北美页岩油气低成本钻完井技术及建议

为了适应低油价环境,提高页岩油气开发效益,北美页岩油气生产商采取了一系列措施来降低作业成本,增加单井产量,取得了较好的经济效益。介绍了北美页岩油气开发现状,分析了提高页岩油气开发经济效益所采用的低成本钻完井关键技术,包括高效率可移动钻机、井工厂优化设计、钻井优化设计、完井优化设计、压裂液回收利用和一体化化设计与管理优化等,结合国内页岩油气开发现状和工程技术难题,提出了低成本钻完井技术攻关建议。围绕这些关键技术进行研究,尽快形成适应于我国的页岩油气低成本钻完井技术,对于经济高效开发页岩油气具有重要意义。     

页岩油气水平井压裂技术进展与展望

通过对"十三五"以来国外页岩油气储集层水平井压裂技术进展的系统总结,阐述了水平井压裂技术在页岩油气储集层多层叠置立体开发、小井距密井网布井、水平井重复压裂、施工参数优化与降低成本方面的新特征;结合中国页岩油气水平井压裂技术需求,论述了水平井压裂技术在多裂缝扩展模拟、水平井压裂设计、电驱压裂装备、可溶化系列工具、低成本入井材料与工厂化作业方面的新进展。在此基础上,结合非常规页岩油气"十四五"规划对水平井压裂改造技术的需求分析,提出了7个方面的发展建议:(1)强化地质工程一体化联合研究;(2)深化页岩储集层改造基础理论及优化设计技术研究;(3)完善大功率电驱压裂装备;(4)研发长井段水平井压裂工具及配套作业装备;(5)加强水平井柔性开窗侧钻剩余油挖潜技术攻关;(6)发展长井段水平井压裂后修井作业技术;(7)超前储备智能化压裂技术。     

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重复压裂技术是提高低产压裂井产量的有效途径之一。重复压裂新裂缝的重新定向，有利于在油气层中打开新的油气流通道，更大范围地沟通老裂缝未动用的油气层，大幅度地增加油气产量，进一步提高油气藏的开发效果，因此，重复压裂新裂缝的重新定向分析是具有相当难度和应用价值的核心问题，也是制约重复压裂优化设计的关键。文章系统地研究了重复压裂井中的应力大小和方向的变化，并在此基础上探讨了新缝重定向、重压造新缝机理、重复压裂的最佳时机、新缝延伸规律和缝长特征等问题。现场实践证明，该研究成果具有较强的理论依据和实用价值，为低渗透油气田后期开发的增产稳产提供了重要的技术措施。     

页岩气井重复压裂选井评价模型研究及应用

为解决页岩气井重复压裂选井问题,针对页岩气井储层断层发育、曲率及裂缝分布复杂等地质特征,引入了多孔弹性应力转向系数、单位压降产量与压力系数、气藏质量指数、归一化拟产量递减率等评价指标,建立了页岩气井适用性较强的重复压裂选井评价模型,并优选了重复压裂候选井。同时,明确了重复压裂工艺试验井挤注、主压阶段暂堵转向工艺技术思路,优化了重复压裂工艺设计参数。该模型应用于涪陵页岩气开发井重复压裂选井中,对优选的候选井进行重复压裂改造,投产初期日产量比原来提高了5～6倍,为涪陵页岩气田长期高效开发提供了技术参考和借鉴。     

重复压裂工艺实用性概述与分析

重复压裂技术是低渗透油气田开发中后期稳油控水的重要技术措施,是提高压裂井产量的有效途径之一,可有效提高低产压裂井的产量,能否成功的进行重复压裂具有重要的现实意义。综述了重复压裂裂缝的形成方式及压裂液和支撑剂的选用重点,并细致分析了重复压裂的选井选层原则,对从事重复压裂设计与施工的技术人员有着很强的实用性。     

