中国页岩气勘探开发理论认识与实践

基于四川盆地上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组富有机质页岩分布规律、优质页岩表观特征、页岩储集层微观特征、保存条件与页岩气富集、可压裂性等方面的分析,对中国页岩气勘探开发理论认识进行总结,并对未来中国页岩气勘探开发提出针对性建议。四川盆地五峰组—龙马溪组页岩气重要的地质认识可总结为以下几个方面:沉积环境和沉积过程控制了富有机质页岩分布;"甜点段"优质页岩具备高有机碳含量、高脆性、高孔隙度、高含气性的特征;有机质孔隙是页岩气富集的重要储集空间;保存条件是复杂构造区页岩气地质评价的关键因素;页岩气属"人工气藏",可压裂性评价是获得高产的核心;纳米级储集空间与赋存状态决定了页岩气具有特殊的渗流特征。对中国页岩气产业的发展建议:(1)加大基础研究,实现页岩气地质理论体系的新突破;(2)强化勘探实践,形成多层系全方位新发现;(3)研究开发生产规律,建立页岩气开发新模式;(4)创新思维,攻关新技术;(5)探索管理创新,形成页岩气发展新机制。     

页岩气勘探开发基本特征与程序

近几年来,页岩气在国内备受重视,但由于不熟悉或遵循页岩气勘探开发特征与程序,致使目前一些地区的页岩气开采工作未达到预期效果。为此,通过对页岩气勘探开发基本特征的梳理,讨论了页岩气勘探开发各阶段所需完成的目标和任务,以及在各决策点需解决的关键问题,以期降低勘探决策风险,提高成功率。研究结果认为：①页岩气藏特征与常规气藏存在着明显的差异,其勘探开发方式也迥异,前者具有投资大、风险高、投资回报期长等特点;②页岩气勘探开发工作是一个循序渐进的过程,为降低投资风险,必须严格遵循勘探开发的基本程序;③一个完整的页岩气勘探开发程序可以大致划分为选区评价、勘探评价、先导试验和开发生产等4个阶段,每个阶段都有其特定的目标与任务,勘探开发步骤可以加快,但程序不可逾越;④大批量的水平井钻井及大规模的压裂增产改造,导致页岩气开采成本极高,如何降本增效成为页岩气产业可持续稳步发展的关键;⑤为降低页岩气开采巨大的投资风险,需要在不同的勘探开发阶段进行多期次的投资决策;⑥采用“滚动开发”的模式,可以有效地控制页岩气开发的成本和风险,实现页岩气资源的规模效益开发。     

世界页岩气勘探开发现状

非常规油气包括页岩气、煤层气、致密砂岩气、水溶性天然气、天然气水合物、稠油、油砂及油页岩等。而致密砂岩气、页岩气等非常规气藏储量巨大,分布广泛,发展前景广阔,已经成为现今世界各国勘探开发的重点。我国的非常规油气资源勘探尚处于起步阶段,但由于国家的高度重视,在国内已掀起了页岩气勘探开发的热潮,本文将介绍世界页岩气的勘探开发现状。     

美国页岩气勘探开发最新进展

页岩气储层的基质渗透率非常低,并且存在次生矿物填充的簇状“天然”裂缝。页岩气藏储量包括基质吸附的天然气量和裂缝、孔隙中储存的自由气量。美国的页岩气作为一个全球规模的能源安全源和长期供气源,其水平井钻井技术和低黏度水力压裂技术开启了原来被认为是没有商业价值的页岩气这个巨大的储备资源宝库。为此,从ALL咨询公司整理的报告以及SPE网站公布的论文入手,对比并评估了煤层气、常规天然气和页岩气储层的关键参数,阐述了美国页岩气的最新勘探开发状况,对主要页岩气藏的重要参数进行了归纳分析,重点对推动页岩气开发的水平井钻井技术和水力压裂技术进行了剖析,以期达到对我国的页岩气勘探开发提供借鉴的目的。     

