气测显示要给予重点研究。

49 第33卷第10期张新华等:页岩气井场快速识别评价技术　

50　石油天然气学报(江汉石油学院学报)2011年10月

2.3　光谱分析录井

最近,西南录井激光拉曼气体分析仪研制成功。该仪器能同时检测CXH Y、H2、O2、N2、CO、CO2、H2O、SO2、H2S等烃类及非烃类气体。在气体检测种类、最小检测浓度、响应时间、测量误差、分离度、稳定性等性能指标已全面超越录井色谱仪,对页岩气组分可快速做出判断。

2.4　地化录井

页岩的地化分析对于井场快速评价至关重要。在这方面,录井显然具有优势。通过岩石热解分析仪,可以检测页岩中的吸附气,确定有机碳含量和成熟度。需要注意的是,考虑到自地层钻开到采样分析间的气损失,在使用岩屑和岩心做样时,应该有不同的判别标准;另外,在与国外地化数据对比时,要考虑两者测定条件的差异,不同条件产生的数值结果差异较大。

初步认为,通过气测和地化录井,可以对页岩总含气量进行判断,更精确的结果需要依据岩心含气量的实验室测量,录井数据可以据此进行回归。

3　实例

由于目前国内针对页岩气的钻井很少,显然无法根据少量数据和测试结果就得出对某一区块的解释评价的标准。因此,以下仅对录井技术实际应用情况和适应性进行叙述。另外,由于目前的页岩气录井技术系列并没有建立,钻井地质设计中的录井项目依然参考常规地质设计,使得因录取项目的缺乏而没有最大限度地达到对页岩气识别评价的目的;出于全面评述的目的,以下只能选取多口井对各技术手段进行实例说明。

3.1　X荧光元素录井技术在特殊钻井条件下岩性剖面建立的适应性和页岩脆度判识

气体钻井和PDC钻井是页岩气钻井的主要技术,优点是机械钻速快。但是,其岩屑细小或为粉末状,岩性识别难,降低了岩性剖面质量。应用X荧光元素录井技术,通过岩屑粉末的定量化元素检测获得地层岩石元素含量,并通过元素和元素组合特征的变化进行岩性识别,也能够准确地进行地质分层。

图1中A井从2000m开始进行X射线荧光(XRF)分析试验(砂泥岩剖面),采样间距为1样/m。从图1中看出,X射线荧光分析成果的元素含量变化曲线与测井曲线具有一定的相关性。尤其重要的一点,XRF分析结果与斯伦贝谢ECS测井结果的一致性趋势符合很好,而ECS测井收费较XRF昂贵的多,这就突出了该技术的经济适用性。

另外,页岩气开发中很重要的岩石力学参数,可以通过XRF分析,选取能代表硅质、粘土和钙质的敏感元素进行脆度判断,从而大致反映页岩力学性质,结合地化含气量参数,提出储层改造的井段建议。A井分别选取了Si、Fe、Ca来反映硅质、粘土和钙质,首先确定该井纯粘土段、纯砂岩段及纯灰岩段,然后确定Si、Fe、Ca元素最大、最小值,根据下式即可简单计算出硅质、粘土和钙质的相对含量:

X sd,sh,lm=(X-X min)/(X max-X min)(1)式中,X sd,sh,lm分别为硅质、粘土和钙质的相对含量;X分别为Si、Fe、Ca元素测量值;X min,X max分别为纯粘土段、纯砂岩段及纯灰岩段Si、Fe、Ca元素测量最小、最大值。

根据以上计算方法,确定A井整个页岩段脆度较差,反映脆度的硅质和钙质含量之和没有超过35%,大多在20%～30%;尽管该段地化录井总有机碳平均为2.1%,成熟度指标最高热解峰温T max >450℃,具备产气能力,但是压裂后没有见到商业气流。分析认为主要是岩石脆性差,不适于压裂改造,未形成渗流通道所致。这与该井XRF元素分析的结果是一致的。

3.2　气测录井对游离气和裂缝的判识

页岩中气的存在主要是游离气和吸附气。钻井过程中,游离气随着钻头对岩屑的破裂进入钻井液,经循环带出到地表。利用气测录井可以检测页岩地层的游离气。气测含量的高低可以定性地反映页岩储层中游离气的多少,从而能够快速地评价页岩气储层的好坏。如图2所示,在B井1490～1540m井段

图1　X 射线荧光(XRF )元素录井分析与斯伦贝谢ECS 测井分析对比(A 井

)

图2　气测录井检测游离气及与岩心含气量测量的对应性(B 井)

气测显示明显,全烃值由0.1%

最高上升到5%,对应井段的岩

心含气量测量与气测录井的数

值符合较好,表明气测录井的

重要性。该井段是该区下古生

界页岩储层中游离气发育的主

要层位。另外,根据气测出峰

形态看出该段无大的裂缝,主

要以微孔缝为主。

3.3　地化录井对吸附气及总有

机碳等的判识

通过地化录井,分析页岩

储层的有机碳含量,并对蒸馏

出来的天然气含量进行测定,

建立有机碳和地层吸附气的关

系图(图3)。根据该关系图可

以对页岩储层的含气量做出判

断,从而达到在现场快速评价

储层的目的。钻屑吸附气由于

受到破碎程度不同、上返时间

51 第33卷第10期张新华等:页岩气井场快速识别评价技术　

图3　有机碳含量与吸附气关系图(C 井)长短不一及钻井液性质等影

响使得气散失量多少不同,

导致根据岩屑不能准确测量

页岩吸附气,但它仍是页岩

吸附气的定性反映。随页岩

吸附气含量增加,地化录井

所测吸附烃量随之增加。图

3中,C 井有利页岩井段其

有机碳含量在2.5%～4%之

间,天然气含量2.2～

3.0m 3/t ,是具有开采价值

的良好储层。另外,根据地

化录井指标T max 可判断成熟度[14]。

4　结论与建议

1)国内的初步研究证实我国页岩气资源量巨大,但是必须开展适应国内页岩的配套关键开发技术研究,页岩气钻井现场的快速评价是其中一个重要环节。

2)采用录井手段可以在有机质含量、有机质成熟度、矿物组成、脆度、含气量等方面对页岩储层做出快速判识,随着更多钻井工作的开展、资料的详实及研究的深入,这方面的录井认识会逐渐完善,最终会形成页岩气录井的技术系列。

3)建议开展页岩气储层多专业联合评价研究,将测录井资料与地震、测试资料相结合,建立区域页岩气评价的标准,为尽快实现页岩气在中国的突破做好储备。

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[编辑]　宋换新

52 石油天然气学报(江汉石油学院学报)2011年10月

are used,remaining oil enriched char acte rs co ntrolled by differe nt interbeds are studied quantitativ ely,it provide s a basis for tapping the potential of r emaining oil.

