页岩气藏压裂技术及我国适应性分析

我国对页岩气的研究与勘探开发还处于探索阶段,美国通过压裂等开发技术的进步,使页岩气的勘探开发步入大规模快速发展阶段。通过借鉴国外的页岩气藏压裂技术,结合我国四川盆地页岩气藏的储层特性及已有的压裂基础,分析我国页岩气藏压裂的适应性,指出压裂的约束条件。认为在引进国外技术的同时应加强理论研究,这样才能使我国的页岩气藏开发进入新的发展阶段。     

中国石化页岩气工程技术进步及展望

中国石化通过持续的攻关研究,形成了具有自主知识产权的页岩气工程配套技术,具备了页岩气水平井水平段长2 000 m、分段压裂20段以上的钻完井与压裂设计、施工能力,并实现了涪陵等地区页岩气资源勘探突破,促进了中国石化页岩气勘探开发进程。全面介绍了中国石化页岩气工程地质环境描述技术、优快钻井及井工厂技术、LVHS油基钻井液体系、SPF弹塑性水泥浆固井技术、分段压裂关键配套工具、滑溜水压裂液体系、页岩气水平井分段压裂技术和页岩气技术装备研发等技术及应用现状,并指出了未来页岩气工程技术的五大发展趋势。      

四川盆地中国石化探区天然气勘探开发领域与技术攻关方向

四川盆地中国石化探区天然气勘探开发成果显著,自新场气田发现以来,勘探开发领域逐步扩大,储量和产量快速增长。地质理论认识深化与关键技术进步是推动天然气勘探开发大发展的主要动力。中国石化探区天然气资源丰富,有利目标类型多,常规天然气整体探明程度为16%,页岩气勘探尚处于初期阶段,根据HCZ模式预测,中国石化探区天然气（含页岩气）勘探开发仍将快速发展,具备年均新增探明天然气地质储量(1 600~2 000)×10⁸ m³的潜力。围绕页岩气、海相碳酸盐岩天然气、陆相致密砂岩气等领域的高效勘探开发,需要加强深层海相页岩气增产降本的钻完井、压裂技术攻关,以及陆相、海陆过渡相页岩气资源潜力评价和勘探开发适应性技术准备,加强深层超深层礁滩相碳酸盐岩储层、风化壳储层预测和超深井高效钻井、压裂测试技术攻关,加强陆相致密砂岩气地质—测井—地震一体化甜点预测和低成本直井多层压裂技术攻关。     

页岩气井压裂技术及其效果评价

页岩气作为一种重要的非常规能源,目前只有美国和加拿大取得商业开发成功。页岩气商业开发成功主要取决于水平钻井和压裂技术的突破。目前页岩气井常用的压裂技术有多级压裂、清水压裂、缝网压裂、重复压裂和同步压裂等。此外CO_2和N_2泡沫压裂也日益得到人们的重视。从压裂液、压裂方式和裂缝监测技术及效果评价方面对页岩气压裂技术进行了介绍。     

连续油管技术在页岩气勘探开发中应用前景

页岩气存在于盆地沉积层中,由于聚集机理特殊,不能用常规方法开采。连续油管技术具有许多优点,已在钻井、压裂、冲砂等领域得到应用。在页岩气开采中采用连续油管技术,即,欠平衡钻井、水平井拖动酸化、压裂等,将使这些能源具有开发价值。美国的开发实践也证明了该技术的可行性,我国应加强连续油管设备研究及在页岩气勘探开发中的应用研究。     

美国页岩气勘探开发关键技术

近10年来,随着新技术的推广应用,美国页岩气产量迅速增长,目前已经占到天然气总产量的13%～15%。总结了美国页岩气开发取得如此大的成就的原因,介绍了以下几项关键技术:前期的页岩气藏分析、地层评价、岩石机械特性地质力学分析、中期的钻井技术、完井技术以及后期的压裂增产技术,其中压裂技术方面又分别介绍了清水压裂技术、重复压裂技术、水平井分段压裂技术以及同步压裂技术。美国页岩气勘探开发的这些关键技术将对国内页岩气的开发有一定的借鉴意义。     

