国家启动页岩气高效开发研究

<正>高效开发页岩气是缓解我国能源供需矛盾、保障能源安全的重大战略需求。国家973计划"超临界二氧化碳强化页岩气高效开发基础"项目日前正式启动。页岩气是从页岩层中开采出来的天然气,是一种重要的非常规天然气资源。利用超临界二氧化碳强化页岩气开发是当前国际研究前沿。开展这一项目研究将为我国页岩气资源高效开发提供新的途径。据悉,这个项目通过     

我国启动页岩气资源高效开发基础项目研究

<正>高效开发页岩气是缓解我国能源供需矛盾、保障能源安全的重大战略需求。国家973计划"超临界二氧化碳强化页岩气高效开发基础"项目日前正式启动,武汉大学动力与机械学院李晓红院士任首席科学家。页岩气是从页岩层中开采出来的天然气,是一种重要的非常规天然气资源,利用超临界CO2强化页岩气开发是当前国际研究前沿,开展这一项目研究将为我国页岩气资源高效开发提供新的途径。     

资讯

揭牌国内首个陆相页岩气开发区揭牌2012年12月18日,国内首个陆相页岩气开发示范区—延长石油延安国家级陆相页岩气示范区揭牌。作为国家863计划的重要课题,延长石油集团经过3年科技攻关,终于在页岩气开采的地质理论、工艺、水处理等多项技术取得了突破。目前,示范区已探明页岩气储量1500亿立方米,"十二五"期间将建成产能5亿立方米。     

重庆大学攻克页岩气绿色开采难题

正近期,从重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室获悉,该实验室在页岩气绿色开采领域取得了新进展。新技术在提高页岩气采收率的同时,还能够实现二氧化碳的地下封存,有望让页岩气在开采过程中实现碳中和,甚至负碳排放。据重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室主任、重庆大学资源与安全学院院长卢义玉教授介绍,目前,国际上页岩气开采主要采用水力压裂技术。"我国的页岩气,特别是陆相页岩气富集区大多处于重点缺水地区,水资源缺乏制约着页岩气的工业化开采。"卢义玉说,我国页岩气储层黏土含量高,黏土遇水会产生膨胀,有可能导致储层改造效果差、采收率低。"因此,在我国利用水力压裂技术开采页岩气,存在着耗水量过大、采收率低等问题。"     

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。     

超临界二氧化碳射流计算模型的建立与射流特性分析北大核心CSCD

超临界二氧化碳射流是开发天然气水合物、页岩气等非常规能源的一项新兴技术,射流计算和特性分析是该技术的理论基础。基于一维可压缩流动理论,考虑二氧化碳气体的真实性质,建立了超临界二氧化碳射流计算模型,并分析了工况参数对超临界二氧化碳射流特性的影响。研究结果表明,本文建立的超临界二氧化碳射流计算模型具有较高的计算精度,可适用于现场工艺参数优化和方案设计;提高喷嘴压降可以增加射流速度,但是对射流马赫数的影响不明显;随着入口温度的增加,射流速度和射流马赫数均有所增长;围压的升高抑制了射流速度的增加,且极大降低了射流马赫数;提高喷嘴压降和围压都使射流的性质向高密度不可压缩流体转化,而入口温度的增加使射流性质更趋向于低密度可压缩流体。本文研究成果可为超临界二氧化碳射流技术的现场应用和方案设计提供理论支撑。     

超临界二氧化碳射流计算模型的建立与射流特性分析

超临界二氧化碳射流是开发天然气水合物、页岩气等非常规能源的一项新兴技术,射流计算和特性分析是该技术的理论基础。基于一维可压缩流动理论,考虑二氧化碳气体的真实性质,建立了超临界二氧化碳射流计算模型,并分析了工况参数对超临界二氧化碳射流特性的影响。研究结果表明,本文建立的超临界二氧化碳射流计算模型具有较高的计算精度,可适用于现场工艺参数优化和方案设计;提高喷嘴压降可以增加射流速度,但是对射流马赫数的影响不明显;随着入口温度的增加,射流速度和射流马赫数均有所增长;围压的升高抑制了射流速度的增加,且极大降低了射流马赫数;提高喷嘴压降和围压都使射流的性质向高密度不可压缩流体转化,而入口温度的增加使射流性质更趋向于低密度可压缩流体。本文研究成果可为超临界二氧化碳射流技术的现场应用和方案设计提供理论支撑。     