美国典型页岩油气藏水平井压裂技术

页岩油气藏开发促进了北美石油经济的复苏,影响了国际油气供需。水平井分段压裂技术是推动页岩油气产量快速增长的主要手段。介绍了美国巴肯、鹰滩和巴奈特3个实现规模化生产的页岩油气藏水平井压裂技术及其应用,分析了水平井分段压裂优化设计影响因素。调研结果可为中国类似资源储层改造提供参考。     

页岩储集层水平井段内多簇压裂技术应用现状及认识

水平井段内多簇压裂技术能增加页岩储集层压裂裂缝复杂程度,提高簇间动用率,是有效改造页岩储集层的核心技术。对北美页岩气区块和中国四川盆地南部页岩气区块水平井段内多簇压裂技术的应用现状进行分析,并结合技术原理提出了几点认识：段内多簇压裂应与井间距合理匹配,并配套采用暂堵转向技术和限流射孔技术,增大射孔簇簇效率,促进裂缝均匀扩展,提高段内多簇压裂改造效果;北美页岩气区块采用段内多簇压裂技术增产,实现了页岩储集层高效开采,川南页岩气区块水平井段内多簇压裂技术起步较晚,目前在300~400 m井间距下主要开展了段内为6~8簇压裂现场试验;为了降低压裂成本、提高作业时效,长段多簇压裂将是实现效益开发的一个重要发展方向;但随着段内簇数不断增加,射孔技术、暂堵转向技术、射孔簇数与施工参数合理匹配等方面面临新挑战,亟需进一步研究,从而形成适合不同地区地质工程特征的段内多簇压裂技术。     

美国页岩油气井重复压裂提高采收率技术进展及启示

页岩油气井的重复压裂是近年美国页岩油气行业重点关注的技术之一,其在改善页岩油气井生产特征和增加单井EUR方面取得了不错的效果,但同时也面临技术适应性、经济性、不确定性等方面的挑战,目前研究热点及发展趋势是建立适合作业区的选井标准、可膨胀衬管技术、精确的产量预测模型、新型材料的压裂液和支撑剂,指出页岩油气开发需要持续技术创新,重复压裂作为重要的创新方向,虽尚不成熟,但发展前景良好,随时关注并适时开展相关研究,将会助力我国页岩油气开发。     

涪陵页岩气井“套中固套”机械封隔重复压裂技术

针对涪陵页岩气田采用暂堵转向重复压裂工艺时施工难度大、增产效果不理想的问题,在调研国外页岩气井重复压裂工艺的基础上,对比分析了暂堵转向重复压裂与机械封隔重复压裂技术的原理与特点,明确了机械封隔可完全封堵初次压裂射孔炮眼,精准控制重复压裂水力裂缝起裂,形成了“套中固套”机械封隔重复压裂技术。在涪陵页岩气田JYAHF井进行了“套中固套”机械封隔重复压裂技术试验,在内径为115.0 mm的井筒中下入?88.9 mm套管固井,建立全新封闭井筒,并针对不同剩余储量分布采用不同的重复压裂工艺。原井筒改造程度较高的井段,以挖潜老缝间剩余资源为目标;初次改造效果差的井段,需要恢复老缝导流能力。JYAHF井试验该技术后,可采储量增加0.36×108 m3,采收率提高4.8%。研究结果表明,“套中固套”机械封隔重复压裂技术增产效果明显,可为国内页岩气田长期高效开发提供技术支撑。      

中国陆相页岩油完井方式优选的思考与建议

中国页岩油资源以陆相为主，在形成机理、成藏条件、赋存特征等方面与北美海相页岩油存在较大差异，具有油层平面分布范围小、纵向层系多、单层厚度薄、应力分布复杂等特点，利用水平井体积压裂技术开发呈现出油层钻遇率低、钻井周期长、压裂效果差、工程成本高等一系列不适应性，页岩油规模有效开发面临重大挑战，探索一条适合中国陆相页岩油特点的规模有效开发技术路线至关重要。为此，创新提出陆相页岩油直井高效的开发模式，通过直井和大斜度井大井丛平台式钻井，结合直井限流等压裂技术，纵向实现油层改造全覆盖，横向构建层内复杂体积缝网，实现页岩油分层立体开发，大幅提高页岩油开发效果。提出以下建议：①加强页岩油非均质性精细表征、直井多级精细限流压裂、多井协同压裂设计软件、细分层系开发等基础研究和技术攻关；②选取页岩纵向跨距较大、最大单层油层厚度较薄、甜点区存在多套夹隔层遮挡、砂地比适中的页岩油层开展直井全覆盖开发模式现场试验。     

