页岩气开发钻完井技术探讨

我国广泛分布着丰富的页岩气资源,开发应用远景良好。通过借鉴、转化、应用常规油气开发的成熟技术,可集成配套形成页岩气开发钻完井技术系列。水平井已成为页岩气开发的主要钻井方式,结合旋转导向、MWD/LWD、三维地震和欠平衡钻井等工艺技术的集成应用可提高开发效率。水力压裂工艺已成为页岩气开发的主要技术,随着清水压裂、重复压裂、同步压裂等技术的发展,页岩气的勘探开发更具发展潜力。     

页岩气钻探开发技术研究进展

随着油气资源需求增加以及常规油气藏增产、稳产潜力下降,越来越多的国家开始将目光转移到非常规能源中。页岩气作为最主要的非常规能源之一,以其开发潜力大、开采寿命长、生产周期长等优点成为工程师和地球科学家们关注的焦点。页岩气藏是典型的非常规天然气藏,储层物性差、孔隙度和渗透率低,开采难度大,需要应用特殊的钻探开发技术。分析、总结了页岩气成藏机理,储层特征,以及钻探开发技术现状,特别是页岩气开发新技术——水平井技术和压裂增产技术,这两项技术的不断改进,使页岩气产量逐年提高,页岩气在全球能源供应体系中的重要作用日益显著。     

页岩气勘探开发关键技术综述

在当前国际能源供需矛盾日益突出的形势下,页岩气资源勘探开发备受世界瞩目。页岩气是一种超低渗透非常规天然气,在页岩气勘探开发中有许多关键技术。介绍了页岩气勘探开发中的相关关键技术,包括密闭取心和保压密闭取心技术、水平井技术和压裂技术,并提出了发展我国页岩气勘探开发相关技术的建议。     

涪陵页岩气水平井定向技术

涪陵页岩气产能示范区作为国内首个国家级页岩气示范区,自2012年启动以来,通过不断的技术攻关和技术创新,形成了完善的国产化水平井钻井技术系列。2015年随着区块的转移,地质条件更趋复杂,定向施工面临着更多新的技术难题,在已有成熟技术的基础上,通过技术优化和先进的降摩减扭工具的应用,有效地解决了新区块的施工难题,推进了页岩气产能区的建设。     

页岩气典型开发技术及勘探开发进展

页岩气是21世纪潜力巨大的非常规天然气资源,可以作为常规能源的重要补充,能够有效地缓解世界的能源压力.与常规天然气藏相比,页岩气在地质特征和开发方式上有着明显差异,开采难度更大,成本高.水平井和分段压裂技术是成功开发页岩气的关键技术.以此为契机,对我国页岩气资源的分布状况以及进展进行了分析,详细介绍了水平井分段压裂的现状、优化设计及效果等情况.以求尽快开展资源评价和有利目标区筛选,争取在页岩气领域获得重大发现.     

页岩气开采压裂液技术进展

页岩气是一种分布广泛且储量丰富的非常规能源,但由于其储层具有孔隙度小及渗透率低等特性,一直以来页岩气未得到大规模开采。直到近20年,页岩气开采技术才得到飞速发展,这主要得益于水力压裂技术的进步。压裂液是水力压裂的重要组成部分,其性能的优劣直接影响水力压裂施工的成败。通过调研国内外文献,结合国内外压裂液技术的发展历程,分析了页岩气开采中几种常用压裂液的优点、适应性及存在的问题,综述了两类新型的无水压裂技术。结合我国页岩气储层的特殊性及压裂技术发展的现状,提出了适于我国页岩气开采的压裂液技术发展的建议,并特别强调了在页岩气开发初期重视环保的重要性。     

页岩气录井技术进展及展望

经过十几年技术攻关,国内页岩气录井技术发展与应用水平不断提高。本文基于地质工程一体化的评价需求,总结了具有特色的页岩气录井技术系列：岩石热解录井和自然伽马能谱录井结合的烃源岩特性评价技术;元素录井和自然伽马能谱录井结合的页岩岩性、脆性评价技术;气测录井和碳同位素录井结合的含气性评价技术;核磁录井为主的页岩物性评价技术。同时,还对页岩气录井技术发展进行了展望,认为现今页岩气录井技术面临水平井目标靶体复杂化、深层页岩气地层温度高、常压页岩气地层压力低的技术难题,需要不断提升录井仪器分辨率,加强多维核磁录井技术等录井新技术创新;为实现页岩气层的立体刻画和精确评价,需要利用大数据资源开发智能化录井工程技术系列,为页岩气高效优质勘探开发提供全面技术支撑。     

