国内外页岩油储层改造技术现状及发展建议

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...     

中国陆相页岩油类型、潜力及前景

近年来,中国石油对外依存度逐年攀升,国家能源安全形势日趋严峻,与此同时,北美"页岩革命"则如火如荼地进行。在此背景下,为拓宽中国油气勘探开发领域,寻找原油增储上产接替资源,对中国陆相页岩油的资源类型、潜力及发展前景进行了系统研究。分析认为,中国陆相页岩油具有四方面地质特征,并可按成熟度划分为中高成熟度和中低成熟度两大类型。两类陆相页岩油资源潜力均较大,中高成熟度页岩油地质资源量约为200×108t,中低成熟度页岩的原位转化远景技术可采石油资源量大。近年来,陆相页岩油勘探获得诸多进展,中高成熟页岩油方面,源储一体型、源储分异型、纯页岩型3种类型均有勘探发现;中低成熟度页岩油方面,正处于原位转化技术探索试验阶段。针对陆相页岩油未来发展,系统梳理了四大风险点,并结合中国国情及地质实际提出相应对策。综合研究认为,中国陆相页岩油有望实现工业化开发,并成为中国原油增储上产的重大接替领域。     

中国石化页岩油工程技术现状与发展展望

针对陆相页岩油储层特点及勘探开发需求,中国石化围绕陆相页岩油优快钻井完井技术、测井录井评价技术和储层改造技术等进行攻关研究,并完成了17口探井,有力支撑了济阳坳陷、泌阳凹陷和四川盆地等区域的陆相页岩油勘探开发评价,济阳坳陷页岩油勘探取得了重大突破.与国外页岩油工程技术相比,中国石化页岩油工程技术仍存在较大差距,为此,还...     

海外陆相页岩油地质特征与资源潜力

中国陆相页岩油资源丰富,历经十余年的基础研究、重点地区攻关和选区评价,在技术创新、工业化试验与试生产、规模性开发等方面均取得了显著进展,是未来油气勘探的接替领域。通过对全球典型陆相页岩油地质特征、资源潜力、开发现状进行系统调研和分析,为我国陆相页岩油地质评价和勘探开发部署提供参考。结果表明:(1)美国尤因塔盆地Uteland Butte段的有机质丰度高且具有超压的脆性钙质层和多孔白云岩层为有利区。(2)除美国外,全球101个页岩油盆地152个页岩油层系中,陆相页岩油层系为24个,陆相页岩油资源量占比约为19%。(3)阿根廷6个在产富油气盆地发育6套陆相页岩油层系,其陆相页岩油勘探开发受限于低有机碳含量和烃源岩厚度。(4)澳大利亚库珀盆地REM组以埋藏深度(小于2 000 m)、镜质体反射率(R_o为0.7%～1.0%)以及储层厚度(大于15 m)为标准确定3个页岩油有利区,预测技术可采资源量为2.4亿t。(5)乍得邦戈尔盆地Prosopis组、Mimosa组和Kubla组页岩TOC含量高、热成熟度适中(R_o为0.7%～1.2%)和浅埋深(500...     

陆相页岩油成为国家战略资源

<正>“在陆相页岩油勘探开发过程中,不光要找得到、看得清,还要钻得准、压得开、采得出。”中国石油勘探开发研究院致密油研究所副所长、中国石油“十四五”页岩油前瞻性基础性重大科技项目执行项目长杨智表示,相比北美海相页岩油,我国陆相页岩油开发普遍面临油质偏重、流动难度大;甜点范围小、预测难度大;黏土含量高、压裂难度大;     

中国石化页岩油勘探实践与展望

中国石化页岩油勘探经历了早期选区评价及专探井试验、新一轮基础研究与先导试验两个阶段。通过早期页岩油专探井试验,发现陆相页岩油普遍存在"压不开、撑不住、返排低、稳产难"的现象,在国家"973计划"、国家科技重大专项及中国石化相关项目的依托下,重点围绕页岩岩相特征、页岩油可流动性、页岩可压裂性进行了科技攻关,取得了积极进展,明确咸化湖盆纹层状页岩相是最有利岩相、较高成熟度页岩油是近期攻关的主要目标,初步形成了页岩油甜点地球物理预测方法和陆相页岩油工程工艺技术系列。"十三五"至"十四五"期间,中国石化将加强中高成熟度页岩油基础理论研究与技术攻关,力争实现页岩油规模性商业开发。     

中国陆相中高成熟度页岩油非均质地质条件与差异富集特征

基于页岩油基本地质条件和富集特征的对比研究,明确了中国陆相中高成熟度页岩油源储条件的非均质性与差异化富集特征.研究认为:①相比北美页岩油大面积分布的较为均质的源储等有利条件,中国陆相中高成熟度页岩油形成地质条件总体上差异明显,陆相多旋回构造演化形成了多期多类型湖盆,不仅为陆相页岩油规模发育提供场所,也形成了规模优质源岩...     

