页岩气勘探开发的难点分析及技术对策探讨

随着世界范围内能源紧缺的加剧,页岩气成为了油气勘探的新方向,我国的页岩气资源丰富但地质条件较复杂,在页岩气的勘探开发上存在一定的难度。本文主要是从勘探开发的难点出发,探讨相关的应对技术,探索开发页岩气特种钻完井液技术,提升勘探开发效率。     

中国页岩气发展战略对策分析

随着美国在21世纪初实现了高效、经济、规模化的页岩气开发和生产,成功地带动了一场全球化的页岩气研究和勘探开发的热潮,中国也随之加入了这场"页岩气革命",在能源问题日益严重的今天,页岩气的勘探开发能够有效地改善我国的能源结构,进一步保障我国的能源安全。我国具有非常丰富的页岩气资源,目前,在页岩气资源的勘探开发中已经取得了一定的成果,但是仍旧面临着很多的挑战,严重制约其发展。本文阐述了在中国页岩气的基本特征和现阶段页岩气勘探开发的进展,针对页岩气发展面临的主要挑战进行了分析,提出了几条中国页岩气发展战略对策建议,以飨读者。     

中国页岩气的勘探与开发前景展望

在对中国页岩气资源的分布特点进行论述的基础上，探讨了我国当前页岩气的勘探与开发现状，与此同时对页岩气的开发前景进行了较为深入的分析与展望，提出了中国页岩气的开发路径。     

中国石化非常规油气资源潜力及勘探进展

中国石油化工集团有限公司(简称中国石化)矿权区内拥有较为丰富的非常规油气资源,煤层气可勘探面积为10.19万km2,煤层埋深小于2 000 m的煤层气地质资源量为11.02万亿m3。页岩气可供勘探面积为17.5万km2,初步估算页岩气地质资源量为15.9万亿m3。页岩油勘探面积为11.76万km2,具有较大的资源基础及潜力。中国石化自2004年开始关注非常规油气资源,先后启动了页岩油气、煤层气等非常规油气资源的研究和勘探工作。目前在泌阳凹陷页岩油勘探泌页HF-1水平井分段压裂后获日产油23.6 m3;元坝地区多口陆相钻井测试获得高产气流,建南地区建页HF-1井日产气12 300 m3;延川南区块煤层气已探明地质储量为106.47亿m3,多口井排采获工业气流,初步形成了中国石化非常规油气资源多类型、多阶段的勘探开发格局。     

美国Eagle Ford页岩气开发对我国页岩气勘探开发的启示

据估计,我国的页岩气可采储量高达20万亿～36万亿m3,虽然我国页岩气储量评估处于初级阶段,但仍然可以肯定我国是页岩气资源丰富的国家之一,如果都能开发,按当前的天然气年产量计算,可以开发200多年。目前国内外多家企业聚焦中国,逐鹿页岩气,页岩气有望成为我国常规能源替代品,页岩气的勘探开发必将对我国乃至世界能源格局产生重大影响。但是由于页岩气储层致密,渗透率低至纳达西级,若不采取特殊的增产措施难以实现商业开发。美国是目前唯一实现页岩气商业开采的国家,技术和商业模式都相当成熟,中海石油斥资10多亿美元收购了美国页岩气主产区Eagle Ford 33.3%的股份,该地区页岩气地质储量高达6 000亿m3,开发前景广阔。为提升我国页岩气总体水平,笔者率领技术专家深入考察了美国Eagle Ford页岩气项目,增进了对水平钻井与分段压裂等关键技术的了解,同时分析了相应扶持政策,对中国页岩气的勘探开发具有重要的参考价值。     

