四川盆地威远区块典型平台页岩气水平井动态特征及开发建议

位于四川盆地长宁—威远国家级页岩气示范区范围内的威远页岩气田(以下简称威远区块),同一平台上气井的生产动态特征存在着较大的差异,目前对于其页岩气井产气量的主控因素和开发工艺措施的有效性认识尚不明确。为此,以威远区块PT2平台的6口水平井为例,针对气井生产动态存在的差异,从钻遇优质页岩段的长度、水平段轨迹倾向、压裂段长度、改造段数、加砂量及井底积液等方面进行分析,明确了影响威远区块页岩气水平井产气量的主要因素,进而提出了有针对性的开发措施建议。研究结果表明:(1)优质页岩段钻遇长度是气井高产的物质地质保障,水平压裂段长度、改造段数/簇数和加砂量是主要的工程因素;(2)页岩气井生产早期均为带液生产且水气比较大,当产气量低于临界携液流量时,井底积液对产气量和井口压力的影响不容忽视;(3)建议低产井应采用小油管生产(油管内径小于等于62 mm),对于上半支低产井,应及早采取橇装式排水采气工具和措施以释放气井产能,而对于下半支低产井,则应放压生产,防止井底过早积液。     

威远页岩气井EUR主控因素量化评价研究

针对威远页岩气藏地质条件复杂、增产效果差异大及生产存在多个流动阶段等特点,根据威远页岩气井开发特征,建立了典型气井评价动态模型;从地质条件、工艺措施和生产条件等方面,研究了威远页岩气井估算的最终可采储量(EUR)的主要影响因素;采用蒙特卡罗法和主成分分析法,量化评价了影响EUR的主控因素,量化评价出5个主成分综合反映22项原始指标98.31%的信息,综合威远页岩气田60余口生产井的动静态资料分析,评价认为龙一1a的钻遇长度、压裂效果是影响页岩气井EUR的主要因素。开展精准地质导向提高龙一1a小层钻遇长度及试验新技术、新工艺提高储层改造体积具有重要意义。     

页岩气水平井产量影响因素分析

中国是全球第3个商业化开发页岩气的国家,到2030年页岩气规划产量为800×10~8~1 000×10~8 m~3,展现出良好的发展前景。长宁—威远和昭通国家级页岩气示范区页岩气开发效果显示,目前该区页岩气水平井平均测试产量达到19×10~4 m~3/d,但测试产量却高低参差不齐。为此,从地质和工程两个方面分析了上述示范区页岩气水平井产量影响因素,提出了不同区块水平井提高单井产量的技术方向;根据含气量差异将优质页岩段进一步细分为4类储层,评价水平井Ⅰ类储层钻遇率;依据天然裂缝发育程度、主应力非均质性、脆性指数等工程参数来评价储层改造条件;建立压裂加液量、加砂量、施工排量和返排率与测试产量之间的相关关系;评价压裂形成裂缝复杂程度。研究结果表明:①长宁区块Ⅰ类储层钻遇率高于威远和昭通区块,且当水平井Ⅰ类储层钻遇率大于50%,可保障气井测试页岩气产量高于15×10~4 m~3/d、预计单井最终可采储量(EUR)高于8 000×10~4 m~3;②昭通区块储层改造条件和压裂形成的裂缝复杂程度均优于长宁和威远区块,但加砂量和施工排量等压裂施工参数偏低,制约了前者水平井的测试产量。结论认为,昭通和威远区块进一步提高Ⅰ类储层钻遇率、昭通区块进一步优化压裂施工参数是提高上述示范区页岩气水平井单井产量的主要技术方向。     

泸州区块深层页岩气富集高产主控因素

要实现深层页岩气的规模效益开发,明确其富集高产主控因素至关重要。为此,以四川盆地川南地区泸州区块上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩为研究对象,基于地震、钻井、测井及岩心分析化验资料,深入研究该页岩气区块的构造特征、沉积特征、储层特征及可压性,并结合气井生产动态分析页岩气井高产的主控因素。研究结果表明:①泸州区块龙一1亚段在纵向上存在着两套Ⅰ类储层,一套为储层厚度介于10～20 m的龙一_1~(1-3)小层,另一套为储层厚度介于3～10 m的龙一_1~4小层,且两套储层的含气饱和度、总含气量和脆性矿物含量都高;②Ⅰ类储层厚度越大、其水平井段钻遇的长度越长,气井初期产量就越高,在Ⅰ类储层钻遇长度相同的情况下,泸州区块气井的测试产量较长宁、威远区块高出10%～25%;③深水陆棚沉积中心控制了泸州区块优质页岩的展布,在低陡构造及异常高压背景下,高角度天然裂缝发育有利于游离气的聚集,且该区块脆性矿物含量高,人工压裂后易形成复杂缝网,从而使该区块页岩气井易获得高产。结论认为,位于深水陆棚沉积中心、在异常高压背景下发育高角度天然裂缝的低陡构造有利于页岩气的富集高产。     