中国陆相页岩油类型、资源潜力及与致密油的边界

陆相页岩油包括中低成熟度和中高成熟度两大资源类型,二者在资源赋存环境、潜力、开采方式与使用技术以及工业评价标准等方面均不同,此外,陆相页岩油与美国页岩油和致密油也有诸多不同,科学界定这些资源类型的不同内涵,对推动陆相页岩油勘探从"源外"进入"源内",成为未来战略接替资源具有重要意义。明确了中低成熟度和中高成熟度两类陆相页岩油的内涵,前者是指埋藏300 m以深且Ro值小于1.0%的陆相富有机质页岩层系中赋存的液态烃和多类有机物的统称,后者是指埋深在蒂索(Tissot)模式"液态窗"范围、R_o值大于1.0%的富有机质页岩段中存在的液态石油烃的总称;系统总结了不同类型陆相页岩油的地质特征、资源潜力和经济评价标准。经评价,中国中低成熟度页岩油原位转化技术可采资源量约为(700～900)×10~8 t,中等油价(60～65美元/bbl)下的经济可采量为(150～200)×10~8 t,是保证陆相页岩油革命发生的主体,应依据井组累计采出量规模、建产规模、保存条件及开采经济性等关键参数,优选试验靶区,同时攻关核心技术装备;中高成熟度页岩油地质资源量约100×10~8 t,可采量尚需在单井日产量与累计采出量达至经济门限后确定。陆相页岩油与致密油有明确的边界,存在岩性组合、相带分布与产能评价标准等不同,二者可以按不同资源类型独立区分、并行存立。中国陆相页岩油类型、资源潜力及与致密油边界系统厘定,可为即将到来的页岩油勘探开发实践提供借鉴,有助于中国陆相页岩油革命的顺利发展。图5表3参32     

深盆湖相区页岩油富集理论、勘探技术及前景——以渤海湾盆地黄骅坳陷古近系为例

21世纪初期海相页岩油气在北美地区已实现商业性开发,而中国陆相页岩油气的发展整体尚处于探索阶段,且多分布于深盆湖相区.在综合中国陆相页岩油研究进展的基础上,以渤海湾盆地黄骅坳陷古近系页岩油为典型实例,通过回顾页岩油的勘探开发历程,总结了页岩油在勘探开发过程中取得的理论成果和技术,分析了当前页岩油勘探开发的成效和勘探潜力...     

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。     

国内外页岩气形成条件对比与有利区优选

为了优选国内有利勘探区及层系,通过对美国、中国各个盆地富有机质页岩最新资料调研,将我国发育的富有机质页岩与美国现今技术可采储量居前的五大类页岩从区域构造背景、有机碳含量、储层物性、含气量等11个方面进行了对比分析。结果显示:1中国海相页岩有机质丰度、类型与美国海相页岩相当,皆以Ⅰ型或者Ⅱ1型为主,有机质成熟度要比美国页岩高,表明烃源岩可以并已经产生足够数量的烃类气体;陆相泥页岩TOC值低于北美地区页岩TOC值,有机质类型大都属于Ⅱ2型或者Ⅲ型,成熟度介于2%~4.5%之间且变化范围较大,生成页岩气潜力不如海相页岩好。2中国海相页岩脆性矿物含量比北美页岩高,黏土矿物含量相当,利于后期压裂改造;陆相页岩脆性矿物含量比北美地区低,黏土矿物含量与北美地区相当,不利于后期压裂改造。3中国海相页岩总体上孔隙度大小与北美海相页岩相当,但孔隙度分布范围比北美页岩大,孔隙类型与北美相当,显示出较好的储集性能;陆相页岩孔隙度大小要略低于北美海相页岩,孔隙类型与北美相当,储集性能较差。4中国海相页岩层埋藏深度主体分布在1 200~5 300m之间,比北美地区现今勘探的主体深度(1 300~4 000m)范围要大,并且由于构造演化复杂而与美国相对稳定的构造背景差异较大,导致我国页岩气保存条件变差和勘探风险增大;中新生界陆相页岩具有累计厚度大,单层厚度要小且平面展布范围小,虽然埋藏深度与北美地区相当,但由于后期构造运动破坏较大,因此对页岩气的保存十分不利。据此提出了适合我国海相页岩和陆相页岩的评价标准,并对各盆地优选出的有利地区和有利层位进行优选评价,指出海相页岩气勘探最有利的地区和层系为重庆周缘O3w—S1l、威远地区∈1q和S1l,陆相页岩气最有利地区和层系为鄂尔多斯盆地T3y、松辽盆地K1q。     