Key words:f luvial facies;inter bed;characteriza tion;three-dimensional simulatio n;remaining o il

48Rapid Identification and Evaluation of Shale Gas on W ellsite

ZH AN G Xin-hua,LU Huang-sheng,WAN G Zhi-zhan　(Authors'Ad dress:Research Institute o f P etroleum E ng ineer in g,S IN-OP EC,Beijing100101,China)

A bstract:Aiming at cur rent research of shale g as resources which wa s the focus o f its research wo rldw ide,the metho ds

of ra pid evalua tion of shale g as during well drilling w ere preliminarily discussed.By using practical case s of co nv entional and special mud lo gg ing technique s,the impor tant ro le of mud log ging is elabo rated including such e lements as TO C, maturity,miner al composition,brittleness,ga s content of shale.It is propo sed that mud log ging technological series of shale g as sho uld be fo rmed a s soo n as possible,then a rapid,accurate evalua tion on sha le ga s can be made to accelera te the pace of ex plor ation and develo pment of shale g as.

Key words:shale g as;w ellsite;rapid identifica tion;mud log;technolo gica l serie s

53Analysis on Hydrocar bon Accumulation Process in Central Junggar Basin

JIANG R ui,LI Jun,WU Yong,YIN Wei　(F ir st A uthor's A dd ress:Colleg eo f Res our ces and Environment,S outh west Petr oleum Univer sity,Cheng du610500,S ichuan,China)

A bstract:T he hydro ca rbo n accumulatio n and its evo lutio n in M esozoic system of centr al Jungg ar Basin w as contro lled by

the ev olution in Chemo paleo-uplift,the ear ly“Chemo paleo-oil accumulatio n belt”w as fo rmed w ith hy drocarbon filling the Chemo paleo-uplift at a larg e scale in the middle-late Jura ssic sy stem a nd o il filling w as de stroy ed pa rtly la te r;it wa s the majo r pe riod of o riginal hydr ocarbon accumulatio n of Jura ssic and Cre taceo us sy stems in the centra l Jungg ar Basin;it was pointed out tha t“Chemo paleo-oil accumulatio n belt”w as eventually destroy ed and the pre sent oil distributio n ha s been g radually fo rmed since the la te T er tiary.I n general,early(f rom middle Jurassic to early T er tiary)uplif t tecto nic backg round re sulted in oil enrichment in Ceno zo ic system,later(since late T e rtiar y)tectonic adjustme nt fo rmed the present oil distributio n in the ce ntr al depressio n.Oils a re abundant in Chemo paleo-uplift and its flank area,in pa rticula r,

e roded belt in the south fla nk o

f Chemo paleo-uplift is the favo rable area fo r further ex plo ratio n.

Key words:stage of hydro ca rbon accumulation;Chemo paleo-uplift;fo rmatio n and evo lutio n;pro ce ss of hy drocar bo n ac-cumulatio n;ce nt ral depression belt;Jung ga r Basin

57The Transient Electromagnetic Responses of Slope and Vertical Fault Topography TAN G Xin-gong,H U Wen-bao,YAN Liang-jun　(A uthor s'Ad d ress:K ey Laborator y o f E xp lora tion Technolog ies for Oil and Gas Resources(Yang tze Un iver sity),Ministr y o f Ed ucation;Colleg eo f Geop hys ics an d Oil Res our ces,Yan gtz e University,J ingz hou 434023,H ubei,China)

A bstract:The respo nse of e lectro magnetic co mpo nents w as first calculated in fr eque ncy do main and then tra nsfo rmed into

time do main by digital filtering.T he effects of a slo pe and ver tical fault to po g raphy on the electromag ne tic tr ansient re-sponse s w ere discussed in detail.Simula tion result show s tha t bo th the slo pe and fault topog raphy have diffe rent signifi-cant effects o n the simulated models.I f the e lectric dipole source is located in the edg e of the relative ly flat slope,the dis-to r tion of the slope to the o bserv ed anomalo us field is no t very lar ge.W hen the so ur ce locates o n the middle of slo pe,the ano malous field becomes a lit tle larg er.While fo r the v ertical fault case,w hen the so urce is located a t the foo t o f the fault,the disto rtio n to T EM sig nals is quite seve re.W hen the topog raphy exists at receiver s,T EM re sponses of the slo pe and fault to po gr aphy a re lo ca l.I t is po inted o ut tha t the locatio n o f so urce is much mo re im po rtant than that of receiver s and the so urce should be put in the place as f lat as possible.

Key words:transient electromag netic response;to po g raphy;slope;fault

61Application of Observation System for Quantitative Evaluation in Baiqiu Area of Nanyang Depression

D UAN H ong-you,ZHU Yan-bao,WAN G Jin-guo,ZH ANG Lei,ZHAN G Fu-sheng,M AO Guo-liang　(F ir st Author's Ad-

dr ess:Geoph ysica l P rospecting Institute o f Henan Oilf ield Comp any,S I NOP EC,N anyang473132,H enan,China)

A bstract:T he explora tion of oil and g as in Baiqiu A rea of Nany ang De pre ssio n w as to search for litho log ic and structur al

reservo ir s,the lateral resolution and the signal-to-noise ra tio of seismic data we re hig hly requir ed.By theo retical r esear ch on the seismic w ave pro pag atio n pro pe rty under the comple x media co nditions,and g uiding by wav e equa tion and other s new desig n technologic theo ry,a3-D obse rva tion sy stem with high accur acy wa s quantita tively evaluated,and based o n the g eological requirements,it w as desig ned accur ately and the pa rameters w ere demo nst rated.U nder co mplex media co nditions,an o bser vatio n sy stem is designed acco rding to the wav e equa tion fo rwa rd simulation and the sur face demon-str atio n,w hich co uld mee t the requirements of the pre-stack migr atio n t reatment and litho lo gic inter pretatio n a t the ini-tial stag e of da ta acquisitio n design fo r a hig h precision of3D seismic ex plo ratio n in the area.T he acquisitio n foo tprint is reduced fo r the purpose of improv ing imag ing precisio n.Seeing fro m the data acquisitio n profile in the a rea,the w ave co mbina tion proper ty is obvious,fault plain is clear hig h signal-to-noise ratio and the new acquisitio n data can meet the research demands of the str uctures of the fault block g ro ups.

Key words:Nanyang Depressio n;acquisition foo tprint;quantita tive evaluation;fo rw ard modeling

65C haracteristic Analysis Based on Forward Simulation Model with Porosity and Gas Saturation C hanges WAN G Yong,N ING Son g-hua　(Author s'A dd ress:K ey Labor ator y o f E xp lora tion Technolog ies for Oil an d Gas Resources (Yang tz e University),Ministry o f E duca tion,Jing zhou434023,H ubei,China)

A bstract:T he g eo phy sical char acte ristic change s caused by low po ro sity and g as saturation chang es w ere rela tively weak,

which wa s caused in tig ht sandstone reservo ir s o f Zhenzhuchong F orma tion of Sichuan Basin,thus it was difficult to de-te rmine the better reservo ir space.A g as r eser voir geo log ical mo del w as established based o n the a naly sis of ro ck geo-physical characteristics of the w or k area,and then for wa rd simulation and pre-stack depth migr atio n processing w ere con-duc ted on the model,its w ave field cha racteristics and seismic attribute were analy zed,the rela tionship between the seis-mic amplitude att ribute and po ro sity and g as sa turatio n w as qualitatively studied.T he result indicates that w hen po ro sity mee ts the requirements of co ntaining gas,its g as feature and classificatio n have little rela tionship w ith poro sity,but mainly with g as sa tur atio n.T he char ac te ristics of g as fea tures incr ease w ith the increase of gas saturatio n and it ha s the trend o f zo ning chang es,the re ser voirs can be divided into fiv e differe nt types acco rding to its zoning chang ing tr end.T he forw ar d simula tion results show that the seismic attribute analy sis can be used to qualitatively determine the characteris-tics o f gas in the wo rk area,it pro vides a guidance fo r seismic explora tion.

