川南地区页岩气射孔地质工程一体化技术研究

页岩气高效开发对射孔提出了高要求,在纵向上,射孔孔眼不仅是油气进入井筒的通道,还是压裂液体系进出地层的唯一通道,射孔作业直接影响和决定了压裂改造效果;在横向上,分簇射孔通过桥塞把水平井分成若干段和簇,实现集中改造、重点突破.基于川南地区页岩气勘探开发地质工程一体化的理念,提出了射孔地质工程一体化技术.其主要研究内容是充分利用射孔、物探、测井、录井、压裂等多专业知识,以地质为目标、以工程为约束,实现分段、分簇、射孔参数、射孔管柱、施工工艺等5个方面的优化.阐述了分段优化、分簇优化、射孔参数优化、射孔管柱优化、施工工艺优化、作业监测及效果评价的算法和步骤.在此基础上,通过对川南地区油气井射孔主控因素的研究,初步搭建页岩气射孔模型,形成射孔优化设计及作业监测软件,并对射孔地质工程一体化技术的未来发展提出建议.     

我国首个百亿立方米页岩气产能基地揭牌

正中国石油化工集团公司与重庆市人民政府日前在重庆联合举行涪陵页岩气田百亿立方米产能基地揭牌仪式,标志着我国首个大型页岩气田——涪陵页岩气田如期建成100×10~8 m~3/a页岩气产能。中石化副总经理焦方正表示,涪陵页岩气田的勘探开发建设树立了我国能源开发史上新的里程碑,标志着我国页岩气从此加速迈进大规模商业化发展阶段。这对促进能源结构调整,缓解我国中东部地区天然气市场供应压力,加快节能减排和大气污染防治等都具有重     

页岩气看川南破百亿再向前

非常规油气开发日益成为全球关注的焦点,世界主要资源国均加大了页岩油气勘探开发的力度.在中国,四川盆地蕴含着丰富的页岩气资源.但想要跟肉眼看不到孔隙的石头要资源,并非易事.如何将资源优势变为产量优势?中国石油西南油气田着力下好科技创新这手关键棋,页岩气产量画出了一道亮丽的上扬线——截至2020年12月29日8点,西南油...     

川南海相深层页岩气钻井关键技术

川南海相深层页岩气目的层埋藏深、地层温度和地层压力高、岩石可钻性差、优质储层薄,钻井提速与井身质量、页岩坍塌与钻井成本、控时钻进与优质储层钻遇率间的矛盾制约了其高效开发。为此,在借鉴常规页岩气开发经验的基础上,进行差异化的井身结构和井眼轨道设计,采用预弯曲动力钻具组合,优化钻井参数,试验应用垂直钻井技术和气体钻井技术,研制应用高性能水基钻井液,并优化井眼轨迹控制措施,形成了川南海相深层页岩气高效开发的钻井关键技术。该技术在川南地区27口海相深层页岩气井进行了应用,钻井周期缩短了46.0%,优质储层钻遇率达到93.17%。研究结果表明,川南海相深层页岩气钻井关键技术能解决深层页岩气井钻井过程中存在的技术难题,可为国内外类似页岩气的开发提供借鉴。      

页岩气地质工程一体化导向钻井技术

为最大限度地挖掘页岩储层潜力,提高水平井勘探开发效果,研究应用了页岩气地质工程一体化导向钻井技术,包括:在深化页岩储层认识和准确预测"甜点"的基础上,建立了精细三维地质模型;根据三维地质模型提取的地层参数进行井眼轨道优化设计;采用储层预测技术,落实目的层微构造变化,从而为水平段井眼轨迹预测提供地质依据;采用地质目标跟踪及轨迹调整技术,准确预测井底钻头位置,估算真实地层倾角并实时修正地质模型,确保井眼在储层中合理位置延伸。地质工程一体化技术在四川盆地NH2-4井进行了应用,确定水平段位置距优质页岩底界35.00 m,校正真实地层倾角为6.48°,实时修正地质模型并调整井眼轨道设计参数,实现优质储层钻遇率94.5%。研究结果表明,页岩气地质工程一体化导向钻井技术,为页岩气开发提供了实用可行的集成技术。      