水平井分段压裂工艺在延长油田陆相页岩气开发中的应用

鄂尔多斯盆地陆相页岩具有埋藏深度浅、脆性矿物含量低、黏土矿物含量高、孔隙度和基质渗透率极低等特点,水平井体积压裂技术是延长油田陆相页岩气高效开发的必要手段。结合延长油田陆相页岩气储层的特点,通过室内研究和现场试验,逐步优化形成了适合延长陆相页岩气水平井的分簇射孔、桥塞隔离分段压裂工艺技术以及液态CO2压裂液、滑溜水线性胶压裂液体系等技术,并在4口页岩气水平井进行了现场应用,均取得了试验成功,为延长油田陆相页岩气高效开发奠定了技术基础。     

陆相页岩气的地质研究进展及亟待解决的问题——以延长探区上三叠统延长组长7段页岩为例

中国陆相页岩气的开发还处在探索阶段,究其根本原因在于地质理论尚未取得突破,由此导致其开发缺乏理论指导。为此,基于陆相页岩气的地球化学特征、地质条件及勘探工程生产实践,以延长探区上三叠统延长组长7段页岩为例,归纳总结了目前在该研究领域已取得的主要地质认识:成因类型多样;地球化学参数综合决定页岩含气量;砂质纹层对改善页岩储集物性具有重大贡献;页岩气的赋存需要"盖层条件",其赋存形式多样并存在先后顺序。同时指出了当前陆相页岩气在地质特征及成藏机理方面亟待解决的问题:陆相页岩的生油气机理,对储层赋存空间的认识,对页岩气赋存相态进行精确定量,温压系统的演变对地层压力、气体赋存作用的影响等。地质评价方面有待解决的问题包括页岩气定义对资源结构的影响,资源评价中关键参数的取值,勘探靶区的优选等。上述问题的解决,将有助于突破制约陆相页岩气地质研究理论的瓶颈,推动陆相页岩气的勘探开发。     

论中国页岩气“十四五”发展思路与目标

经过10余年的勘探开发攻关和实践,中国页岩气产量实现了从无到有,从小到大的跨越式发展,"十三五"期间中国页岩气商业化开发驶入快车道,2020年页岩气产量达200×10~8 m~3,是仅次于美国的全球第二大页岩气生产国,并形成了以四川盆地及其周缘海相页岩气为代表的商业化开发示范区。为讨论分析中国页岩气"十四五"方向,从"十三五"页岩气规划完成及取得成果,页岩气发展的资源基础等方面对未来中国页岩气的发展思路和目标进行了科学的分析和研判,研究结果表明:(1)"十三五"期间虽然规划指标完成不高,但在四川盆地中浅层区海相五峰组—龙马溪组页岩气实现了全面开发;四川盆地深层海相页岩气及盆地外复杂构造常压区海相页岩气实现了有效开发;海陆过渡相页岩气和陆相页岩气领域勘探实现了突破或见到好的苗头;(2)"十四五"期间,我国页岩气具有快速发展的丰富资源基础,研发适合我国各地区各层系海相、陆相和过渡相页岩气的勘探开发技术、大功率装备以及工具和材料,快速推进老区立体深度开发和新区新层系勘探开发突破,力争2025年页岩气产量达400×10~8～450×10~8 m~3;(3)为保障目标实现,能源企业需要进一步优选勘探开发目标及实施方案,发展高效低成本钻井、压裂、采气工程等技术,加大产能建设工程投资,并加强外输管网建设,继续开展地貌复原、钻井液和返排液回收处理与重复利用、钻井岩屑资源化利用等工作。结论认为,我国虽然页岩气资源丰富,开发潜力巨大,但在制定国家页岩气"十四五"及中长期发展规划时,要充分考虑所面临的困难和挑战,制定切实可行的发展思路和目标,切忌盲目追求高指标高速度发展。     

捕集CO_2是圈套?

<正>2013年11月底,应英国皇家工程院邀请,中国工程院前往英国进行访问。按两院原先达成的协议,英国皇家工程院与中国工程院合作主题为"低碳能源创新技术"交流研讨会。双方工程院院士和专家对低碳能源创新技术与开发(石油、天然气、煤炭、电力、风能、太阳能、核能等)及环境保护、节能、二氧化碳减排、非常规天然气,特别是页岩气开发、CCS、CCUS、智能电网、低碳技术等问题进行了广泛深刻而富有成效的交流。     