Key words:fo rw ard simula tion;po ro sity;g as satura tion;RM S amplitude

70AV O Fluid Inversion Technique and Its Application

C HEN Gang,F AN T ai-liang,QU ANHai-yan,G U O Yi,LU O Min-xue　(First Author's Add res s:Schoolo f Ener gy Resources,C hina

Ⅳ

页岩气发展及其综合利用

页岩气水平井钻井技术

页岩气水平井钻井技术摘要当前我国页岩气水平井钻井施工整体表现出成本高、周期长、复杂事故多等问题。针对这些问题，本文对国内页岩气井进行了技术跟踪，归纳了当前我国页岩气水平井钻井过程中所面临的轨迹优化及控制、井壁稳定、摩阻扭矩、井眼清洁以及固井技术等难点问题。关键词页岩气水平井轨迹控制井壁稳定摩阻美国页岩气资源的规模化开发和商业化利用，正在改变着世界能源格局，而同为世界能源进口大国的中国，同样拥有丰富的页岩气资源。政策以及相关支持政策的陆续出台，不但表明了我国政府大力发展页岩气资源的决心，而且正在积极推进我国页岩气产业的全面、快速发展。页岩气是指赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附或游离状态为主要存在方式，在一定地质条件下聚集成藏并具有商业开发价值的非常规天然气。与常规天然气藏相比，页岩气储层孔隙度主体小于10％，储层孔隙为0~500nm，孔喉直径介于5~200nm，渗透率极低，一般多采用水平井并经水力压裂技术改造后进行开发。当前，公认的具备商业开采价值的页岩气藏需具备以下条件：①页岩气储集层厚度大于100ft（30m）；②富有机质页岩有机质丰富，TOC > 3 %；③成熟度Ro在1.1-1.4之间；④气含量>100ft3/t；⑤产水量较少，低氢含量；⑥黏土含量小于40 %，混合层组分含量低；⑦脆性较高，低泊松比、高杨氏弹性模量；⑧围岩条件有利于水力压裂控制。页岩气藏作为典型的连续型油气聚集，往往分布在盆地内厚度大、分布广的集“生-储-聚”为一体的页岩烃源岩地层中。页岩作为粘土岩常见岩石类型之一，是由粘土物质经压实、脱水、重结晶作用后形成的，其成分复杂，除包含高岭石、蒙脱石、水云母、拜来石等粘土矿物外，还含有诸如石英、长石、云母等碎屑矿物和铁、铝、锰的氧化物与氢氧化物等自生矿物，页岩层理构造发育，多呈页状或薄片状（图1左），并沿层理发育有大量裂隙和微裂隙（图1右），脆性高、易碎，外力击打作用下易裂成碎片，且吸水膨胀性强，长时间裸露浸泡后极易引起井壁缩径、垮塌、掉块等复杂事故。例如，四川威远-长宁构造完成的3口页岩气水平井，水平井段钻进过程多次遭遇井壁垮塌、掉块等复杂，引发卡钻、报废进尺等事故，并导致3口水平井储层段40%进尺作业占总作业时间70%以上。同时，页岩气水平井井壁失稳问题频发，不但严重影响到钻井周期、钻井成本等问题，还直接导致井身质量差、固井难度大、储层污染严重等问题，这些问题都给后续开发带来极为不利的影响。据不完全统计，截止2012年初，四川威远、长宁及云南昭通页岩气产业化示范区完钻的4口水平井，平均井深3357米，平均钻井时间118天，而北美地区井深4000~5000米，水平段1500~2000米的页岩气井钻井周期通常在15~20天，水平段钻井时间仅为5~8天。由此可见，我国相对落后的页岩气水平井钻井技术，已经成为制约我国页岩气工业快速发展的重要瓶颈。

美国页岩气开发情况的分析

美国页岩气开发情况的分析美国页岩气的快速发展为世人瞩目，对美国乃至全球的能源格局形成了不容忽视的影响。在此我们进行介绍，以期对我国页岩气产业的发展提供借鉴。页岩气是从页岩层中开采出来的天然气，它与煤层气、致密砂岩气一起，被称为非常规油气资源的三大品种。相对常规天然气而言，页岩气实际上是原生原储的天然气贫矿。有一个形象的说法，常规天然气好比是“大金娃娃”，页岩气相对富集的地质块体不过是“甜点”。就是这种贫矿，十年前美国的开采还微不足道，而现在已占美国天然气开采总量的约1/4，一场页岩气开发热潮正在美国上演。而且，页岩气的开发也在深刻影响着美国的能源利用和应对气候变化行动。美国页岩气开发现状美国是世界上最早进行页岩气资源勘探开发的国家，开采历史可以追溯到1821年。但是，页岩致密低渗的特点导致页岩气开采难度大、成本高，在本世纪以前，页岩气大规模开发并不具有经济上的可行性。随着水平井技术和水力压裂技术的成熟，开采成本大幅下降，页岩气的商业化开发具备了可行性。近年来美国页岩气勘探开发的发展速度惊人。2004年，美国页岩气井仅有2900口，2005年不过3400口，2007年暴增至41726口，到2009年，页岩气生产井数达到了98590口。而且，这种增长势头还在继续保持，2011年仅新建页岩油气井数就达到了10173口。美国页岩气的大开发，提高了美国能源自给水平，美国能源对外依存度降至20世纪80年代以来最低水平。美国石油进口从2005年占石油总消费量的60%下降到2012年的42%，净进口量从1300多万桶/天降至800万桶/天。而且，美国60年来首次成为炼油产品出口国，美国在2009年已经超越俄罗斯成为最大的天然气生产国。国际能源署在2012年11月份发布一份十分乐观的预测：在2017年将超过沙特成为最大的石油生产国，到2035年美国将实现能源自给自足。美国页岩气开发热潮出现的原因北美大陆页岩气储量丰富。2013年，由美国能源信息署组织的研究团队对世界41个国家、137个页岩气沉积盆地进行了全球页岩气评估。结果显示，全球页岩气技术可采资源量为206.68万亿立方米，与常规天然气探明可采储量相当。其中，北美洲页岩气资源最为丰富，占全球总量的23.4%。按照国家分布情况，美国页岩气技术可采资源量为18.8万亿立方米，位居世界第四。