中国石油川南页岩气开发形成关键技术体系

<正>2019年5月28日,中国石油川渝页岩气前线指挥部传来消息,中国石油在川南形成了页岩气开发的关键技术体系,3500m以浅工艺技术实现更新换代,3500m以深主体工艺取得突破,为川南页岩气规模效益开发提供了重要技术支撑。川南是中国石油页岩气勘探开发的主战场,主要分布在四川宜宾、重庆永川和云南昭通等地。2010年,中国石油成为中国第一家生产页岩气的企业,之后中国石油在川南迅速形成规模产     

川南深层页岩气水平井体积压裂关键技术

针对川南深层页岩气水平井压裂技术不成熟、关键参数不合理和压裂后单井产量低的问题,在综合分析已压裂井压裂效果的基础上,结合川南深层页岩储层地质工程特点,以提高缝网复杂程度、增大裂缝改造体积、维持裂缝长期导流能力为核心,采用室内试验与数值模拟相结合的方式,优化了压裂工艺和关键参数,形成了以"密切割分段+短簇距布缝、大孔径等孔径射孔、大排量低黏滑溜水加砂、高强度小粒径组合支撑剂、大规模高强度改造"为主的深层页岩气水平井体积压裂关键技术。Z3井应用该技术后,获得了21.3×10⁴ m³/d的产气量,较同区块未用该技术的井提高1倍以上;川南地区多口深层页岩气水平井应用该技术后获得高产,说明该技术有较好的适应性,可推广应用。川南深层页岩气水平井体积压裂关键技术为3 500～4 500 m页岩气资源的有效动用奠定了基础。     

页岩气地质工程一体化管理实践与展望

地质工程一体化是促进页岩气勘探开发“降本增效”的必由之路,总结地质工程一体化管理实践经验对于页岩气高效开发具有重要意义。为此,在系统梳理页岩气地质工程一体化内涵、管理实践的基础上,借鉴页岩气开发国际经验,结合国内实际,对页岩气地质工程一体化管理优化提出了发展展望。研究结果表明：(1)集成管理是实现“降本增效”的快速通道,油气公司可设立具有统筹管理权限或协调功能的项目集成管理部门,并建立健全一体化项目中人、财、物等资源的统筹配置机制,以充分发挥一体化管理的集成、高效优势;(2)信息集成管理是油气行业实现数字赋能的基础,油气公司应加速推进一体化平台建设、强化信息质量管控,推动页岩气勘探开发数据的集成共享;(3)数字化工作模式是企业提升信息时代生存发展能力的重要依托,油气公司应重点提升“金数据”挖掘利用能力、打造一体化工作流程,加速数据资产价值释放。结论认为,页岩气地质工程一体化管理实践虽然成果丰富,但尚处于经验理念到理论体系的过渡阶段,亟需完善相适应的系统管理理论体系,应深化组织结构、业务模式、流程管理和信息管理等方面的研究与探索,进而促进页岩气勘探开发效益的全面提升。     

地质工程一体化实施过程中的页岩气藏地质建模

地质工程一体化强调地学研究与作业的互动,在中国地质条件复杂的非常规油气田,地质建模在数据基础和应用需求上体现出了独特的挑战。一方面,数据以水平井为主、数据量大且数据类型冗杂;另一方面,作业进程要求模型快速迭代甚至达到"适时"建模。因此如何充分利用多种数据快速建立高质量的地质模型至关重要,本文关注以页岩气藏为代表的非常规油气藏建模的独特性,并提出了具体流程和方法。其一,系统阐述了水平井地质建模流程,通过真厚度域旋回对比、二维导向剖面及井震数据融合从一维到三维解决水平井构造和属性建模难题。其二,以蚂蚁追踪为例介绍了天然裂缝预测与建模方法,非常规储层裂缝普遍发育,在理解裂缝发育背景的前提下通过成像测井、钻井、微地震等多学科资料的交叉验证有助于实现合理的裂缝建模。其三,不同应用需求下的地质建模流程与应用,如多学科集成的井位部署优化、适时建模支持地质导向以及压裂工程应用等。     

页岩气开发的地质与工程一体化技术

页岩气储层非均质性强,实现工程技术与储层条件的最佳匹配,是实现页岩气经济有效开发的关键。分析了我国页岩气开发中存在的主要问题,阐述了页岩气储层特征分析方法及关键技术,从地质与工程一体化的角度,系统论述了针对于页岩气储层特征的工程技术思路和方法,建立了页岩气地质与工程一体化的技术体系。      