北美页岩油气长水平段水平井钻井实践与启示

在低油价压缩成本和提高油气单井产量的双重压力下，通过增加水平段长度已成为北美页岩油气公司降本增效的重要突破口。北美页岩油气生产商采取了一系列技术措施提高长水平段水平井钻井效率，降低了单位英尺作业成本，取得了较好的经济效益。通过调研北美页岩油气长水平段水平井钻井现状，分析了主要油气公司采用的关键钻井技术，包括井身结构优化设计、超大规格钻机、定向工具、钻井液、下套管技术等，结合我国页岩油气水平井钻井现状及技术需求，提出了长水平段水平井钻井技术发展建议，旨在为我国页岩油气增储上产、降本增效提供借鉴。     

非常规储层压裂改造技术进展及应用

水力压裂技术的进步极大地促进了以北美为代表的非常规油气资源的经济有效开发,成为其有效动用的关键技术。笔者总结国外非常规储层,特别是以致密气、页岩气、煤层气及致密油为代表的非常规资源压裂改造技术的发展历程,梳理了国外非常规资源储层压裂改造的主体技术。通过分析各种储层改造主体技术的优缺点及适用条件,结合国内储层特点,分析了各项主体技术在国内的适应性。并根据国内目前非常规储层改造的技术现状,明确了国内非常规储层改造技术的发展趋势和方向,指出了国内非常规储层技术应起引进吸收并自主创新的道路,指出了致密气、页岩气需攻关的关键技术。     

On the feasibility of re-stimulation of shale wells

As a result of advances in horizontal completions and multi-stage hydraulic fracturing, the U.S. has been able to economically develop several decades of worth of natural gas. However, a considerable concern has risen on the economic viability of shale gas development for reasons associated with the fast production declines as well as recent down-turns of natural gas prices besides rises in the costs of new technologies. Therefore, an economic analysis is required to investigate the profitability of the refracturing treatment of unconventional gas resources. Net present value of cash flows and internal rate of return are calculated for a range of gas prices considering 20 years of natural gas production from a typical unconventional shale gas reservoir. A systematic comparison is then accomplished for three scenarios: (1) re-fracturing versus no refracturing, (2) combination of re-fracturing and drilling new wells, and (3) time-dependent re-fracturing treatment. Further, this paper incorporates the cost of re-fracturing treatment, the cost of drilling a new horizontal well, the water treatment cost, as well as the current and future price of natural gas in the model. The findings of this work would help the future re-stimulation development plans of the emerging unconventional shale gas plays.     

中国陆相页岩油钻井技术发展现状与前景展望

自2008年美国率先在页岩油藏钻井领域取得突破后,中国各大能源企业以及相关部门展开了一系列关于页岩油藏的勘探开发工作。页岩油钻井存在大位移水平井造斜难、井壁不稳定、井眼轨迹控制精度要求高、地层可钻性差、机械钻速低等难点,亟待突破。通过文献调研,综述了中国已完钻陆相页岩油井分布情况、技术难点及中国陆相页岩油藏钻井技术现状。从实现页岩油商业化开发、国外先进技术、国内存在的技术难点及现阶段进展等方面展望了工厂化钻井技术于中国陆相页岩资源开发的重要意义。     