长宁页岩气田钻井技术难点及对策探讨_谢果

长宁页岩气田钻井技术难点及对策探讨谢果1，任虹宇 2 （1.中国石油西南油气田分公司工程技术研究院，四川　广汉　618300； 2.中国石油西南管道德宏输油气分公司，云南　芒市　678400）摘要：随着时代的进步，科技的发展，人类社会对油气资源需求量越来越大，油气资源成为了人类发展史上最为主要的资源之一。国家经济发展建设离不开油气资源，工业生产、国防建设离不开油气资源。随着油气资源开采力度的加大，世界范围内能源紧缺加剧，这使得页岩气成为油气勘探的新方向。我国页岩气虽然资源丰富，但地质条件较复杂，开发存在难度，气田钻井技术存在难点，如何解决值得研究。本文将针对长宁页岩气田钻井技术难点及对策展开研究和分析。关键词：钻井技术；页岩气田；技术难点；对策中图分类号：TE242.9 文献标识码：A 作者简介：谢果（1987-），男，大学本科学历，助理工程师，研究方向：钻井技术及固井技术研究。收稿日期： 2016-03-10随着我国经济发展速度的加快，能源消耗问题日益突出，为了缓解国内能源供求矛盾，解决能源供应问题，寻找新能源势在必行。相关调查研究表明，全世界目前拥有6 600万亿立方英尺的可开发页岩气，中国拥有1 275万亿平方英尺可开发页岩气，占全球存储量的五分之一，说明我国完全可以开发页岩气田，缓解能源紧缺压力。但目前我国页岩气田开发刚刚起步，相关技术经验缺乏，尤其在钻井技术方面存在难点，如何进行技术改进值得研究。 1　页岩气田基本特征及其开发情况页岩气是蕴藏于页岩层可供开采的天然气资源，指赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气，其成分以甲烷为主，主要分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中[1]，属于高效、清洁能源，应用领域非常广泛。当前很多发达国家都在尝试开发页岩气，从而解决常规天然气存储量下降问题。页岩气勘探开发成功率高，相对成本低，生产周期长，具有较高工业经济价值[2]。中国页岩气储备量世界第一，但开采难度较大，储层一般呈低孔、低渗透率的物性特征，气流阻力比常规天然气大，所有井都需实施储层压裂改造才能开采出来。目前中国页岩气开发仍处于起步阶段，距离商业化仍有一定距离。 2　长宁页岩气田钻井技术难点长宁地形地势复杂，属于典型盆地，南北两端小，中腹较大，地势南高北低，南部为中低山，中北部为丘陵。目的层埋深大于2 300 m ，深层页岩气埋深超过了4 500 m ，页岩气形成机理复杂，所储位置特殊，开发难度大。（1）地层井壁稳定性差。保障地层井壁稳定性很重要，是保障正常开发的前提条件。影响井壁稳定性的因素多种多样，具有不确定性。长宁页岩地层非均质性及各向异性突出，有层理裂缝特征。因此，在钻井过程中，在外力作用下，页岩地层结构发生改变，超出应力荷载范围，将造成裂缝延伸，诱发质量安全问题，对井壁稳定性造成影响，导致井壁不能满足质量要求[3]。另一方面，长宁页岩地区，矿物成分脆性矿物含量较多，已经达到50%以上，所以脆性好，页岩地层强度低，也会严重影响井壁稳定性，甚至引起井下故障，发生井壁垮塌事故。（2）井眼轨道复杂。为了保障经济效益的实现，减少井场数量，目前开发中主要采用的是丛式水平井。而这种井与常规水平井相比井眼轨道差距非常大，复杂性较强。丛式水平井是偏移距大的三维井眼轨道。为了实现地下井网全覆盖，所以通常情况下会利用交叉式开发模式，更进一步加大了井眼轨道复杂性。开发过程中长水平段，开发效率高，成本低。但水平井段并不是越长越好，长度增加不仅会诱发垮塌，更会加大钻井难度，提高钻井成本。此外，由于轨道复杂，工具的使用也会存在诸多限制和困难，会严重影响工具面摆放与控制。 3　长宁页岩气田钻井技术难点的对策 (下转47页) 谢果等·长宁页岩气田钻井技术难点及对策探讨

油气井智能开采技术综述与发展趋势

油气井智能开采技术综述与发展趋势刘宁(长江大学石油工程学院)王英敏(河南油田勘探开发研究院) 摘要油田数字化是目前油气田发展的新趋势,而智能井技术是实现油田数字化的主要构成部分,是实时油藏管理的关键结构单元,通过安置在油藏平面上的传感器与控制阀,可以对油藏与油井的动态进行实时监测,分析数据,制定决策,改变完井方式,以及对设备的性能进行优化,从而提高油藏采收率,增加油井产量;减少作业中投入的劳动力,更有效地进行油气藏管理。本文叙述了智能井技术的发展历史、原理及特点,并结合实例说明了其技术优势以及国内外智能井的发展趋势。关键词数字油田智能井系统传感器智能完井 DOI:10 3969/j.issn.1002-641X 2010 11 009 1 简介智能井技术是为了适应现代油藏经营管理和信息技术应用于油气藏开采而发展起来的新技术,通过生产动态的实时监测和实时控制,达到提高油藏采收率和提高油藏经营管理水平的目的[1] 。自从1997年世界上第一套智能井系统(SCRAM S)在北海首次安装,全球智能井系统的应用迅速加快,其功能和可靠性有了显著的提高。例如,贝克休斯公司1999年推出的液压智能井系统InForce TM 已商业化;2000年下半年将其全电力智能井系统InCharg efM 推向市场;其他的智能井系统有斯伦贝谢公司的油藏监测和控制(RM C)系统、BJ 公司的系列智能井仪器和威德福公司的Simply Intellig ent TM 智能井系统[2]。目前,各种类型的电力智能井系统、电力-液压智能井系统与光纤-液压智能井系统均已成功应用,这些技术将油藏动态实时监测与实时控制结合在一起,为提高油藏经营管理水平提供了一条崭新的途径。 2 智能井技术原理及特点智能井这个术语一般指基本过程控制向井下的转移,是一个实时注采管理网络,是一种利用放置在井下的永久性传感器实时采集井下压力、温度、流量等参数,通过通信线缆将采集的信号传输到地面,利用软件平台对采集的数据进行挖掘、分析和学习,同时结合油藏数值模拟技术和优化技术,形成油藏管理决策信息,并通过控制系统实时反馈到井下对油层进行生产遥控、提高油井产状的生产系统[2]。智能井系统的主要构成和用途,如图1所示 [3] 。图1 典型智能井系统组成和用途在油田开发过程中,智能井的主要优点是: 优化产量和储量采收率; 最大限度地降低基建费用(CAPEX)和作业费用(OPEX);!更加有效地管理油藏。在油田开发过程中,智能井的基本用途: 控制注入井内的注入水或注入气沿井眼分布; 控制或隔断生产井内无用流体从井眼流出;!通过合采加速生产。智能井的其他用途: 能够有效地管理油藏采油过程,特别是对二次注水或三次EOR 采油项目尤为重要; 智能井还能控制注入水或注入气在井内层间、隔层间和油藏间的分布,从而限制或隔断无用的流出物从井内不同产层产出,因此,作业者能够管理注水或采油过程,使未波及到的储量得以动用;!控制压降,确保井眼的稳定性;不同储层流体组分混合;控制自流;连接井;气举和自动气举;减少干扰或进行遥控等作用[4]。总之,智能井技术是一种强有力的工具,它有助于处理油田开发中经常遇到的各种地下不确定因素,解决各种挑战性问题。包括:驱动机理对采收 33 刘宁等:油气井智能开采技术综述与发展趋势