构造特征对页岩气井产能的影响——以涪陵页岩气田焦石坝区块为例

为了厘清不同构造特征对页岩气井产能的影响机理,从分析四川盆地涪陵页岩气田焦石坝区块的构造特征入手,结合190多口水平井的试气情况,系统解剖了构造对页岩气井产能的影响情况,明确了焦石坝区块不同构造单元影响页岩气井产能的主要构造因素。研究结果表明:①焦石坝区块不同构造单元之间,构造特征差异明显,构造变形强度也不尽相同;②构造特征对页岩气产能的影响直接表现在对含气性和压裂改造效果上,构造变形越强烈、大规模断裂及天然裂缝越发育,越易于页岩气的逸散、含气性越差,反之含气性则越好;③构造变形越强烈、裂缝越发育、埋深越大、负向构造压应力越大,压裂改造效果越差,反之改造效果则越好;④构造因素是控制焦石坝区块不同构造单元之间页岩气产能差异的主要原因,但不同构造单元之间控制产能的构造因素存在着差异。     

页岩气井网井距优化

基于页岩气一井一藏及工厂化作业的开发特点,一次性部署开发井是区块效益开发的关键,故合理的井网井距对于提高页岩气采收率具有重要的意义。为此,以国家级页岩气开发示范区长宁区块为例,以单井动态分析结果为依据,以"多井平台"数值模拟为分析手段,建立以基质接触面积、缝间干扰、井间干扰、裂缝—基质流入流出4种关系为核心的井网井距优化设计方法,并论证井网井距优化流程:(1)通过干扰测试分析和施工参数类比,定性判断井距范围;(2)建立以支撑剂总体积为约束的裂缝参数优化模型,形成页岩气开发井距理论分析方法,定量评价以簇为单元的主裂缝长度、间距、条数、导流能力以及裂缝穿透比,确定最优井距;(3)通过网格指数加密精细数值模拟,初步论证了下志留统龙马溪组一段采用"W"形的上下两层交错水平井部署的立体开发效果。结果表明:天然裂缝是影响井距优化的关键因素,长宁示范区天然裂缝不发育,现有压裂规模下采用300 m井距、采用"W"形的上下两套水平井部署立体开发,页岩气采收率可提高15%以上。     

页岩气微地震压裂实时监测技术——以四川盆地蜀南地区为例

长水平井段多井拉链式水力压裂是提高四川盆地蜀南地区页岩气产量和降本增效的重要手段。微地震压裂监测因其能够对水力压裂裂缝进行实时成像而被广泛应用于页岩气压裂效果评估和压裂参数优化调整。但目前国内页岩气微地震压裂监测仅能按照压裂监测前设计的参数完成平台井压裂作业后才能评估压裂效果,其评估结果只能为下一个平台井的压裂参数提供指导,缺少对正实施井进行实时优化压裂参数的经验,致使微地震压裂监测的实时作用失效。为此,利用放射状排列微地震地面监测和微地震井中联合监测技术,采用实时定位方法,对四川盆地蜀南地区页岩气长水平井段多井拉链式水力压裂裂缝进行实时成像,实时评估压裂效果,现场实时指导了前置液参数、射孔、暂堵剂的投放时间等参数的优化,有效避免了重复压裂、压裂效果不均等现象,提升了压裂改造效果。2口井组的实践结果表明,微地震压裂实时监测在实时评估压裂效果和实时优化压裂参数方面能够发挥重要作用,平均测试页岩气产量增加2~5倍,值得进一步借鉴和推广。     

关键技术进步促进页岩气产业快速发展——以长宁—威远国家级页岩气示范区为例

四川盆地南部地区下志留统龙马溪组页岩气资源量巨大,但较之于北美地区的页岩气田,前者的地质条件复杂、地面条件较差,因而对川南地区页岩气勘探开发技术的要求就更高。为了实现页岩气工业化大规模开采,必须形成适应于川南地区的页岩气勘探开发关键技术。为此,在长宁—威远国家级页岩气示范区建设过程中,通过不懈探索和持续攻关,从无到有,创新建立了适合我国南方多期构造演化海相页岩气勘探开发的6项关键技术——综合地质评价技术、开发优化技术、水平井优快钻井技术、水平井体积压裂技术、丛式井工厂化作业技术以及高效清洁开采技术。该系列技术在上述页岩气示范区产能建设过程中,历经三轮优化调整,产能建设效果一轮比一轮好,平均单井评估最终可采页岩气储量(EUR)逐步提高,第三轮井均EUR比第一轮提升了128%。生产实践表明,上述页岩气示范区建设过程中持续优化完善了6项关键技术,使其技术适应性和可复制性不断增强,为川南页岩气快速上产提供了有力的技术支撑。     