中国东部中小型断陷盆地陆相页岩气成藏潜力分析——以阜新盆地为例

中国东部地区发育大量的中生代中小型断陷盆地,盆地内陆相富有机质泥页岩沉积厚度大,白垩纪的火山活动加快了区内页岩中所含有机质的成熟,为页岩气成藏提供了有利的先决条件。为了分析上述断陷盆地陆相页岩气的成藏潜力,以阜新盆地为例,根据最新的钻井资料、岩心和岩屑测试数据,重点分析并评价了该区富有机质页岩厚度、展布、总有机碳含量(TOC)、烃源岩有机质热演化成熟度(Ro)、储集能力和可压性等6项成藏要素,进一步结合页岩储层的特征,研究了该区陆相页岩气的成藏潜力并提出了下一步勘探开发的建议。研究结果表明:?我国东部中小型断陷盆地陆相页岩具有储层总厚度大、TOC高和热成熟度适中等3项页岩气成藏的有利条件,以及页岩储层厚度横向变化大、储集能力偏低和可改造性偏差等3项不利条件;?陆相页岩TOC高(平均值为5.4%),在中生代火山活动的作用下有机质热演化程度较高(Ro1.2%),位于生气窗内,页岩气成藏具备优越的物质基础;?海相页岩气开发所采用的水平井多段压裂技术在陆相页岩气开发中的效果值得商榷,应积极探索陆相页岩气直井纵向多层立体开发技术;(4)较之于海相页岩气,陆相页岩气单井产量更低,故需要加强断陷盆地陆相页岩气单井经济产能评价工作。结论认为,我国东部断陷盆地多与阜新盆地类似,具备页岩气成藏的物质基础,是陆相页岩气勘探突破的新方向;下一步勘探的重点是找到高储集能力区、落实易改造层段。     

陆相页岩气突破和建产的有利目标——以四川盆地下侏罗统为例

与北美在海相泥页岩中成功开发的页岩气相比,我国主要含油气盆地中的页岩气是以赋存于陆相沉积岩中为基本特点的,因此陆相层系也是页岩气勘探开发新的重要领域。但陆相与海相页岩中的矿物成分、沉积结构存在一定的差别,与岩石力学性质有关的压裂特征是制约陆相页岩气能否取得有效益的开发的关键。四川盆地下侏罗统陆相页岩气主要发育于湖湘泥页岩中。通过老井复查和重新评价,已在川东建南、元坝地区获得页岩气工业气流,展示了下侏罗统页岩气良好的潜力和可采性。对四川盆地下侏罗统页岩气形成条件和富集关键控制因素分析认为,下侏罗统湖相泥页岩分布广泛,具自生自储连续型气藏的特点。泥页岩有机质丰度、滞留烃的厚度和较好的保存条件是下侏罗统页岩气富集的主控因素;脆性矿物含量给大型水力压裂改造创造了较好条件;合理的试采方式是下侏罗统获得页岩气工业气流和长期稳产的关键;页岩气评价、压裂试验、测试证实,四川盆地下侏罗统页岩气是陆相页岩气突破和建产的有利目标。     

首个国家级陆相页岩气示范区获批

近日,国家发改委批准设立"延长石油延安国家级陆相页岩气示范区",示范区面积4 000km2,"十二五"期间安排探明页岩气地质储量1 500×108m3以上,建成产能超过5×108m3。国家发改委要求该示范区实现3项目标:①建立陆相页岩气勘探开发技     

中国陆相页岩气的形成条件

虽然目前北美工业性开发的页岩气资源均在海相沉积地层中,但我国已在陆相泥页岩中获得了页岩气勘探开发的重要突破,陆相页岩气的资源潜力也正随着勘探实践的深入而被逐步揭示。为此,在研究我国陆相富有机质泥页岩分布特点的基础上,分析了主要盆地陆相富有机质泥页岩的基本地质条件和有机地球化学参数。结果认为,我国形成陆相页岩气富集具有6个方面的有利条件：累计厚度大、有机质类型多样、储集空间丰富、保存条件好、资源丰度高、地表条件好。结论指出：我国陆相富有机质泥页岩主要分布在华北及东北区、西北区及南方局部地区的中-新生界,形成陆相页岩气富集主要具有上述有利条件,而且我国陆相富有机质泥页岩发育区多与常规油气勘探开发成熟区重叠,具有资料和基础设施等方面的优势,因此具有更好的经济可采性;虽然我国陆相富有机质泥页岩具有相对较低的有机质热演化成熟度,目前多处于生油和湿气窗阶段,页岩气和页岩油在微观和宏观上呈共生伴生关系,但通过异同点对比分析后认为,我国陆相页岩气比页岩油具有更好的可采潜力。     