随钻地质与地球化学分析在四川威远页岩气开发中的应用

四川威远是国家级长宁—威远页岩气开发示范工程的重点开发地区,页岩气目的层为下志留统龙马溪组优质页岩发育层段。页岩气水平井钻进过程中,传统的地质录井及随钻测井方法难以对优质页岩气储层进行实时有效的分析与评价,降低了优质储层的钻遇率,增加了钻井施工的风险。通过研究区水平井随钻过程中大量岩屑样品的地质与地球化学录井分析,结合相应取心井分析资料,建立了水平井储层地质评价方法,应用TOC辅助地层界面卡取,应用TOC、吸附气含量、气测全烃参数评价储层含气性,再结合储层脆性矿物含量进行有利页岩气开发层段评级和优选;同时建立了水平井地质导向辅助方法,通过TOC、Ca含量、气测全烃等关键参数的相对区间变化,指导工程人员进行水平井着陆入靶调整和水平井窗体控制。现场应用表明,该套技术方法提高了威远地区页岩气水平井开发效率,同时可为同类页岩气储层的有效开发提供技术参考。     

四川盆地长宁区块页岩气水平井地质目标关键技术参数优化

近年来,针对四川盆地上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组在页岩气地质评价、工程试验和开发优化研究等方面均取得了较大的进展,初步掌握了页岩气开采主体技术,并在焦石坝、长宁、威远等区块实现了规模建产。为了给类似页岩气水平井的开发设计提供技术参考,以长宁区块五峰组—龙马溪组页岩气井为研究对象,采取地质与工程相结合、动态与静态相结合、统计分析与模拟预测相结合的技术手段,量化页岩气井产能主控因素,建立页岩气井产量预测模型,优化该区块页岩气水平井巷道方位、巷道位置、巷道间距、水平段长度以及气井生产指标等地质目标关键技术参数。结论认为:(1)水平段方位与最大主应力和裂缝发育方向之间的夹角最大、水平井巷道位于最优质页岩内、水平段钻揭Ⅰ类储层长度超过1 000 m,是页岩气井获得高产的基础;(2)水平井的井筒完整、优选低黏滑溜水+陶粒压裂工艺造复杂缝是页岩气井获得高产的保障。依据该研究成果形成了长宁区块页岩气开发的技术政策,指导了该区块页岩气的开发建产,也为类似区块页岩气水平井的开发设计提供了借鉴。     

页岩气水平井高产层段判识方法及其应用——以四川盆地威远页岩气示范区下志留统龙马溪组为例

在页岩气勘探开发过程中,准确界定目的层中高产层段,对页岩气的效益开发具有十分重要的意义。为此针对四川盆地威远页岩气示范区高产层难以判定、导致水平井产气量差异巨大的问题,建立了水平井高产层段测井判识方法。首先以导眼井中游离气含气饱和度计算为基础,确定游离气富集的高含气饱和度层段,再以导眼井标志层测井组合特征建立小层划分标准,根据钻井旋回的连续性及沉积地层不可逆性原则,创建了"极值方波旋回对比"小层对比方法,准确界定了各水平井钻遇的地质小层。并利用同一井组各水平井钻遇不同小层厚度、实际压裂级数与产气量相关分析方法进行了方法验证。在此基础上对威远地区页岩气高产层段进行了判识,明确指出威远地区页岩气高产层段是下志留统龙马溪组底部的1套中高伽马值(超低去铀伽马)硅质页岩段,其厚度介于1.5~6.0 m,页岩气赋存方式以游离态为主。相关研究成果对该区块页岩气中高产层段的准确判识、界定并及时掌握其分布规律提供了技术支撑。     

国家级页岩气示范区建设获重大进展

页岩气开发受到广泛关注,中国石油西南油气田公司(以下简称西南油气田)在"四川长宁—威远国家级页岩气示范区"探索技术路径。截至2013年1月10日,西南油气田完钻12口井,其中10口气井获得页岩气,采气1 290×104m3,在页岩气开发技术方面获得突破。页岩气比天然气的储层地质条件更复杂,规模效益开发难度更大。2012年3月,"四川长宁—威远国家级页岩气示范区"获国     