用于页岩气水平井的防塌水基钻井液体系的优选与评价——以长宁—威远国家级页岩气示范区为例

页岩气水平井钻进中常采用油基钻井液体系来解决页岩井壁失稳问题,但却面临废弃油基钻井液和油基后期岩屑处置的环保问题,因而迫切需要研制一种能防止页岩垮塌的水基钻井液来替代油基钻井液。为此,在分析四川盆地长宁—威远地区页岩矿物组分和微观结构的基础上,对构成防塌水基钻井液体系的关键处理剂,如封堵剂、抑制剂、润滑剂等进行了评价和优选,并确定了加量范围;然后通过室内配伍实验和复核,研制出防塌水基钻井液体系并对其性能进行了评价。结果表明,该钻井液的封堵性、抑制性、润滑性等性能均优于该区使用的聚磺钻井液、聚合物钻井液,接近或达到油基钻井液的水平。在长宁—威远国家级页岩气示范区进行的水平井钻进现场试验结果表明,该钻井液体系密度可达到2.31 g/cm~3,抗温能力达到130℃,在造斜段和水平段表现出良好的封堵能力和抑制能力,具有很好地防塌效果。该钻井液体系对实现该区页岩气的清洁生产与效益开发将发挥重要作用。     

页岩气长水平井套管安全下入风险评估技术

四川盆地长宁—威远国家级页岩气示范区长宁区块页岩气丛式水平井段长度介于1 200～2 800 m，优质储层横向分布不均匀，水平段轨迹调整频繁，目的层井壁稳定性差，井漏、缩径、垮塌严重，水平井套管下入困难的井占比高达80%～90%，甚至部分井水平井套管无法下至预定井深，经济损失较大。为此，基于该区块页岩气水平井套管下入现场的实测数据，综合利用修正三维软杆管柱摩阻计算模型和数据统计分析法，对扶正器、井眼曲率、井斜、井径、摩阻系数等关键因素进行分析，提出了一套长水平段套管下入风险综合评估的新方法。研究结果表明：①累计井眼曲率较井眼曲率能更加直观地反映套管下入摩阻影响程度，当累计井眼曲率大于170°/m，套管下入摩阻开始快速增加，因而对于井眼曲率较大的水平井，需要避免井眼轨迹频繁调整，降低套管下入难度；②井径变异系数能够精确描述井径沿水平井眼方向上的变化幅度，对于地质条件复杂，井眼缩径、垮塌严重的水平井，通过统计分析井径变异系数来评估套管下入摩阻的影响能够有效提高预测精度，井径变异系数小于2%，套管下入摩阻影响较小，井径变异系数大于等于2%，套管下入摩阻影响较大。结论认为，应用于5口井的效果表明，评估结果与现场施工实测数据基本一致，证明该方法能够准确评估复杂地层条件下长水平井套管下入的风险。     

四川盆地页岩气储层含气量的测井评价方法

含气量是页岩气储层评价的一项重要参数指标,其值的高低直接影响着页岩气区块是否具有工业开采价值。而页岩气含气量主要由吸附气和游离气组成,其影响因素较多,包括孔隙度、含气饱和度、地层压力、地层温度、总有机碳含量等。为此,针对四川盆地蜀南地区下志留统龙马溪组页岩气储层开展综合研究,形成了一套系统的页岩气储层含气量测井评价方法 :(1)通过页岩岩心等温吸附实验,建立了兰格缪尔方程关键参数计算模型,并对吸附气含量主要影响因素地层温度、地层压力、有机碳含量进行分析及校正,提高了吸附气含量计算精度;(2)开展页岩储层孔隙度和含水饱和度精细评价,为精确计算游离气含量奠定了基础;(3)由于吸附态甲烷占据一定孔隙空间,扣除吸附气体积影响后,总含气量计算精度较高,与岩心分析数据具有较好的一致性。通过实验与理论的结合,所形成的四川盆地页岩气储层含气量评价方法在该区块具有较好的适应性,为现场试油层位的优选和区块资源潜力评价提供有效的技术支撑。     