重庆涪陵焦石坝页岩气田勘探开发纪实

重庆涪陵焦石坝页岩气田勘探开发纪实重庆涪陵焦石坝页岩气田勘探开发纪实焦石坝，重庆涪陵区一个山区小镇。在这里，我国第一口实现规模化、商业化生产的页岩气井诞生，被命名为“页岩气开发功勋井”。今年3月24日，中国石化正式宣布，计划在2017年把涪陵页岩气田建成国内首个年产能100亿立方米的页岩气田，相当于一个1000万吨级大型油田。重大突破页岩气田进入商业开发在中国石化勘探南方分公司岩芯库，保存着一筒采自焦页1HF井3000多米深处的深灰色页岩。“在焦石坝地底下，这些页岩就像一床大棉被，包裹着丰厚的页岩气。”分公司地质专家夏维书说。撕开这床大棉被的“第一钻”在2012年2月14日晚8时开钻。11月28日，一个振奋人心的消息从焦石坝传来：焦页1HF井当天钻获20.3万方高产页岩气，这标志着我国第一口实现规模化、商业化生产的页岩气井诞生了。页岩气是一种重要的非常规天然气，被认为是继常规天然气之后，又一种可以大规模开发的优质清洁能源。近年来，全球特别是北美地区，页岩气开发步伐明显加快。美国由于页岩气的大规模开采，甚至可能从油气输入国变为油气输出国。在我国，常规天然气储量有限，而页岩气储量相对丰富。页岩气如果能得以大规模开发，对缓解我国天然气紧张局面、降低天然气对外依存度意义重大。 2011年，我国将页岩气列为独立矿种；2012年，出台《页岩气发展规划（2011—2015年）》；2013年，国家能源局正式批准涪陵页岩气田为国家级页岩气产能建设示范区。继焦页1HF井后，环绕其周边数公里区域内，几口评价井也相继部署开采。2013年7月2日，焦页1—3HF井投产，测试产量20多万方/日；9月29日，焦页6—2HF 井投产，测试产量达35万方/日；10月9日，焦页8—2HF井投产，测试产量再创新高，达55万方/日。 “到这时，我们已吃上了定心丸：焦石坝区块页岩气藏不是一点，而是一片；这里不仅有页岩气，而且是高产气藏。”江汉油田涪陵工区项目部经理习传学说。截至今年5月17日，在涪陵页岩气田280平方公里一期产建区，已开钻页岩气井82口，完钻47口，投产27口，平均单井日产气11万方以上。今年内，该区域将规划投产100口井左右。 “涪陵页岩气田进入商业开发，是我国页岩气开发的重大突破。”业内专家指出，我国页岩气资源潜力大、分布面积广、发育层系多，一旦形成产能，将对满足我国不断增长的能源需求、促进节能减排、优化能源结构、保障能源安全和促进经济社会发展具有重大战略意义。技术创新让

647.2-2013_页岩气水平井钻井作业技术规范_第_2_部分：钻井作业(出版稿)

Q/SYCQZ 川庆钻探工程有限公司企业标准 Q/SYCQZ 647.2—2013 页岩气水平井钻井作业技术规范第2部分：钻井作业 2013-12-22发布2014-01-22实施

目次前言................................................................................. II 1 范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 钻井工程设计 (1) 4 井眼轨迹控制 (2) 5 防碰作业 (3) 6 水平段安全钻井 (3)

前言《页岩气水平井钻井作业技术规范》分为五个部分： ——第 1 部分：丛式井组井场布置； ——第 2 部分：钻井作业； ——第 3 部分：油基钻井液； ——第 4 部分：水平段油基钻井液固井； ——第 5 部分：井控。本部分为第 2 部分。本标准按 GB/T 1.1-2009《标准化工作导则第 1 部分：标准的结构和编写规则》进行编写和表述。本标准由川庆钻探工程有限公司提出。本标准由川庆钻探工程有限公司钻井专业标准化技术委员会归口。本标准起草单位：川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院、川庆钻探工程有限公司川东钻探公司、川庆钻探工程有限公司川西钻探公司本标准主要起草人：张德军、赵晗、卓云、叶长文。

页岩气水平井钻井作业技术规范第2部分：钻井作业 1 范围本标准规定了页岩气丛式井组钻井工程设计、井眼轨迹控制、防碰作业、水平段安全钻井等内容和要求。本标准适用于川渝地区页岩气井的钻井作业。 2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 SY／T 1296 密集丛式井上部井段防碰设计与施工技术规范 SY／T 5088-2008 钻井井身质量控制规范 SY／T 5416 定向井测量仪器测量及检验 SY／T 5435-2003 定向井井眼轨迹设计与轨迹计算 SY／T 5547 螺杆钻具使用、维修和管理 SY／T 5619 定向井下部钻具组合设计方法 SY／T 6332-2004 定向井轨迹控制 SY／T 6396 钻井井眼防碰技术要求 Q／SYCQZ 001 钻井技术操作规程 Q／SYCQZ 372-2011 丛式井井眼防碰技术规程 3 钻井工程设计 3.1 井身结构 3.1.1 表层套管应封隔地表漏层和垮塌层，相邻两井表层套管下深错开20 m以上。 3.1.2 水平井技术套管下入位置井斜应不低于60°，若井下出现严重垮塌、钻遇高压油气，可提前下入技术套管。 3.1.3 油层套管尺寸不小于 11 4.3 mm，抗内压强度与增产改造施工压力之比＞1.25。 3.1.4 水平段长度宜控制在800 m ～ 1400 m。 3.2 靶区 3.2.1 靶区半径设计符合SY／T 5088-2008的规定，且满足井眼轨迹控制要求。 3.2.2 水平段井眼方向与地层最小主应力方向的夹角不小于 15°。 3.3 井眼轨道 3.3.1 每口井地下靶心与井口位置连线相互之间不宜空间交叉。