页岩气测井评价及地震预测、监测技术探讨

我国页岩气资源潜力巨大,勘探开发一旦突破并形成产能,必将对缓解中国油气资源紧张的压力产生重大深远的影响。页岩气藏与常规天然气藏在储集、运聚、保存等地质条件方面有较大差别,其含气储层速度变化小,具有典型的低孔、低渗物性特征和地球物理参数弱敏感性,对地球物理预测评价技术和方法提出了新的挑战。根据国外页岩气勘探开发经验,水平井钻井和储层改造是页岩气勘探开发提高产量的关键技术,而地球物理方法则是优化页岩气钻井及储层压裂改造部署的必要技术支撑,能贯穿始终服务和指导勘探开发工程。因此,通过对页岩气层岩石物理特性和页岩气储集特征的研究,指出应利用现有地球物理成熟技术和借鉴国外页岩气勘探开发的成功经验,来探索适合我国页岩气测井识别评价技术和页岩气地震预测、监测技术。     

页岩气压裂技术及其效果评价

页岩气作为一种重要的非常规能源,目前只有美国和加拿大取得商业开发成功。页岩气商业开发成功主要取决于水平钻井和压裂技术的突破。目前常用的技术有多级压裂、清水压裂、缝网压裂重复压裂和同步压裂等。此外CO2和N2泡沫压裂也日益得到人们的重视。该文从压裂液、压裂方式和裂缝监测技术及效果评价方面对页岩气压裂技术进行了介绍。     

四川盆地南部地区页岩气开发及其减污降碳再认识

为助推中国页岩气持续高质量发展，在溯源页岩气环境争议的基础上，结合四川盆地南部地区（以下简称川南）十余年来页岩气开发实践，总结了国内对页岩气开发生态环境影响的新认识，系统介绍了中国自主创新形成的页岩气清洁开采技术，并指明了下一步技术发展的方向。研究结果表明：(1)页岩气环境问题的广泛关注始于2009—2011年，经过激烈讨论，美国学术界主流意见认为，页岩气开发存在生态环境风险，但通过合理取水、确保井筒质量、妥善贮存和处置压裂返排液及钻井固体废物等措施可有效防范；(2)页岩气开发对中国温室气体排放量贡献有限，不会必然污染地下水环境，绿色开发应重点关注低碳钻井和压裂、废弃物处置、地下水保护等方向；(3)“电代油”钻井和压裂实现了施工过程无直接温室气体排放，川南页岩气压裂返排液在处理回用基础上已实现处理外排，油基岩屑处置对规模开发的制约也因热脱附技术的进步而突破；(4)页岩气清洁开采技术仍应在深度降碳、稳定减污、持续增效等方面开展技术创新和管理创新工作。结论认为，基于10余年来对中国页岩气开发生态环境保护的探索与再认识，可为中国未来页岩气绿色高效开发提供有益参考和借鉴。     

中国页岩气勘探开发适用技术探讨

页岩气藏因其储层物性差、孔隙度和渗透率低，使其开采难度大，需要应用特殊的勘探开发技术。美国在页岩气勘探开发中采用了致密岩石分析技术、录井和测井技术、水平井钻井技术、特殊的完井工艺以及水力压裂等储层改造技术。通过借鉴国外的页岩气技术，分析技术适应条件，结合国内现有技术，提出适合我国的页岩气勘探开发技术设想及未来发展方向。     

中国海相页岩气资源潜力及未来勘探方向

以中国南方上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气为代表的海相页岩气是国内页岩气勘探开发的主战场。近年来,海相页岩气勘探开发不断面临着新的问题和挑战,开拓页岩气资源新领域和提高页岩气产量仍是重中之重。在梳理前人研究成果的基础上,分析总结国内海相层系页岩气分布特征与资源潜力,并进行有利区预测。四川盆地及其周缘五峰组—龙马溪组页岩气地质资源量和可采资源量分别为(17.50~33.19)×10¹² m³和(3.50~6.14)×10¹² m³,其中深层页岩气资源占比超过50%,主要分布在川东高陡构造带和川南低陡构造带;二叠系吴家坪组页岩气地质资源量和可采资源量分别为(8.7~24.6)×10¹² m³和(1.3~3.7)×10¹² m³,在川东开江—梁平、龙驹坝、建南及三星等地区具有勘探潜力;寒武系筇竹寺组页岩气地质资源量和可采资源量分别为(5.69~12.71)×10¹² m³和(0.89~1.06)×10¹² m³,其有利区主要分布在川西南井研—犍为—威远—资阳、川北南江及中扬子宜昌等地区;震旦系陡山沱组、蓟县系洪水庄组和青白口系下马岭组等海相古老层系具有一定的页岩气资源潜力,是潜在的页岩气资源接续,陡山沱组页岩气有利区主要分布在湘鄂西和渝东南地区,洪水庄组页岩气有利区主要分布在河北承德—宽城一带,下马岭组页岩气有利区主要分布在河北涿州—北京房山—门头沟—昌平一带和兰旗营子一带。基于此,进一步对海相页岩气未来勘探方向提出3点建议：一是聚焦深层—超深层、常压页岩气,走向新区新层系,拓宽页岩气勘探领域;二是深化深层—超深层、完善常压及丰富新区新层系页岩气勘探理论;三是着眼深层—超深层页岩气钻完井和开采技术与配套装备改进与创新,降低常压页岩气单井钻采成本。     