页岩气主要富集因素与核心区选择及评价

影响页岩气规模开发的因素很多,最核心的因素是首先要通过建立地质评价标准,选出页岩气核心区。核心区的确定关系到在页岩气勘探初期,是否能找准页岩气最富集的目标,选择最有利地区进行勘探,突破出气关,进而实现大规模经济开发。从页岩气成藏特征、页岩气富集因素分析入手,重点探讨我国富有机质页岩的丰度、成熟度、脆性矿物含量、含气性以及盖层等关键参数及其作用。借鉴北美页岩气勘探开发和研究成果,结合我国页岩气勘探开发和研究新进展,初步建立我国页岩气核心区地质评价标准,并优选出我国南方海相页岩气的核心区,指出四川盆地南部是我国最现实的页岩气开发区。     

辽宁省阜新市刘家区页岩气资源勘查开发浅析

阐述了阜新盆地阜新市刘家区的地质、构造情况。并结合国际、国内页岩气勘查开发现状,较详实的论述了页岩气的生、储、盖条件及成藏机理;以及勘查开发可行性工艺。特别是对非常规天然气的共生同采浅析和跨世纪能源（页岩气）的开发趋势及战略意义概述。充分阐明了页岩气爆炸式勘探开发是中国今后几十年里能源革命的必然。     

国土资源部发布页岩气报告 确保今年产量65亿m~3

<正>中国地质调查局发布《中国页岩气资源调查报告(2014)》。据悉,继重庆涪陵率先实现页岩气商业化开发之后,石油公司在四川南部、贵州北部等页岩气勘查开发示范区加快页岩气产能建设,有望形成多个页岩气商业化开发基地。《中国页岩气资源调查报告(2014)》显示,我国已经初步形成了适合我国地质条件的页岩气勘查开发技术体系,装备基本实现国产化,页岩气     

页岩气5-6月份部分项目进展汇总

正5月4日中国页岩气地质资源潜力为134万亿方5月4日消息,页岩气作为一种新兴的清洁能源,可开采资源量大,同常规天然气资源量相当。我国页岩气的地质资源潜力为134万亿立方米,居全球首位。2015年,我国页岩气产量产量44.71亿方,同比增长258.5%。源自:中国能源网5月23日川南页岩气勘查开发试验区启建5月23日消息,国土资源部、四川省政府、中石油集团、中石化集团等在成都共同议定《川南页岩气勘查开发试验区建设总体方案》,标志着川南页岩气勘查开发试验区建设正式启动。     

中国南方页岩气勘探评价的几点思考

中国南方广泛发育下寒武统、下志留统、上二叠统三套海相区域性富有机质泥页岩,同时在四川盆地、江汉盆地和苏北盆地发育陆相富有机质泥页岩,具备形成页岩气的地质条件。但是,与美国页岩气相比,南方海相页岩气具有多期构造运动叠加改造、热演化程度高、保存条件复杂的特点,而陆相泥页岩有机碳含量、孔隙度相对较低,因此南方页岩气勘探面临诸多挑战,不能盲目乐观。笔者等对比研究认为,四川盆地海相、陆相是实现页岩气规模勘探开发的现实领域,江汉盆地、苏北盆地陆相可作为南方页岩气勘探的后备领域。     

中国页岩气资源潜力及其在天然气 未来发展中的地位

中国页岩气勘探已在四川、鄂尔多斯等盆地及重庆、云南、贵州、湖南等地区获得发现,证实具有良好资源前景。依据最新资料,落实了稳定区面积、集中段厚度、可采资源丰度、含气量等资源评价关键参数,采用3种方法预测了我国页岩气可采资源量及分布。借鉴美国典型页岩气区发展经验,采用多种方法预测了我国页岩气未来达到的产量规模和发展路线图,明确提出了页岩气在我国未来天然气发展中的地位和作用。     

Mixed integer simulation optimization for optimal hydraulic fracturing and production of shale gas fields

Optimal development of shale gas fields involves designing a most productive fracturing network for hydraulic stimulation processes and operating wells appropriately throughout the production time. A hydraulic fracturing network design—determining well placement, number of fracturing stages, and fracture lengths—is defined by specifying a set of integer ordered blocks to drill wells and create fractures in a discrete shale gas reservoir model. The well control variables such as bottom hole pressures or production rates for well operations are real valued. Shale gas development problems, therefore, can be mathematically formulated with mixed-integer optimization models. A shale gas reservoir simulator is used to evaluate the production performance for a hydraulic fracturing and well control plan. To find the optimal fracturing design and well operation is challenging because the problem is a mixed integer optimization problem and entails computationally expensive reservoir simulation. A dynamic simplex interpolation-based alternate subspace (DSIAS) search method is applied for mixed integer optimization problems associated with shale gas development projects. The optimization performance is demonstrated with the example case of the development of the Barnett Shale field. The optimization results of DSIAS are compared with those of a pattern search algorithm.     