鄂尔多斯盆地延长组页岩气储层改造技术探讨

在参考国外海相页岩气储层改造标准的基础上,结合鄂尔多斯盆地延长组陆相页岩气储层的特点,通过对页岩气储层改造方式、增产机理、区域层位选择三方面论证,提出了压裂液体系优化、支撑剂优选、施工参数优化、工艺配套技术优化的方案,逐步形成了一套适合延长组陆相页岩气储层的清水压裂改造工艺技术,并在延长油田多口页岩气井现场应用,获得了延长组陆相页岩气储层改造的一些认识。     

中国页岩气勘探开发新突破及发展前景思考

近5年来,中国页岩气勘探开发实现了跨越式发展,成为继美国、加拿大之后,第三个实现页岩气工业化生产的国家,截至2015年底,页岩气累计产量突破了60×10~8 m~3。基于近期中国页岩气勘探开发快速发展的主要成果,通过全面回顾勘探开发新突破和深入分析未来发展前景,进而指出中国的页岩气勘探开发整体尚处在发展初期,四川盆地海相页岩气是近期勘探开发的主要对象,海陆过渡相与陆相页岩气的突破和工业化生产是实现中国页岩气规模化发展的重要环节;低产—中等产量井是中国页岩气的生产常态,发展勘探开发关键技术非常重要;严格控制单井投资和大幅降低成本成为提升页岩气勘探开发效益的重要手段。为此,建议:①持续加强理论技术攻关,积极开展页岩气"甜点区"评价勘探,逐渐夯实发展基础;②高度重视勘探开发前期评价,突出有效页岩气资源的落实,把控好评价钻探与产能建设的节奏;③突出页岩气储层精细描述和评价,提升整体开发水平;④加大勘探开发技术攻关力度,突出技术的简化和实用性,有效降低成本;⑤全面总结页岩气勘探开发快速发展经验,突出关键指标论证及评价,加强新区、新领域及新层系突破和接替。     

延安地区陆相页岩气动态储量计算方法研究

针对延安地区陆相页岩气储层压力低、吸附气含量高以及压恢测试难导致的动态储量预测难这一问题,在传统流动物质平衡法的基础上,运用油气渗流理论和油气藏工程方法,建立了适合延安地区陆相页岩气动态储量计算的流动物质平衡模型,并结合实际生产资料,评价了实际陆相页岩气井的动态储量。结果表明：1)传统流动物质平衡法忽略了天然气压缩系数(C_g)和黏度(μ_g)在生产过程中的变化,而这种变化在延安地区陆相页岩气低压、高吸附量的条件下极为显著;2)忽略页岩气降压过程中μ_gC_g的变化以及吸附气解吸效应,将导致预测的动态储量偏低;3)以延安地区某陆相页岩气井为例,利用建立的评价方法预测得到该井动态储量为2.2×10⁷ m³,比传统方法高10%;同时也表明该井所在的区域具有一定的开发前景。该研究对于延安地区陆相页岩气生产制度制定和产量预测具有重要的指导意义。     

本期导读

<正>"中国南方海相页岩气高效开发的基础研究"是2012年9月立项的国家重点基础研究发展计划(973计划)项目,下设6个课题。之所以首先选定我国海相页岩特别是南方海相页岩作为本项目的研究对象,是由于南方海相页岩分布范围广、厚度大、有机质含量较高,具有优越的页岩气形成与富集的物质基础和地质条件,页岩气资源丰富,目前研究程度相对较高,勘探评价工作相对较多,是现实的开发地区。而我国南方海相页岩地质背景复杂,出现诸如钻井过程中井壁垮塌严重和     

鄂尔多斯盆地陆相页岩气中生界储层井壁坍塌压力研究

鄂尔多斯盆地陆相页岩气中生界储层地质条件复杂,钻井过程中易发生井壁失稳。根据库仑—摩尔准则,建立了大斜度井、水平井井壁坍塌压力计算模型,对延长陆相页岩气中生界储层大斜度井、水平井钻井过程中的井壁坍塌压力进行定量化研究,计算结果表明:钻井过程中井斜角超过50°左右,井壁坍塌压力将大幅增大,不利于井壁稳定;在井斜角小于50°的条件下,沿着水平最大地应力方位钻进时,大斜度井、水平井井壁坍塌压力最大;在井斜角大于50°的条件下,沿着水平最小地应力方位钻进时,大斜度井、水平井坍塌压力最大;延长陆相页岩气中生界储层在不同方位上钻井水平井的坍塌压力在1.18~1.26之间,为陆相页岩气井钻井工程设计提供了参考依据。