页岩气资源分布、开发现状及展望

目前页岩气资源勘探开发已成为世界焦点,研究表明世界页岩气的资源量为636.283×1012 m3。美国页岩气资源丰富,广泛分布于美国的南部、中部及东部。中国也拥有丰富的页岩气资源,据初步评价与美国页岩气资源量大体相当,但目前我国页岩气开发还处于初级阶段。美国是页岩气勘探开发技术最先进,开发最全面的国家,加拿大也有较长的页岩气开发历史。由于页岩气储层渗透率低,开采难度大,因此我们需要学习国外先进技术,开发一套适合我国页岩气储层的钻井开采工艺,同时需要国家的大力支持,推动我国页岩气产业的发展。     

页岩气资源分布、开发现状及展望

目前页岩气资源勘探开发已成为世界焦点,研究表明世界页岩气的资源量为636.283×1012m3。美国页岩气资源丰富,广泛分布于美国的南部、中部及东部。中国也拥有丰富的页岩气资源,据初步评价与美国页岩气资源量大体相当,但目前我国页岩气开发还处于初级阶段。美国是页岩气勘探开发技术最先进,开发最全面的国家,加拿大也有较长的页岩气开发历史。由于页岩气储层渗透率低,开采难度大,因此我们需要学习国外先进技术,开发一套适合我国页岩气储层的钻井开采工艺,同时需要国家的大力支持,推动我国页岩气产业的发展。     

陵页岩气井新工具的应用与经济评价

涪陵地区页岩层蕴含着丰富的天然气资源,具有较大的开采前景。区块主要目的层为上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组下部页岩气层。上部泥页岩地层井壁稳定性差,地层承压能力低,溶洞发育、易坍塌、易漏失;海相沉积地层流体分布复杂,部分地层岩性变化大,可钻性差,机械钻速较低;采用丛式布井,水平井井眼轨迹复杂,靶前位移大,大井眼定向扭方位困难、托压严重。现场试验使用了旋转导向、扭力冲击器、旋冲马达、水力振荡器等新技术、新工具,大幅度提高机械钻速,缩短钻井周期,取得一定的经济效益。阐述了几种新技术和新工具的工作原理、现场应用情况,并对其经济效果进行了评价。     

页岩气压裂技术进展及发展建议

针对页岩储层孔隙度、渗透率极低，需要压裂改造形成复杂的裂缝网络，才能保证页岩气的高效开发，梳理了直井压裂、水平井压裂、重复压裂、超高导流能力压裂及深层压裂的关键工艺，对比了泡沫、滑溜水、纤维、液化石油气等压裂液体系的优缺点及适用性，归纳了微地震监测、测斜仪监测等裂缝监测技术的原理和优缺点，并提出了页岩气压裂发展的建议。研究得出:我国已实现3 500 m以浅页岩气资源的大规模工业化开发，深层页岩气将成为页岩气开发的重要接替领域；未来压裂液体系发展呈低成本、低伤害、清洁环保、适应苛刻环境的趋势；重复压裂将成为页岩气增产的重要举措，裂缝监测技术是页岩气压裂优化设计的导向，“工厂化”压裂模式是页岩气压裂降低成本的有效途径。     

页岩气高效钻完井装备和工具技术方案研究

常规油气钻完井装备和井下工具在页岩气开发过程中体现出一定的不适应性,需要进行技术改进以应对井工厂钻井、大型压裂施工、采气及环保的技术要求。本文结合工程实际,从技术现状分析入手,对钻机、钻头钻具、压裂装备、连续管作业设备、采气装备、环保设备等提出改进优化技术方案,并进行了效益分析。钻机自动化改进等高端钻机技术、大排量高压力压裂机组和管汇、连续管作业设备、耐油基螺杆钻具等成为目前国内页岩气开发首要完成的技术改进对象。     

下扬子地区望江坳陷页岩气地质调查皖望地4井钻井技术

为查明下扬子地区望江坳陷白垩系-二叠系地层岩性和层序、验证地球物理信息、评价油气资源潜力,中国地质调查局部署了大口径页岩气地质调查井皖望地4井,完钻井深2503.9 m。针对钻遇地层多变、软硬互层、大段多层膏岩层等复杂情况,通过钻头适应性优化、钻具组合稳斜纠斜、稳定可靠的钻井液体系等钻探工艺技术的实施,实现防斜打直快速穿越,保证了岩心采取率,实现了钻井目的。该井钻井技术可为周边地区油气钻探提供有益经验。     