深层页岩气资源勘探的机遇与挑战

深层页岩气资源勘探的机遇与挑战近年来，全球页岩气资源开发如火如荼的趋势已经蔓延到了中国，四川盆地、塔里木盆地、鄂尔多斯盆地等已被列为中国主要的页岩油气区，然而，中国页岩气勘探开发起步尚晚，地质环境更加复杂，还要面临低油价，高成本，高风险的挑战，在一定程度上限制了对页岩气勘探技术的投资与投入力度。而北美煤层气、页岩气勘探开发的成功案例已向我们证明了非常规油气资源是未来可实现的接替能源，其成熟的页岩气勘探开发经验，也给了我们更多的启示。页岩气具有特殊的成藏机理，游离气和吸附气多种赋存状态；非浮力成藏动力；分布规律变化大，不直接受控于常规意义上的圈闭；聚集丰度低但基数大：连续型，“弥散” 分布；微达西或纳米达西低孔特低渗的特点；需要找到合适的含油气地层厚层；需要大密度水平（多分支）钻井；需要大规模压裂改造储层体积。回顾美国对页岩气的勘探开发历史，2013年4月份15-17仅三天时间，共投入生产井616口，约40%的井是失利的，研究发现，约73%的原因是由于对地质情况认知错误导致的，18%是因为后期压裂设计不合理，其它原因还包括如井下工具达不到要求、地表设备问题，以及气泵问题等，完善对页岩气特殊成藏机理的认识才能够有效提高页岩气开发成功的概率。纵观中国的页岩气研究现状，挑战与机遇并存，首先，中国页岩气资源既有如四川上三叠统的陆相沉积环境，也有以北方石碳系为例的海相主体环境，同时还有南方二叠系为代表的海陆过渡相沉积环境，资源的分布存在较大的不确定性；中国复杂的地质构造背景，导致页岩气勘探开发核心技术的缺失和相关技术不成熟，开采投入大，成本高、气价低；地表多山构造使得在开采页岩气过程中对水资源的需求及污水处理成为亟待解决的问题；页岩气开发相关配套证词及相关标准急需出台；同时，还要考虑到物流成本及官方标准等问题。基于2D和3D精细含油气系统模拟技术，既要考虑页岩内部自生自储油气资源量，在上覆地层存在常规储层时，也存在压力释放和气态烃类远距离运移的可能。PetroMod软件工具在盆地演化和温压演化的基础上，进行非常规资源的研究被认为是目前最专业的辅助工具，其内置多个页岩气/煤层气生烃动力学模型，采用的模型样品均来自于：Boghead 煤（宾西法尼亚纪，俄亥俄）、Alaskan Tasmanite页岩（侏罗纪，阿拉斯加）、Woodford 页岩（泥盆纪/密西西比纪，俄克拉何马）、Kimmeridge 泥岩（上侏罗纪，英国）、第三纪煤（中新世纪，印尼）、Teruel 油页岩（中新世纪，西班牙）、Toarcian 页岩（下侏罗纪，德国）和Brown 石灰岩（麦斯特里希特阶、约旦），从中获得的经验参数和相应的动力学模型也往往成为国内页岩气/煤层气最值得借鉴的研究成果。页岩气资源量主要为吸附气和游离气构成，且多以吸附气为主，煤层气吸附量更大，基于Langmuir方程，综合温度、压力、体积、等温TOC和解吸附能量等因素计算吸附在干酪根表面吸附气量被认为是目前最有效的解决该问题的方法。多组分吸附模型计算，更精确地分析四维下多组分烃类资源分布随构造演化、温压的变化；基于有机质孔隙度演化模型，建立孔隙度与有机质成熟度之间的函数，在正常孔隙演化（孔隙度-深度）的基础上，可以模拟有机质孔隙度的研究，并作为单独

美国页岩气勘探开发关键技术

目录 _Toc28155708 引言 (2) 1 美国页岩气藏特点分析 (2) 2 地层评价 (3) 3 岩石机械特性地质力学 (4) 4 钻完井技术 (5) 5 压裂技术 (8) 5.1 清水压裂技术 (8) 5.2 重复压裂技术 (9) 5.3 水平井分段压裂技术 (9) 5.4 同步压裂技术 (10) 6 结论和建议 (10)

美国页岩气勘探开发关键技术引言美国页岩气资源量达16. 9 万亿m3，可开采资源量7. 47 万亿m3。至20 世纪90 年代末，美国页岩气产量一直徘徊在( 30 ～50) 亿m3 /a。2000 年新技术的应用及推广，使得页岩气产量迅速增长。2005 年进入大规模勘探开发，成功开发了沃思堡等5 个盆地的页岩气田，产量以100 亿m3 /a 的速度增长。2008 年产量达到600 亿m3，占美国天然气总产量的8%，相当于中国石油当年天然气总产量，目前则已占到天然气总产量的13% ～15%。截至2008 年底，美国累计生产页岩气3 316 亿m3。预计2015 年美国页岩气产量将达到2 800 亿m3。自2009 年以来，北美的页岩气开发发生了革命性的变化，目前美国已取代俄罗斯成为世界最大的天然气生产国，实现了自给自足并能连续开采上百年。美国页岩气快速发展是技术进步、需求推动和政策支持等多种因素合力作用的结果。从技术进步角度来看，则主要得益于以下几方面的关键技术:前期的页岩气藏分析、地层评价、岩石力学分析、后期的钻完井技术以及压裂增产技术。 1 美国页岩气藏特点分析美国页岩气藏具有典型的衰竭特点，初始产量高，前3 年急剧下降，随后在很长的时间里保持稳产并有所下降，生产寿命可达25 a 以上。美国页岩气资源丰富，致密页岩分布范围广，有效厚度大，有机质丰富，含气量大，裂缝系统发育，

页岩气发展及其综合利用

页岩气发展及其综合利用页岩气是一种非常规天然气，页岩气是以吸附和游离方式赋存于页岩和泥岩地层及其夹层中的天然气。近年来，兴起于美国的页岩气浪潮，不仅对美国天然气市场产生了巨大影响，同时也波及到全球能源化工行业。页岩气开采技术的突破带来了页岩气产量的猛增，不仅导致美国天然气价格极具竞争力，而且页岩气开采的湿气组分所包含的乙烷、丙烷、丁烷等也为下游化工行业提供丰富而廉价的原料。美国页岩气产业的发展对全球能源化工行业趋势的影响将重塑世界石化行业格局，对中国煤化工产生的影响也不容小觑。一、页岩气的发展（一）美国页岩气的发展页岩气做为一种非常规天然气较常规天然气开采难度大经过30多年页岩气开发，逐步形成了成熟可靠的开采技术。页岩气的大规模开发受益于本世纪初水力压裂、水平井、微震监测等创新技术的成功应用。近年来美国页岩气产业蓬勃发展，1999年美国页岩气年产量达到112亿m 3，过去二十多年里美国页岩气产量超过20倍增长，2012年美国页岩气产量达到2653亿m 3，占美国天然气总产量34%，预计到2035年，页岩气产量比将提高至49%。目前美国有8000家油气公司从事页岩气开发，85%的页岩气由中小公司生产，新储量还在不断发现中。美国页岩气未来将成为美国天然气主要来源，页岩气产量的逐渐上升将成为弥补美国天然气缺口最主要的贡献因素，大幅降低天然气进口依赖度。（二）中国页岩气发展概况页岩气开发与利用在中国的起步较晚，但近年已越来越受重视。与常规天然气资源相比，中国的非常规天然气资源十分丰富，并且随着开采技术的进步，中国非常规天然气资源有着巨大的发展潜力。目前，中国非常规天然气资源开发利用正处于快速发展阶段。以页岩气为主的非常规天然气的开采在今后二十年将保持每年超过10%的增长。据“十二五”规划，至2015年，全国页岩气产量将占非常规天然气产量的75%。因此对于中国的石油企业来说，转变认识、研发低成本配套技术以推进页岩气的开发利用将是一项重大战略选择。此外，在开发国内非常规天然气的同时，中国的石油企业必须争取通过各种途径获取国外非常规天然气资源和技术，以保证资源的充足性。、管路敷设技术通过管线敷设技术不仅可以解决吊顶层配置不规范高中资料试卷问题，而且可保障各类管路习题到位。在管路敷设过程中，要加强看护关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置保护层防腐跨接地线弯曲半径标高等，要求技术交底。管线敷设技术中包含线槽、管架等多项方式，为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术。线缆敷设原则：在分线盒处，当不同电压回路交叉时，应采用金属隔板进行隔开处理；同一线槽内，强电回路须同时切断习题电源，线缆敷设完毕，要进行检查和检测处理。、电气课件中调试对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料试卷相互作用与相互关系，根据生产工艺高中资料试卷要求，对电气设备进行空载与带负荷下高中资料试卷调控试验；对设备进行调整使其在正常工况下与过度工作下都可以正常工作；对于继电保护进行整核对定值，审核与校对图纸，编写复杂设备与装置高中资料试卷调试方案，编写重要设备高中资料试卷试验方案以及系统启动方案；对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷技术指导。对于调试过程中高中资料试卷技术问题，作为调试人员，需要在事前掌握图纸资料、设备制造厂家出具高中资料试卷试验报告与相关技术资料，并且了解现场设备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。、电气设备调试高中资料试卷技术电力保护装置调试技术，电力保护高中资料试卷配置技术是指机组在进行继电保护高中资料试卷总体配置时，需要在最大限度内来确保机组高中资料试卷安全，并且尽可能地缩小故障高中资料试卷破坏范围，或者对某些异常高中资料试卷工况进行自动处理，尤其要避免错误高中资料试卷保护装置动作，并且拒绝动作，来避免不必要高中资料试卷突然停机。因此，电力高中资料试卷保护装置调试技术，要求电力保护装置做到准确灵活。对于差动保护装置高中资料试卷调试技术是指发电机一变压器组在发生内部故障时，需要进行外部电源高中资料试卷切除从而采用高中资料试卷主要保护装置。