四川盆地威远地区页岩气优质储层精细刻画与靶窗优选

中国石油化工股份有限公司威远页岩气勘查区块的构造位置位于四川盆地威远古隆起与自流井背斜所夹持的白马镇向斜,该区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组一段为深水陆棚相暗色富有机质页岩沉积,地球物理测井岩电特征纵向差异明显,储层非均质性较强。为了指导该区页岩气水平井靶窗优选及钻井轨迹跟踪调整,基于测井小层划分、岩心纹层精细刻画、高精度地球物理预测以及沉积微相成因分析等方法,通过细化储层分类评价其参数指标,预测页岩气储层"甜点",在此基础上进行水平井靶窗优选及轨迹设计,进而评价水平井靶窗对页岩气产能的影响。研究结果表明:①该区五峰组—龙一段底部优质页岩段发育3种类型的纹层,纵向上交错叠置,反映了沉积环境和储层品质的微观差异;②可以将该区的页岩气储层划分为优质储层、较好储层、一般储层和差储层;③龙马溪组底部2—31小层为生物成因沉积微相,储层具有高有机碳含量、高孔隙度、高脆性指数、高含气性、低地应力差值等"地质+工程"甜点的特征,确定其为优质储层段;④实钻结果表明,水平井靶窗位置的选择对于单井页岩气产能的影响较大,优质储层钻遇率是获得页岩气高产的关键地质因素。该研究成果支撑了页岩气产能评价工作,为该区块实现页岩气商业开发奠定了基础。     

威远区块页岩气水平井基于灰色关联分析的产能评价方法

四川威远页岩气区块隶属国家级页岩气示范区,开发潜力大,页岩气水平井产能受多因素控制呈现出差异性,为快速准确开展压后产能评价,实现威远区块页岩气的高效开发,本文依托威远页岩气区块地质、压裂及生产资料,运用灰色关联分析方法明确水平井产能的主控因素,依此建立多元线性回归产能预测模型进行产能评价。研究结果表明,影响压裂水平井页岩气产能因素主要包括地质因素和工程因素两个方面,地质因素按影响程度大小排序依次为目标甜点钻遇率、含气量、脆性指数等,工程因素则依次为改造长度、加砂强度、加砂量等;产能评价方法综合威远区块地质开发特征和压裂改造效果,无需产能试井资料,仅需目标甜点钻遇率,改造长度和加砂强度三个主控因素作为产能预测模型参数即可快速计算测试产量,计算结果与实际测试产量误差在10%以内,该方法能够快速准确评价产能,为研究区后续水平井优化设计和合理配产提供可靠依据。     

中美典型高压页岩气藏钻井提速技术对比与启示

美国Haynesville高压页岩气气藏与中国长宁—威远国家级页岩气示范区下志留统龙马溪组高压页岩气藏的地质、钻井条件最为类似,前者的钻井提速技术思路对于我国页岩气快速钻井也具有重要的参考借鉴意义。为了实现我国页岩气藏的钻井提速,通过对比中国和美国典型高压页岩气藏钻井提速技术,分析探讨了上述两个气藏在钻井提速技术方面的异同点。研究结果表明:①目前美国Haynesville等页岩气藏已将水平段井眼尺寸从215.9 mm缩小到171.5 mm或161.1 mm,单井钻井投资降低超过25%,节能减排优势明显;②美国同行采用的"高效钻头+配套井下提速工具+钻井参数优化软件/装备"的硬研磨性难钻地层系统化钻井提速技术,值得国内重视、借鉴、攻关、应用;③"控压钻井+降密度"钻井技术能够在高压页岩层段钻井提速中起到至关重要的提速应用效果。结论认为,应积极在国内国家级页岩气示范区开展缩小井身结构尺寸及其相关的钻井配套装备、工具、软件的应用探索试验;在目的层段值得持续探索、优化、应用控压钻井技术。     

关键技术进步促进页岩气产业快速发展——以长宁—威远国家级页岩气示范区为例

四川盆地南部地区下志留统龙马溪组页岩气资源量巨大,但较之于北美地区的页岩气田,前者的地质条件复杂、地面条件较差,因而对川南地区页岩气勘探开发技术的要求就更高。为了实现页岩气工业化大规模开采,必须形成适应于川南地区的页岩气勘探开发关键技术。为此,在长宁—威远国家级页岩气示范区建设过程中,通过不懈探索和持续攻关,从无到有,创新建立了适合我国南方多期构造演化海相页岩气勘探开发的6项关键技术——综合地质评价技术、开发优化技术、水平井优快钻井技术、水平井体积压裂技术、丛式井工厂化作业技术以及高效清洁开采技术。该系列技术在上述页岩气示范区产能建设过程中,历经三轮优化调整,产能建设效果一轮比一轮好,平均单井评估最终可采页岩气储量(EUR)逐步提高,第三轮井均EUR比第一轮提升了128%。生产实践表明,上述页岩气示范区建设过程中持续优化完善了6项关键技术,使其技术适应性和可复制性不断增强,为川南页岩气快速上产提供了有力的技术支撑。     