中国非常规天然气资源基础与开发技术

中国非常规天然气资源丰富,合理有效地开发可为中国经济的可持续发展提供能源保障。致密砂岩气藏远景资源量超过12×1012 m3,已经实现规模开发;煤层气勘探在高阶煤中取得突破;页岩气研究刚刚起步,四川盆地、塔里木盆地、鄂尔多斯盆地等具有良好的页岩气成藏和开发条件;在中国南海多处发现天然气水合物存在的证据。但是,由于非常规天然气地质条件具有复杂性和特殊性,现有的部分勘探开发技术适用性差、不够成熟,加之低渗透储层单井产量低等因素,严重制约了非常规天然气开发利用的步伐。因此应加强以下工作：研发不同类型致密砂岩气藏的开发技术;优选煤层气有利目标区及扩大勘探开发规模;研发适合高阶煤层气田的高效勘探开发关键技术;调查页岩气资源分布并查明成藏主控因素;开展天然气水合物资源评价。     

中国页岩气勘探开发进展与发展前景

全球掀起了轰轰烈烈的"页岩气绿色革命",北美以外地区有20余个国家在进行页岩气前期评价和勘探开发先导试验,页岩气资源成为潜力较大、较重要的天然气开发目标。中国发育海相、海陆过渡相—陆相煤系和湖相3类富含有机质页岩,都具备页岩气形成与富集条件,页岩气资源丰富。中国在页岩气资源潜力评价和勘探开发先导性试验上取得了重要进展,正在寻求实现页岩气资源有效开发。本文系统总结了中国页岩气勘探开发实践,分析了中国页岩气资源前景,指出中国页岩气资源丰富。目前已在中国多处发现了页岩气资源,发展前景良好。与北美相比,中国页岩气形成与发展具明显的特殊性,许多地质与开发难题亟待解决。随着页岩气地质评价与开发理论创新及相关关键技术突破、经济条件改善和国家政策支持,未来中国页岩气资源发展前景广阔,有望改变中国天然气发展乃至整个能源发展格局。     

中国深层页岩气资源前景和勘探潜力

为了讨论页岩气产业的发展方向,从页岩气成藏地质条件、资源分布、勘探前景等方面探讨和评价了中国深层页岩气的资源前景和勘探潜力。研究结果表明:①自中元古代以来,不同类型的潜质页岩发育于纵向16套层系之中,它们均有形成深层页岩气的地质基础条件,形成了南方以下古生界海相为主、北方以中新生界陆相为主且受盆地类型(东中西部差异)约束、晚古生代海陆过渡相南北方均有发育的页岩气分布格局;②扬子、华北及塔里木板块均有形成深层页岩气的基础地质条件,但类型特点及分布各有差异,具有南北分区、东西分带的特点;③采用限定条件下的深度趋势分析法,预测我国埋深介于4 500～6 000 m的页岩气地质资源量和可采资源量(P_(50))分别为61.10×10~(12) m~3和11.07×10~(12) m~3,埋深介于3 000～6 000 m的页岩气地质资源量和可采资源量分别为115.72×10~(12) m~3和20.93×10~(12) m~3,其中规模性的深层页岩气资源量主要分布在四川盆地及其周缘地区,是深层页岩气勘探重要的现实领域,其次是鄂尔多斯、塔里木、准噶尔、渤海湾及松辽等大中型盆地及其周缘地区,在平面上分别形成了上扬子、西北、华北及东北等深层页岩气资源分布中心;④在现今含油气盆地中,深层页岩气主要分布在沉降—沉积中心方向,除了早古生代海相页岩之外,晚古生代海陆过渡相和中新生代陆相(含中小型盆地)页岩也是深层页岩气资源分布的有利指向,在中新生代陆相盆地中,不同构造部位下伏的上古生界也有望成为深层页岩气勘探研究的重要领域。结论认为,我国深层页岩气资源丰富、类型多样、分布广泛,具有良好的资源前景和重大的勘探意义,是我国页岩气产业发展的基本方向。     