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。国外页岩气开采主要在美国和加拿大（因为加拿大和美国地质条件类似，因此可以承接美国的开采技术），主要得益于水平井技术、完井及压裂技术的成功应用。 2.1 开采技术早期的页岩气开采主要运用直井技术，直井开采技术简单，开始投入成本低，但是开采

页岩气勘探开发系列技术

页岩气勘探开发系列技术目前，我国大规模开发非常规天然气尤其是页岩气的关键技术体系尚未形成，缺乏核心技术和相关标准规范。页岩气储层孔隙度一般为4%～5%，渗透率小于10×10-3μm2。页岩气储层的特点决定其开发所采用的技术与常规天然气开发技术有所区别。页岩气井对设备、钻采技术要求都很高，比如，在压裂技术上，常规油气井的压力等级一般为30MPa，而页岩气井一般在100MPa左右；泥沙堵漏等问题也给施工带来一定难度。因此必须综合采用先进的勘探、钻井和开发技术，才能实现页岩气的商业开发。目前，国外石油企业已经积累了比较丰富的页岩气开采经验，在开采技术方面形成了比较成熟的勘探开发系列技术，包括三维地震综合采集与处理技术、多分支水平井技术、水平井加多段压裂技术、清水压裂技术和同步压裂技术等。（1）钻井工程技术页岩气钻井技术大概经历了直井、单支水平井、多分支水平井、丛式井、丛式水平井钻井的发展过程。直井是美国2002 年之前页岩气开发的主流钻井方式，其目的是获取页岩气地质、油藏资料，为后续钻井、压裂和采气等做技术准备;继2002年Devon公司在FortWorth盆地Barnett页岩气7口水平井的试钻成功，利用增加储层泄流面积、提高页岩气采收率等方式

使得产气量显著提高，水平井、分支井、丛式井水平井等得以迅速发展，相继成为美国页岩气开发的主要钻井方式。水平井钻井技术经过近80年发展，目前已相当成熟完善，特别是井下动力钻具、地质导向工具、旋转导向钻井系统、随钻测量系统、控压钻井等新技术出现，使得在页岩气勘探开发领域水平井较直井更具优势: 图2：水平井钻井示意图水平井成本为直井的1.5～2.5倍，但初始开采速度、控制储量和最终评价可采储量却是直井的3～4倍；水平井与页岩层中裂缝(主要为垂直裂缝)相交机会大，可明显改善储层流体的流动状况。统计结果表明，水平段长度为200m或更长时，比直井钻遇裂缝的机会多达几十倍；

页岩气钻井地质及工程设计要点

页岩气钻井地质及工程设计要点一、封面页首写构造：大地构造单元名称。井别：参数井（或调查井）、压裂井等。井型：直井等。页首下写项目名称：××省××页岩气××井地质及工程设计页倒二行：编制单位。页末：编制日期（出稿时年月日）。二、扉页页首：项目设计名称。页中：项目名称、承担单位、编制单位、项目负责、设计人、参加人员、单位负责、审核等。页末：编制日期（出稿时年月日）。三、责任表及目录责任页表：井号、井别、井型、主管单位、项目名称、承担单位、项目负责、设计人、参加人、项目组意见、专家论证意见（右下角签字、日期）、主管单位（右下角签字、日期）。目录：可按二级大纲级别设置目录及章节所在页码。以上一至三项无须页码。四、正文 1 目的和任务扼要说明本项目的主要目的和任务。 2 井区位置概况 2.1 井区位置和交通叙述井位所在区主要的行政隶属（省、县、乡或镇、村）地理位置、地理坐标、铁路、公路干线及要道、井场进出公路相通等情况。附交通位置示意插图（图内外框、坐标数据、比例尺、井位位置等）。 2.2 井区自然地理 1. 地形地貌：主要阐述井位及其附近的地形（平缓或宽阔、土地、植被、井位标高、高差、平坝面积等。 2. 水源、电力、通讯：重点叙述井位处钻探工程用水距离、水量及其保障等情况，扼要叙述电力和通讯情况。

3 基本数据列表说明页岩气钻井地理位置、构造位置、井口坐标（经纬、直角）、井口标高、设计井深、目的层位、钻探目的、设计目的、完井方式、录井情况、随钻实验情况等。 4 钻探设计依据及目的 4.1 设计依据根据有关资料或报告简要阐述页岩气厚度、地层、构造、测试结果、页岩气稳定情况、相关结论等。 4.2 钻探目的简要叙述钻探所达到的目的：目的层系、获取岩芯地层、了解的地层、获取地层厚度、有机质含量、岩石力学特征、页岩储集能力、页岩含气量系列参数等，为××提供地质依据。5 井区地质概况 5.1 区域地层简述区域由老到新有关主要的地层（系、统、组）。5.2井区地层由老到新详细阐述井区钻井遇地层及其上下地层系、统、组、段的岩性、厚度、接触关系，附相关地层插图。5.3区域构造简述区域大地构造位置及构造轮廓，与本井区有关的褶曲、断裂并加以综述。附区域构造插图。 5.4井区构造先综述井区构造基本形态：地层志向、倾向、倾角极值及一般值、发育断裂和褶曲条数、长度、断距。分述有关褶曲、断裂具体情况。5.4构造演化特征综述沉积环境、沉积相、构造运动及其演化情况等。