页岩油高效开发钻井完井关键技术及发展方向

近年来美国的页岩油产量急剧增长,页岩油钻井完井技术也呈现出一些新的特点和动向。为了给我国页岩油高效勘探开发提供参考和借鉴,分析了国内外页岩油的勘探开发现状,介绍了实现页岩油经济高效开发所采用的关键钻井完井技术,包括储层甜点评价与识别技术、长水平段水平井技术、高密度分段压裂技术、物探–地质–工程一体化技术和大数据分析与工程优化技术等,并结合页岩油经济高效开发面临的挑战及我国页岩油的勘探开发现状,提出了适应我国页岩油储层高效开发的钻井完井关键技术及发展方向,以指导我国页岩油的经济高效开发,保障国家能源安全。      

2021 年 4 期目录

北美海相页岩油采用长水平段水平井密切割体积压裂技术和“工厂化”施工技术等手段,已获得规模化商业开发,而国内陆相页岩油勘探开发起步晚,总体处于试验与示范阶段。为促进我国页岩油的勘探开发进程和页岩油开发技术的发展,总结分析了北美海相页岩油和国内陆相页岩油储层的基本特征、储层改造技术现状和特点,从中得到了诸多启示,从而针对国内陆相中高成熟度页岩油储层的特性,提出了强化基础与机理研究、进行多岩性偏塑性储层穿层压裂技术及复杂缝压裂技术攻关、研发多功能压裂液和压力敏感智能支撑剂、研究排采和CO₂注采技术及进行压–驱–采一体化攻关的建议,以期提高我国陆相中高成熟度页岩油的开发效果。      

页岩气勘探开发技术进展

通过对全球页岩气的资源量、分布状况、勘探开发技术研究现状的分析,指出页岩气的资源评价、储层评价、裂缝预测、储层改造、水平井钻采工艺等是当前国际页岩气勘探开发技术研究的热点。当前和未来国际页岩气研究将主要关注:页岩气成因机理研究、成藏机制探讨、有效页岩气层识别、页岩气产层压裂改造、水平井和多分支井等技术。我国页岩气研发总体还处在起步阶段,当前主要任务是进行资源量评价和有利目标区域优选,以及开展关键技术的试验先导性研究。我国今后需要进一步加强页岩气成藏机理和模式研究、加大对页岩气勘     

四川盆地威远页岩气藏高效开发关键技术

威远页岩气藏地质条件复杂,工程技术面临很大挑战,因此,通过地质和工程技术的相互融合,以“选好区、打准层、压好井、采好气”为核心,从地质评价及井位部署优化、水平井优快钻井及精准地质导向、水平井体积压裂、排采及动态分析等4个关键环节入手进行技术攻关,形成了适合威远页岩气藏勘探开发的6项关键技术,即页岩气高产区带评价与优选技术、复杂地表条件下一体化井位部署与优化、长水平段丛式水平井高效钻井完井技术、页岩甜点录井辅助地质导向技术、页岩气体积压裂技术、排采测试及气藏开发动态分析技术。6项关键技术在威远页岩气藏开发中得到推广应用并不断完善,开发效果不断提高,主力产层龙一₁1小层的钻遇率达到98%,钻井周期缩短至69.2 d,测试产量达到19.7×104 m3/d,单井最终可采储量增至10 482×104 m3。6项关键开发技术为威远页岩气藏的高效开发提供了技术支持,且技术的适应性不断增强。      

泌阳凹陷陆相页岩油地质综合评价技术及应用

介绍了对泌阳凹陷陆相页岩地质综合研究过程中,形成的岩石学分析、测井储层评价、录井储层评价、地震储层预测、资源评价、目标区优选评价、水平井优化设计及开发方案优化设计八项技术。明确了泌阳凹陷页岩储层的岩相类型、储集空间类型及发育特征、测录井响应特征、储层地震响应特征、裂缝分布特征及页岩油资源规模等。利用目标区优选评价技术结合测录井及地震储层预测评价结果,优选评价了泌阳凹陷页岩油勘探有利目标区,通过钻井证实了泌阳凹陷陆相页岩油的良好勘探潜力。利用开发方案优化设计技术初步设计了已取得勘探突破的5号页岩层的开发井网,为页岩油的后期开发提供了保障。