中国陆相盆地页岩油研究及勘探开发进展

北美页岩油气的成功勘探带给全世界新的油气勘探思路。中国陆相盆地的页岩油资源非常丰富,但中国陆相盆地特殊复杂的地质与工程条件也给中国的勘探家们带来了诸多难题。近年来页岩油的概念内涵饱受争议,中国陆相页岩油的形成条件、赋存形式、成藏机理、资源潜力与有利发育区等内容成为研究热点,中国陆相湖盆发育淡水、咸水环境2类优质烃源岩,经研究表明,淡水、咸水环境均可发育高TOC页岩。微米-纳米级孔隙是页岩油重要的储集空间,主要包括晶间孔、有机质孔、层理缝、微裂缝等,纹层状岩相是页岩油勘探的有利岩相已成为共识,页岩油丰富的资源量引起了国内各大石油企业的关注,页岩油相关的勘探开发工作也先后开展,并取得了很大进展。目前,中国页岩油勘探开发仍存在众多问题,页岩油概念混乱、地质条件复杂、工程手段有限等一系列问题亟待解决。总体来看,页岩油革命即将到来。     

渤海湾盆地辽河坳陷天然气地质条件、资源潜力及勘探方向

辽河坳陷已进入高勘探程度阶段,近年来几乎没有上报天然气探明储量。辽河坳陷还有多少剩余常规天然气资源？是否具备致密气、页岩气形成条件,其资源前景如何？这是勘探家十分关心的科学问题。以往的资源评价成果不能给出令人信服的结论。从天然气成藏静态要素—气源岩条件、储集条件和盖层条件入手,阐述了辽河坳陷具备形成致密气、页岩气的地质条件,应用稳定碳同位素等技术手段进行气源分析,揭示了天然气成藏主控因素,建立了辽河坳陷常规及致密气、页岩气成藏模式。在此基础上开展了新一轮天然气资源评价。评价结果认为辽河坳陷不仅还有2 000×10⁸m³ 剩余常规天然气资源,还有约5 000×10⁸m³非常规天然气资源有待发现。指出了榆树台—盖州滩、兴隆台、大平房—葵花岛构造带是常规天然气勘探有利区带,深层潜山、火山岩是主要勘探目标,西部凹陷南段洼陷带及东部凸起是致密气、页岩气勘探有利区。     

页岩气新矿种的确立依据及其意义

我国页岩气资源潜力大,所开展的研究及勘查发现已经引起了国内外的极大关注。2011年12月,国务院批准页岩气为新发现矿种,至此,我国的独立矿种增加到172种。以我国第一口页岩气资源战略调查井--渝页1井及全国页岩气资源调查现状为基础,在探讨我国页岩气资源条件及勘查开发前景的基础上,就确立页岩气为新的矿种,以及其勘探开发意义和经济价值等进行了分析。结果表明：①中国陆上页岩气地质资源潜力和可采资源潜力分别为134.42×10¹² m³、25.08×10¹² m³（不含青藏区）;②全国可优选出页岩气有利区共计180个;③中国页岩气分布面积广、发育层系多;④到2015年,中国页岩气探明可采储量约2 000×10⁸ m³,年产量将达65×10⁸ m³,页岩气勘探开发初见成效;⑤到 2020年,中国页岩气探明可采储量约2×10¹² m³,年产量将达800×10⁸ m³,页岩气勘查开发初具规模;⑥页岩气储量、产量的增长将主要来自四川、重庆、贵州、湖北、湖南、陕西、新疆等省（区、市）的四川盆地、渝东鄂西地区、黔湘地区、鄂尔多斯盆地、塔里木盆地等。确立页岩气的独立矿种地位,对油气和非油气企业,特别是资金实力雄厚的非油气企业从事页岩气勘查开发提供了相同的条件,对放开市场,引入竞争,科技攻关,促进勘查开发,提高清洁能源保障能力等都具有重要意义：有利于放开页岩气矿业权市场、有利于促进油气勘查理论创新和技术进步、有利于推动油气资源管理制定创新、有利于增加清洁能源供给量。     