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??Accurate identification of high-productivity intervals in target formations of a horizontal shale gas well is significant in the beneficial development of shale gas. In the Weiyuan shale gas demonstration area in the Sichuan Basin, the challenging identification of high-productivity intervals makes the gas production of horizontal wells different greatly. Accordingly, this paper presents a method for identifying high-productivity intervals in a horizontal shale gas well. First of all, based on the calculation of free gas saturation in the guide hole, high gas saturation intervals were determined. Then, the layer division criterion was established according to the logging responses of marker beds in the guide hole, and the layer contrast method of "square wave peak cyclic contrast" was defined according to the continuity of drilling cycles and the irreversibility of sedimentary formations, in order to accurately identify the geological layers encountered by horizontal wells. This method was validated by the thickness of layers encountered by horizontal wells in the same cluster and the correlation between the number of fracturing stages and gas production. This method was used in Weiyuan shale gas demonstration area, revealing a set of siliceous shale interval of 1.5–6.0 m thick with medium–high GR value (ultra-low uranium-free GR) at the bottom of the Lower Silurian Longmaxi Fm as the high-productivity interval of shale gas in the area. In this interval, shale gas mainly occurs in the form of free gas. This method provides a satisfactory support for accurately discriminating and defining shale gas in the block and timely identifying the distribution law of high-productivity intervals.     

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。      

川渝地区页岩气勘探开发工程技术集成与规模化应用

自2009年四川盆地长宁—威远国家级页岩气示范区第1口井开钻以来,经过8年的探索和实践,中国的页岩气勘探开发工程技术取得了长足的进步和全面的发展。及时总结所优化集成的页岩气勘探开发工程配套技术,对于"高效益、高效率"推进川渝地区页岩气规模开发具有重要的意义。研究结果表明:(1)形成并完善了10项页岩气钻完井工程主体技术系列,整体处于国内领先水平,为页岩气规模上产提供了技术支撑;(2)形成了从设计到室内实验评价、井中地震压裂缝网实时监测的体积压裂配套技术,保证了页岩气增产方案的实施效果;(3)创新形成了钻井—压裂、钻井—采输、压裂—采输等同步作业模板,优化平台布置,实现"批量化、模块化、程序化、一体化"作业,大幅度加快了页岩气井的投产进度;(4)形成6项页岩气开发环保节能技术,实现了页岩气清洁节能生产;(5)形成了以高精度三维地震勘探技术为基础的技术体系,为打造"透明"气藏奠定了基础;(6)优化地面集输工艺,实现了气藏采输智能化、数字化管理。结论认为,所形成的页岩气勘探开发配套工程技术有效支撑了长宁—威远国家级页岩气示范区的页岩气上产,在技术进步和管理创新等方面都具有引领示范作用。     

用于页岩气水平井的防塌水基钻井液体系的优选与评价——以长宁—威远国家级页岩气示范区为例

页岩气水平井钻进中常采用油基钻井液体系来解决页岩井壁失稳问题,但却面临废弃油基钻井液和油基后期岩屑处置的环保问题,因而迫切需要研制一种能防止页岩垮塌的水基钻井液来替代油基钻井液。为此,在分析四川盆地长宁—威远地区页岩矿物组分和微观结构的基础上,对构成防塌水基钻井液体系的关键处理剂,如封堵剂、抑制剂、润滑剂等进行了评价和优选,并确定了加量范围;然后通过室内配伍实验和复核,研制出防塌水基钻井液体系并对其性能进行了评价。结果表明,该钻井液的封堵性、抑制性、润滑性等性能均优于该区使用的聚磺钻井液、聚合物钻井液,接近或达到油基钻井液的水平。在长宁—威远国家级页岩气示范区进行的水平井钻进现场试验结果表明,该钻井液体系密度可达到2.31 g/cm~3,抗温能力达到130℃,在造斜段和水平段表现出良好的封堵能力和抑制能力,具有很好地防塌效果。该钻井液体系对实现该区页岩气的清洁生产与效益开发将发挥重要作用。