海陆相页岩型页岩油地质特征的差异与甜点评价——以北美二叠盆地Wolfcamp D页岩油与松辽盆地古龙页岩油为例

全球页岩油技术可采资源量为2512×10⁸t,2021年页岩层系原油累计产量达3.9×10⁸t,已成为全球油气勘探开发的重要领域之一。根据地质条件和沉积特征,中国陆相页岩层系储层“甜点”分为夹层型、混积型与页岩型3类,其中夹层型、混积型已是国内外页岩油勘探开发主体。近期,页岩型页岩油也实现了勘探突破,但急需深化甜点评价,为实现效益开发提供依据。因此,文章尝试以北美二叠盆地海相石炭系Wolfcamp D段和松辽盆地古龙陆相白垩系青山口组两套页岩型页岩油地质特征对比为基础,探讨页岩型页岩油甜点评价关键指标,为中国陆相页岩型页岩油勘探开发提供借鉴。对比认为两套页岩岩性均以高黏土矿物、高石英的长英质页岩和黏土质页岩为主,具有地层超压、油质偏轻且脆性矿物含量较高的相近地质特征;但古龙页岩储集空间为与大量黏土矿物相关的有机质孔—页理缝复合的双重空间,连通性较Wolfcamp D段页岩好,有机碳丰度则略低于Wolfcamp D段页岩。Wolfcamp D页岩油地质甜点为有机碳丰度较高的黏土质泥页岩和硅质泥页岩,结合页岩压裂效果,工程甜点确定为富含生物硅的富...     

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。      

中国陆相页岩油开发前景与挑战

随着中国页岩气勘探开发进程的推进,页岩油的勘探开发受到越来越多的关注。通过对国内外页岩油勘探开发现状追踪调研,并结合近年来泌阳凹陷陆相页岩油勘探实践,从页岩油的含义与基本特征入手,对中国陆相页岩油的形成条件、资源规模、勘探开发关键技术及面临的问题进行了深入分析。研究表明中国陆相断陷湖盆页岩油形成条件有利,资源丰富;中国目前现已初步形成了适合于陆相页岩地层的地质综合评价技术、水平井钻完井及多级分段压裂技术,并在泌阳凹陷、济阳坳陷等地区应用取得了页岩油勘探重要进展;目前制约中国陆相页岩油开发进程的主要问题集中反映在陆相页岩油渗流机理、甜点区评价等基础地质认识,旋转导向系统、微震裂缝监测技术等核心工程技术自主化,以及如何实现效益开发等3个方面,它们将是今后陆相页岩油开发进程中的攻关重点。     

页岩油储层改造和高效开发技术

随着勘探开发技术的不断发展，页岩油勘探不断取得重大突破，可采资源量不断创新高，页岩油有望成为我国未来重要的战略性接替资源。通过调研国内外大量相关文献，分析和整理出国内外页岩油定义、发展历程、储层改造和开发技术，取得认识:页岩油储层发育纳米级孔、裂缝系统，利于页岩油聚集；储层脆性指数较高，宜于压裂改造；但储层敏感、渗透率低、含水饱和度高，在开发和改造中要结合储层上述特点提出适宜的技术。介绍了变排量压裂技术、重复压裂技术、小井距立体开发技术、同步压裂技术、体积改造技术、人工油气藏等储层改造工艺及压裂材料、微地震裂缝测试等配套技术；阐述了水平井钻井技术、“工厂化”作业、地质工程一体化等页岩油开发前沿技术。最后对中国页岩油储层改造和开发存在的技术难点进行了分析，提出了相应的勘探开发建议。以期对我国页岩油开发提供借鉴和参考。     

中国陆相页岩油发展潜力与技术对策

陆相页岩油是埋藏300 m以深、R_o值大于0.5%的陆相富有机质页岩层系中赋存的液态烃和各类有机物的统称,是源岩油气的重要组成类型。以成熟度控制富有机质页岩生排油演化模式为依据,将陆相页岩油划分为中高成熟度和中低成熟度两种类型,研究发现中国陆相页岩层系:①发育淡水和咸水两类湖相优质烃源岩,存在碎屑岩、碳酸盐岩、混积岩、沉凝灰岩、泥页岩等多种类型储集层,形成多套近源或源内聚集的"甜点段"和大面积分布的"甜点区",具规模资源基础。②富有机质页岩实验分析表明,波状和水平纹层状页岩具良好储集条件,页岩水平渗透率是垂向渗透率的数十倍—数百倍,利于源内页岩油横向规模运聚。③经评价,中高成熟度页岩油地质资源总量超过100×10~8t,采用水平井体积压裂技术可以有效开发,是近期石油勘探现实领域;中低成熟度页岩油资源潜力大,初步评价技术可采资源量为(700～900)×10~8 t,是未来石油工业发展的战略性接替资源,需要原位转化等技术突破才能实现效益开发。陆相页岩油是中国陆上油气勘探从"源外"走向"源内"的必然选择,突破"甜点区"评价优选、水平井体积压裂工程技术以及原位转化技术装备等核心理论技术,是实现陆相页岩油规模效益发展的重要途径。图5表3参33     