页岩气开采压裂技术

页岩气开采压裂技术摘要：我国页岩气资源丰富但由于页岩地层渗透率很低,页岩气井完井后需要经过储层改造才能获得理想的产量,而水力压裂是页岩气开发的核心技术之一。在研究水力压裂技术开发页岩气原理的基础上,剖析了国外的应用实例,分析了各种水力压裂技术( 多级压裂、清水压裂、水力喷射压裂、重复压裂以及同步压裂技术)的特点和适用性, 探讨了天然裂缝系统和压裂液配制在水力压裂中的作用。关键词：水力压裂页岩气开采压裂液 0 前言自1947年美国进行第1次水力压裂以来,经过50多年的发展,水力压裂技术从理论研究到现场实践都取得了惊人的发展。如裂缝扩展模型从二维发展到拟三维和全三维; 压裂井动态预测模型从电模拟图版和稳态流模型发展到三维三相不稳态模型,且可考虑裂缝导流能力随缝长和时间的变化、裂缝中的相渗曲线和非达西流效应及储层的应力敏感性等因素的影响; 压裂液从原油和清水发展到低、中、高温系列齐全的优质、低伤害、具有延迟交联作用的胍胶有机硼和清洁压裂液体系;支撑剂从天然石英砂发展到中、高强度人造陶粒,并且加砂方式从人工加砂发展到混砂车连续加砂;压裂设备从小功率水泥车发展到1000型压裂车和2000 型压裂车;单井压裂施工从小规模、低砂液比发展到超大型、高砂液比压裂作业;压裂应用的领域从特定的低渗油气藏发展到特低渗和中高渗油气藏(有时还有防砂压裂)并举。同时, 从开发井压裂拓宽到探井压裂,使压裂技术不但成为油气藏的增产增注手段,如今也成为评价认识储层的重要方法。 1 国内外现状水力压裂技术自1947年在美国堪萨斯州试验成功至今近半个世纪了,作为油井的主要增产措施正日益受到世界各国石油工作者的重视和关注,其发展过程大致可分以下几个阶段: 60 年代中期以前, 以研究适应浅层的水平裂缝为主这一时期我国主要以油井解堵为目的开展了小型压裂试验。 60 年代中期以后, 随着产层加深, 以研究垂直裂缝为主。这一时期的压裂目的是解堵和增产, 通常称之为常规压裂。这一时期,我国进入工业性生产实用阶段,发展了滑套式分层压裂配套技术。 70年代，进入改造致密气层的大型水力压裂时期。这一时期,我国在分层压裂技术的基

页岩气开采技术的革命性突破

页岩气开采技术的革命性突破 ——记美国页岩气之父乔治〃米歇尔美国页岩气之父——乔治·米歇尔 2006年，美国页岩气产量为当年天然气总产量的1%，到2010年，这一数据跃升至17%，超过1000亿立方米。五年间，美国页岩气产量增长近20倍。在2009年2月的美国剑桥能源周上，专家们用“页岩气革命”来形容美国在页岩气领域取得的重大突破。美国页岩气开发历程 2010年6月，在阿姆斯特丹召开的“解放您的潜力——全球非常规天然气2010年会”上，一位90岁的老人，页岩

气钻井和压裂技术的先驱——美国 Mitchell Energy & Development 公司的乔治〃米歇尔(George Mitchell)先生被美国天然气技术研究所（GTI）授予终身成就奖。米歇尔先生的成功引发了美国的页岩气革命，几年时间内，美国一跃成为世界天然气第一大资源国和生产国，不但有望实现天然气的自给，还有可能成为天然气出口国，这一转变将对世界天然气的供求格局产生巨大影响。乔治〃米歇尔出生在德克萨斯州的Galveston市，是一个移民到美国的希腊牧羊人的儿子。大学就读于德克萨斯州农工大学。他在1946年创办了一家从事石油钻探和房地产业务的公司，即米歇尔能源开发公司（Mitchell Energy & Development Corp.）。虽然公司的运营状况相当不错，但作为自己的石油公司的负责人，米歇尔看到自己的油井在一段短暂的生产后便停产，感到并不满意。在20世纪80年代，他决定尝试一项重大技术挑战，即试图从Barnett部分页岩中开发出页岩气，Barnett页岩位于德克萨斯州Fort Worth 盆地深部和德克萨斯州中北部的15个县境内。那时，人们已经知道页岩层中形成有巨量的天然气，但是这些天然气却都被束缚在岩石内，并不向钻孔处流动。同样，煤层中也蕴藏有大量的天然气，然而由于所处位臵太深而无法开采出来。这些气体像海绵一样渗透在沙石和其他半多孔岩石中。钻探人员通常称这些气体为“致密气”，要开

页岩气气井压裂用井口

页岩气气井压裂用井口技术规格书一、产品设计、制造、检验执行的规范和标准： 1、SY/T5127-2002《井口装置和采油树规范》 2、API 5B《石油天然气工业套管油管和管线管螺纹加工测量和检验》 3、NACE MR0175《油田设备用抗硫化物应力开裂的金属材料》 4、API Q1《石油和天然气工业质量纲要规范》 5、A193《高温用合金钢和不锈钢螺栓材料规范》 6、A194《高温高压螺栓用碳钢和合金钢螺母规范》 7、SY5308《石油钻采机械产品用涂漆通用技术条件》二、页岩气气井压裂用井口内容： 1、页岩气气井井压裂用井口是指安装在油管头之上的采气井口装置。 2、主要技术参数：规范级别：PSL3 性能级别：PR1 材料级别；EE级温度级别：P.U 额定工作压力：105MPa 通径：103.2mm 3、主要结构形式、配套和要求： ▲油管挂：上、下部（两端）为油管长圆扣，主副密封为橡胶密封，油管挂主密封尺寸与原油管头内孔吻合，油管挂上部伸出油管头法兰160mm，外径192mm（7-5/8"）。 ▲盖板法兰：规格为11″×105 MPa-4-1/16"×105 MPa，法兰厚度220mm ？，大端下部内径192mm，装有两道BT或P型密封，设有注脂孔及试压孔。 ▲阀门及仪表法兰：盖板法兰之上装两只暗杆式阀门，规格4-1/2"×105 MPa。两只阀门之间安装一片仪表法兰，法兰配接头、考克、压力表。

▲异形四通：异形四通通径103.2mm，通孔面加工法兰规格4-1/2"×105 MPa。 ▲双法兰短接：三只双法兰短接，规格4-1/2"×105 MPa---3-1/2"×105 MPa，每只总长度400mm。 ▲盲法兰：数量：6片，规格4-1/2"×105 MPa，配齐与双法兰短接连接螺栓、螺帽。▲“Y”型三通：数量：3只，通径103.2mm，端部法兰规格4-1/2"×105 MPa。三，增配转换法兰增配盖板法兰一只：规格为11″×70 MPa-4-1/2"×105 MPa，法兰厚度220mm ？，大端下部内径192mm，装有两道BT或P型密封，设有注脂孔及试压孔，。四，出厂前要求：页岩气井压裂用井口出厂前使用11″×105 MPa-4-1/2"×105 MPa 进行连接组装并做气密封试压合格后方可出厂。