川东南五峰-龙马溪组页岩气勘探开发进展、主要问题及对策

川东南涪陵-南川-东溪-丁山地区的五峰-龙马溪组页岩气获得了较好的勘探开发效益,仅涪陵气田于2018年底累计探明储量就达6 008×108 m3,产气量累计超过150×108 m3。如何有效圈定页岩气"甜点"区段、提高钻完井和压裂技术水平、确保环境不受污染与安全生产是目前川东南页岩气勘探开发事业中亟待解决的现实问题。本文建议积极探索页岩气勘探开发新领域,建立健全完善且具有针对性的页岩气"甜点"区段的评价标准与体系,寻求低成本设备与技术体系、作业模式,努力优化开采方案和增产作业措施,采用环保型压裂介质和废液生态处理方式,避免由于开采过程中地应力失衡而引发的次生地质灾害等方面的对策,以期能够对川东南五峰-龙马溪组页岩气的勘探开发提供参考与指导。     

鹿邑凹陷海陆过渡相页岩气地质调查鹿页1井钻井技术

南华北盆地鹿邑凹陷具有页岩气形成和发育的良好地质条件,区域内设计的页岩气地质调查鹿页1井井深3506.5 m。区域内属于海陆过渡相地层,地层复杂,构造发育,山西组及上石盒子组地层泥岩层段较多,施工中易出现坍塌、掉块等孔内复杂情况。针对钻井工程施工难点,通过优选钻探设备、钻头、钻井液体系等措施,总结了泥浆护壁、深孔取心、防斜等技术措施,保障了钻井工程的顺利实施,形成了一套适应于南华北盆地鹿邑凹陷海陆过渡相地层的页岩气深井钻井施工技术方法。为下一步实施同类钻井、安全优质高效开发页岩气提供了有益借鉴。     

页岩储层层间暂堵转向工艺技术研究

针对大庆古龙页岩油储集层页理发育丰富,水平渗透率低,垂向无法流动等特点,需通过暂堵转向压裂技术增大净压力,利用暂堵颗粒封堵炮眼迫使压裂液转向,进一步提高裂缝复杂程度。本文通过分析暂堵颗粒在井筒以及炮眼附近的受力与暂堵前后压力变化,提出暂堵颗粒运动方程,建立评价暂堵颗粒坐封效果的两个参数,制定暂堵转向评价标准,形成了暂堵颗粒用量设计方法,研究页岩油试验区水平井压裂施工中暂堵颗粒的封堵效果。现场试验结果显示暂堵有效率达到66.7%,坐封效率达到74%,暂堵颗粒效率达到34%,暂堵后裂缝起裂位置或延伸方向明显不同,炮眼封堵有效,实现了压裂转向的目的,为今后页岩油储集层压裂改造提供理论支撑。     

海外页岩油气纵向地质甜点识别方法

准确识别页岩油气地质甜点、确定关键识别参数、优选水平井靶点是开展页岩油气研究急需解决的问题。勘探开发实践表明,页岩油气的地质甜点为"甜点体",其纵向上遵循从远景段、有利段、核心段,再到甜点的递进识别过程。本文以北美Eagle Ford组页岩为例,从构造沉积背景确定了浅海-半深海相沉积的下白垩统为远景段;利用野外露头和钻井岩芯,通过层序地层分析明确了Eagle Ford组为晚白垩世的有利页岩发育层;结合测井解释得出了下Eagle Ford段为该组的核心段;同时,提出了自然伽马、有机碳含量、电阻率、含烃饱和度4类测井曲线进行划分核心段和识别纵向甜点段的应用方法。在此基础上,通过观察扫描电镜和薄片资料,分析A、B、C三个亚段生烃能力和储集能力,明确了下Eagle Ford段的B亚段为纵向地质甜点。分析PH、EM、BL三口井初始产量和水平井段钻井轨迹在A、B、C三个亚段的钻遇时间,结果显示B亚段对页岩油气较高产量贡献率最大,是下Eagle Ford段最佳的水平井靶点优选位置。     

望江凹陷页岩油气地质调查皖望地2井钻井技术

皖望地2井是部署在下扬子陆块沿江褶断带望江凹陷许岭次凹斜坡带的一口页岩油气地质调查井,设计井深1600 m,完钻井深1632 m。钻探目的是主探二叠系大隆组-孤峰组页岩含气性,兼探区域地层层序、岩性、岩相发育情况。针对该井泥砂互层、井壁不稳、岩性复杂、取心困难等问题,通过改进绳索取心钻具及工艺、改善泥页岩等敏感地层钻井液体系、优化钻进参数,提高了钻进效率,确保了岩心采取率。并对钻进过程中出现的问题进行分析,提出了改进措施,为同类型小口径页岩气调查井的钻进施工提供技术参考。