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。     

涪陵页岩气勘探开发重大突破与启示

中国海相页岩气分布领域广,资源丰富,但与北美相比,具有页岩时代老、热演化程度高的特点;同时由于经历多期次的构造改造,具有保存条件和埋深差异大的特殊性。针对这些特点和特殊性,提出了生烃条件、储集条件和保存条件为核心的页岩气“三元富集”理论。以此为指导,中国石化集团公司的页岩气勘探向四川盆地及其近缘聚焦,确定川东南地区下志留统是首选的页岩气勘探突破领域。建立了海相页岩气区带和目标评价方法,优选涪陵焦石坝构造为页岩气突破目标,2012年部署钻探焦页1井,一举发现了中国首个大型页岩气田--焦石坝龙马溪组海相页岩气田。同时,借鉴、集成和研发关键技术,形成了中、浅层海相页岩气钻井技术和大井段分段压裂的海相页岩储层改造技术。在勘探开发一体化的工作思路指导下,通过精细高效的组织管理实现焦石坝大型页岩气田的快速高效开发。     

涪陵页岩气田的发现与勘探认识

中国石化勘探分公司以南方复杂构造区高演化海相页岩气"二元富集"理论认识为指导,于2012年11月28日发现了中国首个商业性开发、目前探明储量规模最大、平均测试产量最高的页岩气田——涪陵页岩气田,至2015年底气田累计探明储量3805.98×10~8m~3,已完成一期50×10~8m~3年产能建设目标。气田具有源储一体、大面积层状分布、整体含气的特征,是典型的自生自储式页岩气田;属于中深层、高压、优质天然气藏;发育深水陆棚优质页岩、具有良好的顶底板条件、后期构造改造较弱是其富集高产的主控因素。在涪陵页岩气田发现的基础上,结合近年来四川盆地及周缘的勘探实践,进一步分析了南方复杂构造区页岩气富集主控因素,强调了保存条件是影响页岩气富集高产的关键,认为:1盆外地区构造抬升时间、向斜宽度、埋深和断裂是评价页岩气层保存条件的主要参数;2盆缘则需重点评价控盆断裂对页岩气层的影响;3盆内断裂的性质、规模以及高角度裂缝的发育特征是页岩气保存条件评价的关键。涪陵页岩气田的发现对于中国南方复杂构造区页岩气勘探具有以下启示:1页岩气勘探需遵从油气形成的基本规律;2中国南方页岩气具有多个勘探方向,埋深大于4500m的深层、盆外常压区、陆相页岩气是急需探索和攻关的领域;3重视基础、创新思路、发展关键技术是页岩气勘探突破的关键。     

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。     

延安地区陆相页岩气勘探开发关键技术

陆相页岩气是我国页岩气资源的重要组成部分,具有良好的发展前景。针对陆相页岩气面临的一系列技术难题,开展了理论研究与关键技术攻关。研究结果表明：1)陆相页岩有机碳含量高,有机质类型为Ⅱ₂型、Ⅲ型干酪根,生气能力强,低成熟条件下仍然能够大量生气,具有“源储保”三元富集特征;2)通过核磁测井、等温吸附-声波联测和岩石力学实验等方法,建立了陆相页岩储集性、含气性及可压性等“三品质”测井综合评价技术,气层判识率达到94%;3)研发了页岩气水平井全井筒防塌、防漏钻井技术,以及适合于陆相页岩的水基钻井液技术、一次上返固井技术等,形成了页岩气高效低成本钻完井技术,钻井成本降低24.3%;4)针对陆相页岩塑性强、水力压裂效果差的问题,创建了CO₂混合压裂技术,云页平5井试气产量达到6×10⁴ m³/d; 5)构建了陆相页岩气表观渗透率计算方法和产能预测模型,符合率达到85%以上。关键技术应用后,共部署实施页岩气水平井5口,平均单井产量是原来的3倍,取得了显著效果。     