低油价背景下中国陆相致密油的效益勘探开发

在北美致密油规模勘探开发调研基础上,总结低油价背景下北美致密油规模效益勘探开发的成功经验和做法,分析中国陆相致密油与北美海相致密油成藏地质条件差异,探究中国陆相致密油产业发展的技术对策。北美致密油规模勘探、效益开发有6方面经验值得借鉴:在成熟探区寻找新的效益勘探层系;加强“甜点区”经济评价,重点开发高收益“甜点区”;通过重复压裂、立体压裂,最大限度提高致密油储量动用程度;优化钻完井技术,降低工程作业成本;采用商品套期保值措施确保低油价盈利;出售非核心资产、裁员等,最大限度降低成本。中国陆相致密油有较好的资源基础,借鉴北美海相致密油勘探开发的成功经验,优选“甜点区”,选准“甜点段”,发展针对性方法技术,实现经济效益开发。     

论直井—水平井混合井型开发陆相/海陆过渡相页岩气的优势

长水平井+体积压裂是海相页岩气开发取得成功的主流技术,但我国的陆相/海陆过渡相页岩与海相页岩储层性质相差较大,陆相/海陆过渡相页岩的开发方式不能照搬海相页岩气的.本文提出陆相/海陆过渡相页岩应采用直井和水平井混合井型开发的技术思想.该技术思想的关键出发点在于陆相/海陆过渡相页岩(1)脆性矿物含量少,水平井体积压裂造复杂...     

页岩油储层压裂–提采一体化研究进展与面临的挑战

页岩油储层压裂开发中,以远超地层吸收能力的注入速率向储层注入包含各类添加剂的工作液,基本完成了压裂介质一次注入、油井开发全生命周期受益的使命。其中,2个问题尤为关键：1）如何形成均匀展布的裂缝网络,增大裂缝和储层的接触面积、提高液体流动效率？2）在形成高效传压传质缝网的基础上,存地压裂液如何提高储层中原油的可动性？压裂和提采一体化是解决上述问题的重要思路。为此,阐述了页岩油储层压裂–提采一体化的内涵,归纳了实现压裂–提采一体化的模拟和试验技术;明确了页岩油储层压裂–提采一体化的科学问题：均衡应力压裂形成均匀展布的缝网,提高均布缝网中流体流动与传输的效率,强化基质孔隙中油气的动用。同时,指出了压裂–提采一体化面临的挑战：明确裂缝非均匀扩展导致的压裂井间干扰机理并建立控制方法,形成裂缝中高压流体高效作用于基质孔隙的途径,揭示压裂液–储层–原油相互作用提高原油可动性机理。研究结果表明：形成均布的裂缝网络是控制裂缝–基质传压传质及流体流动的基础,通过强化压裂液–储层–原油之间的相互作用动用赋存于微–纳米孔隙中的原油是核心,将压裂–提采一体化应用于页岩油储层开发是实现经济最大化的有效途径。贯彻和...     

鄂尔多斯盆地延长探区陆相页岩气勘探开发进展、挑战与展望

鄂尔多斯盆地为大型富油气叠合盆地,发育二叠系和三叠系多套页岩层系,陆相页岩气资源丰富。相比较于海相页岩,陆相页岩存在较多特殊性,其勘探开发面临诸多挑战,制约陆相页岩气难以实现经济开采,在地质特征、资源背景及勘探开发技术等方面对鄂尔多斯盆地页岩气勘探开发实践中取得的成果进行归纳,对目前的技术难点进行分析,以期在陆相页岩气发展进程中,有效利用机遇及时应对挑战。综合分析认为:延长探区陆相页岩厚度、有机碳含量、成熟度、含气量等参数达到国家标准规定的页岩气有利层段参数下限标准,具备页岩气成藏地质条件;陆相页岩气在宏观和微观非均质条件控制下,相态和规模上具有差异性富集特征,存在吸附成藏和吸附+游离复合成藏两类成藏模式,不同成藏机理指导陆相页岩气有利区优选及页岩气井生产。陆相页岩气勘探实践中形成多项关键配套工艺技术,建立起适用于强非均质性陆相页岩的测井评价方法,研发出适用于陆相页岩的水基钻井液体系和系列钻完井配套技术装备,形成CO_2压裂技术体系和井场废液回收处理—利用技术。同时,面临精细"甜点"预测、钻井提速提效、压裂环保增效、降低成本等诸多挑战。目前中国陆相页岩气仍处于勘探开发初期,成本高,初期产量低,还需通过开展陆相页岩气勘探开发先导性试验,实现科技突破,形成资源接替,促进陆相页岩气产业取得经济效益。