我国致密砂岩气和页岩气的发展前景和战略意义

根据资源、技术和现状全面分析了我国致密气和页岩气发展的关键因素。从资源品质、类型和政策等出发,提出我国致密气和页岩气发展路线和三步走的发展前景。系统论述了我国致密气和页岩气发展对于改善能源结构和保障国家能源安全具有重要战略意义。     

济阳坳陷渤南洼陷页岩油气形成条件研究

通过大量地震、钻井、测井、矿物、地球化学、物性资料分析,认为济阳坳陷渤南洼陷古近系沙一段、沙三下和沙四上亚段页岩分布面积广,有机质丰度高,有机质类型以Ⅰ—Ⅱ型为主,有机质成熟度分布范围宽,具备形成大量页岩油气的物质基础,三套泥页岩全岩矿物组成中粘土矿物含量低,脆性矿物含量高,以碳酸盐含量为主,利于页岩油气的开采。页岩中压力系数高,各类微孔隙、微裂缝发育,从而容易形成网状的油气储存体系,利于页岩油气的保存。含油、水饱和度分析资料显示,渤南洼陷沙三下亚段12上—13上层组页岩中具有较高的单位岩石含油气量,是页岩油气勘探的有利层段,其中的纹层状泥质灰岩是最有利的岩石类型,具有较好的页岩油气勘探前景。     

中美页岩气成藏条件、分布特征差异研究与启示

美国页岩气大多为海相热成因型,产气页岩主要分布在前陆和克拉通盆地的泥盆—石炭系,埋藏深度一般为1 500～3 500 m。我国页岩分为海相、海陆过渡相与煤系、湖相三类,其中海相页岩主要发育在坳拉槽和克拉通盆地的下古生界,富有机质集中段分布稳定,热成熟度偏高,有较高的含气量,勘探前景最好;海陆过渡相与煤系页岩主要发育在大型坳陷和前陆盆地,层系以石炭系—侏罗系为主,没有明显的富有机质集中段,含气量差别较大,勘探潜力有待落实;湖相页岩主要发育在中、新生代陆相盆地,富有机质集中段厚度大,成熟度较高的凹陷中心区可能具有一定资源前景。预测我国页岩气勘探将经历较长的探索期,未来年产量可达500亿～600亿m3规模。     

Varying-scale shale gas flow: Discrete fracture networks (DFN) based numerical simulation

ABSTRACT

The development of unconventional gas reservoirs represents totally distinctive characteristics as compared with its conventional counterparts. The prevailing commercial strategy of stimulating fractures to connect the matrix to wellbores results in an even more complicated shale gas flow behavior, in which matrix flow is fairly coupled with fracture flow. Numerous works have been contributed to unveil the underground shale gas production mechanisms. And some impressive progresses have been made in describing the complex subterranean shale gas flow, such as the introduction of discrete fracture network (DFN) from National Energy Technology Laboratory (NETL). However, none of them captures the varying-scale nature of the in-place gas flow in shale sediments. In this work, we try to fill this gap. Following the concept of DFN, we set up mathematical models for shale gas flow in matrix and fracture networks, and also for their mass transfer in between without neglecting its varying-scale nature. In addition, we also investigate comprehensively the impact of various effects and phenomena occurred in pore spaces during production course, such as adsorption and desorption on rock surfaces, gas slippage and Knudsen diffusion, and diffusion in bulk kerogen, on the overall shale gas production using our new model for a specific shale gas reservoir case study.