四川盆地威荣区块深层页岩气水平井压裂改造工艺

四川盆地南部威荣区块由于地质条件复杂、最大水平主应力和垂向主应力差异小、水平应力差值大、施工泵压高、敏感砂比低等原因,页岩气水平井的压裂施工面临诸多难题。为此,通过剖析该区深层页岩气水平井的工程地质特征及压裂改造难点,借鉴国内外页岩气水平井体积压裂的技术思路,确定了对该区页岩气水平井实施压裂改造的主体思路及技术对策,并在后续页岩气水平井的压裂改造中加以应用。研究结果表明:(1)威荣区块页岩气水平井采用常规压裂工艺形成的裂缝复杂程度低、整体改造体积偏小,射孔簇有效性难以保证,加砂强度低导致压裂后气井的稳产能力较差,并且难以应对套管变形井的压裂改造;(2)针对该区深层页岩气水平井的压裂改造难点,形成了"超高压、大排量、大液量、缝内暂堵转向、变排量"工艺、"分段多簇射孔优化+大排量"及"缝口暂堵转向"技术、"大排量、高黏度、低砂比、低密度、小粒径连续加砂"工艺和"连续油管快速处理+小直径桥塞、射孔枪分体泵送"的套管变形井压裂改造技术;(3)将所形成的压裂工艺应用于该区块5口页岩气水平井,压裂后获得的页岩气无阻流量平均值为26.11×104 m3/d,改造效果较好。结论认为,该研究成果可以为深层页岩气水平井的压裂施工作业提供借鉴。     

泸州区块深层页岩气富集高产主控因素

要实现深层页岩气的规模效益开发,明确其富集高产主控因素至关重要。为此,以四川盆地川南地区泸州区块上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩为研究对象,基于地震、钻井、测井及岩心分析化验资料,深入研究该页岩气区块的构造特征、沉积特征、储层特征及可压性,并结合气井生产动态分析页岩气井高产的主控因素。研究结果表明:①泸州区块龙一1亚段在纵向上存在着两套Ⅰ类储层,一套为储层厚度介于10～20 m的龙一_1~(1-3)小层,另一套为储层厚度介于3～10 m的龙一_1~4小层,且两套储层的含气饱和度、总含气量和脆性矿物含量都高;②Ⅰ类储层厚度越大、其水平井段钻遇的长度越长,气井初期产量就越高,在Ⅰ类储层钻遇长度相同的情况下,泸州区块气井的测试产量较长宁、威远区块高出10%～25%;③深水陆棚沉积中心控制了泸州区块优质页岩的展布,在低陡构造及异常高压背景下,高角度天然裂缝发育有利于游离气的聚集,且该区块脆性矿物含量高,人工压裂后易形成复杂缝网,从而使该区块页岩气井易获得高产。结论认为,位于深水陆棚沉积中心、在异常高压背景下发育高角度天然裂缝的低陡构造有利于页岩气的富集高产。     

四川盆地长宁——威远区块海相页岩气田成藏条件及勘探开发关键技术

中国页岩气资源丰富,开发前景广阔,但中国页岩气资源的品质与美国不同,必须发展自己的开发技术。为此,中国石油天然气集团有限公司立足自主创新,围绕四川盆地南部地区龙马溪组页岩气的地质和工程特点,开展了系统的理论研究和技术攻关。通过揭示"沉积-成岩作用控储、保存条件控藏、Ⅰ类储层连续厚度控产"的"三因素控制"海相页岩气富集高产理论,创建了适合中国南方多期构造演化海相页岩气勘探开发的6大关键技术——综合地质评价技术、开发优化技术、水平井优快钻井技术、水平井体积压裂技术、工厂化作业技术和高效清洁开采技术,实现了页岩气工业化大规模开采。截至2019年底,中国石油天然气集团有限公司在川南地区累积提交页岩气探明地质储量1.06×10¹²m³,已建成100×10⁸m³的产能,累积产气量为200×10⁸m³,建设成效显著,积累了宝贵的经验。这对大力发展页岩气产业、降低对外依存度、保障国家能源安全、实现"生态优先、绿色发展"战略具有重大意义。