我国页岩气勘探开发实现重大突破

正3月24日,中国石化董事长傅成玉在香港宣布:中国石化在重庆市涪陵区焦石镇发现国内首个整装页岩气田,并提前投入商业生产,日产气200×104m3,明年将建成50×108m3产能。这是中国首次成功大规模商业开发页岩气。页岩气是一种蕴藏广泛的非常规天然气,以吸附或游离状态存在于数千米以下的页岩层中,是世界公认的清洁、高效新能源。受技术条件限制,页岩气的大规模商业开发一直以来都是世界     

我国页岩气勘探开发实现重大突破

正3月24日,中国石化董事长傅成玉在香港宣布:中国石化在重庆市涪陵区焦石镇发现国内首个整装页岩气田,并提前投入商业生产,日产气200×104m3,明年将建成50×108m3产能。这是中国首次成功大规模商业开发页岩气。页岩气是世界公认的清洁、高效新能源。受技术条件限制,页岩气的大规模商业开发一直以来都是世界级难题。美国是目前页岩气开发最成功的国家,页岩气不仅使其在短时间内实现了天然气自给自足,而且对全球能源结构转型和地缘政治格局产生了重大影响。我国页岩气资源潜力巨大,在常规能源可开采量逐年递减的情况下,实现页岩气的大规模商业开发有利于缓解国内天然气缺口带来的压力,保障国家能源安全,改善能源供给结构。     

中国加快页岩气勘探开发迫在眉睫

<正>页岩气在非常规天然气中的异军突起已成为全球油气资源勘探开发的新亮点,并逐步向全方位的变革演进,世界主要资源国都加大了对页岩气的勘探开发力度。加快开发页岩气对中国具有战略性意义,页岩气一旦实现规模化开采,不仅可能改变我国能源供应格局,而且将有助于提高我国能源对外谈判的话语权和影响力,同时可以拉动国内钢铁、化工、水泥、工程建设、装备制造等相关领域和行业的发展。     

页岩气勘探开发的发展与新技术探讨

调研了国内外页岩气开发现状,美国页岩气产量已占到了全美天然气产量的12％,而我国页岩气储量丰富,但开发才刚刚起步.总结、探讨了页岩气开发的关键技术,包括地质储量评估技术、射孔优化技术、压裂增产技术、水平井增产技术、超临界CO2开发页岩气技术、欠平衡钻井开发页岩气等新技术.针对水压裂增产技术易伤害储层、经济成本高等问题,探讨了超临界CO2开发页岩气技术.该技术喷射破岩效率高、门限压力低,能有效减少井下复杂问题的出现,提高钻井速度,缩短建井周期;不含固相颗粒,不会堵塞孔隙吼道,不会导致储层中粘土膨胀,从根本上避免了水锁效应、岩石润湿性反转等危害的发生,钻井过程中,有效保护储层不受损害,提高油气井单井产量和采收率.针对页岩气井上部井漏、钻速慢的问题,提出了采用气体钻井、充气钻井等欠平衡钻井技术来提速治漏,以加快页岩气井开发进程,并开展了现场试验,取得了良好的效果.     

四川盆地页岩气藏勘探开发与技术探讨

四川盆地暗色页岩分布广、层系多,页岩气资源丰富、利用价值很高。页岩气藏勘探技术属于世界级难题,技术创新潜力也很大。地质理论认识不断深化,促使页岩气资源调查全面展开。为此,提出页岩气藏勘探是世界范围内新兴的边缘专业学科领域,勘探的原则在于将地质理论认识与四川盆地的具体地质状况结合起来,发挥有针对性的指导作用。钻井、开采工程技术在于提高自主创新和集成创新的针对性和实用性,强化基础研究,提高科研项目级别。钻井、开采工程技术述评及提示,有助于扩大技术攻关的新思路。勘探原则和勘探技术选向超前探讨,对于川南、川西南地区页岩气藏勘探示范工程项目启动有着重要的现实意义。     

世界页岩气资源勘探开发现状与展望

当前国际能源供需矛盾突出,能源安全日益成为各国关注的焦点,页岩气资源勘探开发备受世界瞩目.页岩气主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中.是以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气聚集,页岩气储层孔隙度一般为4%～5%,渗透率小于1×10-3μm2,世界页岩气储量为456.24×1012m3,主要分布在北美、中亚、中国、拉美、中东、北非和前苏联.页岩气勘探方法有地质法、地球物理法、地球化学勘探法、钻井法,页岩气开发技术主要是水平井、压裂技术.世界页岩气勘探开发方兴未艾.     