四川盆地海相页岩气富集条件及勘探开发有利区

历经十余年探索实践,四川盆地海相页岩气勘探取得了一系列进展,锁定五峰组—龙马溪组为最有利产层,提出了一批页岩气富集高产理论,形成了集地质评价、开发优化、优快钻井、体积压裂、工厂化作业、清洁开发等为一体的勘探开发技术,探明了万亿立方米级储量的页岩气大气田。时值中国页岩气勘探发展的重要节点,回顾四川盆地海相页岩气勘探开发历程、梳理五峰组—龙马溪组页岩气在地质条件与富集规律上的成果认识、展望四川盆地海相页岩气勘探的重点接替领域,对推进盆地海相页岩气的勘探开发有积极意义。(1)四川盆地海相页岩气勘探开发经历了4个阶段：评层选区找目标阶段;浅层至中—深层先导试验阶段;浅层至中—深层示范区建设阶段;浅层至中—深层上产、深层评价、常压页岩气评价、立体开发评价、超深层和新层系探索阶段。(2)四川盆地五峰组—龙马溪组的沉积条件优越,深水陆棚相高有机质含量页岩呈连续稳定分布;页岩气主要赋存在有机孔隙中,页岩储层在纵向上集中发育,连续厚度大;川南地区和川东南涪陵区块的构造相对简单,气源持续补给、远离古/今剥蚀区和大型断裂逸散区是页岩气富集保存的有利区;目前,五峰组—龙马溪组的页岩气资源量为33.19×10<...     

中国页岩气勘探评价若干问题评述

页岩油气开采被认为是自石油发现以来最重要的能源开发，是过去半个世纪以来油气工业界在油气地质与工程方面所取得的最激动人心的技术成就。页岩油气的商业开采带来了一场世界性的革命，并已迅速波及国内，形成一股全民热潮。然而，无论从哪个角度来分析，要取得北美地区页岩气的成功都还有很长的艰难道路要走。自2009年开始页岩气钻探以来，中石油、中石化和壳牌中国在四川盆地下古生界海相页岩气勘探方面取得了重要进展，中国也由此成为除北美地区之外唯一一个接入管网开始页岩气商业生产的国家。尽管目前国内的页岩气产量对整个天然气生产的贡献尚微不足道，但这毕竟是一个良好的开端。通过对国内近年来页岩气勘探现状的分析，以及对页岩气热潮的冷静思考，揭示了目前页岩气勘探与评价认识中存在的种种问题，指出在陆相页岩气和南方构造复杂区海相页岩气的勘探方面，以及在页岩气资源的评价认识与发展规划的制定方面，需要做更潜心、认真的研究与科学思考，既要重视页岩气发展的机遇，更要防范页岩气开采中的巨大风险。     

我国富含有机质泥页岩发育特点与页岩气战略选区

我国页岩气勘探才刚刚起步,目前研究主要集中在页岩气成藏条件和有利区评价方面。页岩气有利区优选还处于富含有机质泥页岩优选阶段,优选出的主要是页岩气发育远景区。受复杂地质背景和多阶段演化过程的影响,我国含油气盆地类型多、盆地结构复杂,盆地的不同演化规律直接控制着富含有机质泥页岩的发育与分布。为此,依据形成环境将富含有机质泥页岩划分为海相厚层富含有机质泥页岩、海陆交互相及陆相煤系地层富含有机质泥页岩、湖相富含有机质泥页岩这3种类型,并分别探讨了其页岩气勘探开发前景。结论认为：①海相厚层富含有机质页岩是我国近期页岩气勘探的首选;②海陆交互相及陆相煤系地层富含有机质泥页岩单层厚度较薄,但与致密砂岩气和煤层气有共生条件,发展页岩气与致密砂岩气等多类型天然气资源多层合采技术具有十分现实的意义;③湖相富含有机质泥页岩成岩程度普遍不高,需要进一步优选岩石强度较大、具备裸眼完井条件的层位进行勘探开发。