地球物理勘探技术在页岩气开发中的应用

页岩气工业化生产成为我国一项战略工程,能够有效弥补我国石油天然气资源的相对不足的短板,在一定程度上补充资源供给,对于我国能源结构的改善也有重要的意义。     

地球物理技术在页岩气勘探开发中的应用

本文基于四川盆地的时间情况,分析了地球物理技术在页岩勘探开发中的应用     

中国页岩气资源勘探开发挑战初论

鉴于地质条件与国情的明显差异,中国能否成功复制美国的“页岩气革命”成为时下关注的焦点。为此,分析了中国页岩气资源勘探开发拥有的良好机遇以及面临的严峻挑战。其中,机遇包括：①中国能源结构亟待改善,天然气需求量在未来5年的能源消费结构中的比例将增长1倍;②能源需求量持续攀升,到2020年中国天然气年均消费量仍将以19%的复合年增长率递增;③页岩气资源丰富,预测中国页岩气地质资源量为57×10¹²～244×10¹²m³,技术可采资源量为10.3×10¹²～47×10¹²m³;④已初步形成了页岩气勘探开发技术。挑战包括：①独特的页岩气形成与富集地质条件差异;②资源前景与核心区尚不完全落实;③勘探开发核心技术尚不掌握;④勘探开发成本偏高;⑤环境保护问题;⑥尽管中国已将页岩气定义为一个新的矿种,但就其根源和本质,页岩气还是油气资源中的一种类型,只不过与其他油气资源相比具有其独特性而已,因此非油气企业贸然从事页岩气勘探开发将会面临诸多挑战;⑦自页岩气被设立为新矿种起,政府管理工作的挑战就产生了。结论认为：中国页岩气勘探开发正处在起步阶段,有诸多基础工作尚未深入开展,仍有系列严峻挑战需要应对。既不能因噎而废食,也需做好扎实工作。     

对我国页岩气勘探开发的思考

通过对美国页岩气资源勘探开发现状的总结,页岩气开发的一些思考。认为我国页岩气资源虽然很丰富,原因制约着我国页岩气资源勘探开发的发展。分析了页岩气成藏条件及富集特点。提出了关于我国但资源品位低,技术含量高,投资规模大等各方面的     

页岩气资源勘探开发历史及现状

在化石能源为世界主体能源,全球进入难动用储量开发时代的背景下,页岩气的成功开发对于北美的能源供给有着举足轻重的影响,美国的天然气供给实现了自给自足,并在世界范围内掀起了天然气革命。页岩气是21世纪的巨大资源,具有储量丰富、清洁廉价和能够长期供给的优点。但在中国乃至世界范围内,针对其进行的勘探和开发工作并不足,对页岩气的利用也只是冰川一角。中国页岩气资源潜力巨大,如能成功开发,不仅可以缓解当前的油气资源短缺现状,甚至可以改变油气资源格局和能源结构,对国家能源安全和经济发展具有重要的意义。页岩气的经济开发是必须且亟需解决的问题;页岩气储量巨大,如能成功开发,其产量也将是巨大的,并会随着开发的进行逐年大幅增长;中国页岩气资源丰富,政策支持良好,勘探开发前景广阔,但同时存在着地质条件复杂、关键技术难突破的问题,需在借鉴北美成功经验的同时,结合中国页岩储集层实际,开创出独具中国特色的页岩气勘探开发之路。