四川盆地威远页岩气开发成熟区加密井可采储量概率法评估

随着川南页岩气勘探开发快速上产,威远页岩气开发不断深入,需要井间加密提高动用储量,利用现有生产井对规划的加密井进行最终可采储量（EUR）评价成为现实问题之一。应用现代产量递减分析方法评价了威远成熟区生产井EUR并建立其概率分布,应用概率法评价规划加密井EUR,认为从单井EUR统计规律来看威远页岩气开发已经进入成熟阶段,可在威远区块使用概率法开展EUR类比,评估加密井EUR;采用概率法评价W204井区加密井的EUR目标风险和开发风险较小,表明井数越多EUR不确定性越小;在页岩气开发成熟阶段,使用概率法可以更加可靠地预测单井EUR和降低项目不确定性风险。利用概率法评价加密井EUR和气田EUR的结果和方法可以为其他类似地区提供借鉴和参考。     

变压力扩展指数模型法在页岩气井递减分析中的应用

近年来四川盆地页岩气的勘探开发取得了突破性的进展,水平井与体积压裂主体工艺技术被广泛应用于川南地区长宁区块的页岩气开发中。页岩气分段压裂水平井的产量递减规律与常规气井差异大:在初期的压裂液返排阶段,气井产量递减较快,与人造裂缝性低渗气藏气井的早期生产动态相近;后期由于页岩气的解吸附作用增强,气井长期处于低压低产阶段,产量递减慢。北美出现了多种针对页岩气井的产量递减分析方法,但这些方法局限于定压生产的假设,与页岩气井实际生产中受邻井压裂、地面管网建设等因素影响而出现的变压力变产量生产的情况不相符。通过引入压力重整产量,对扩展指数法进行改进,形成变压力扩展指数模型法(简称VP-YM-SEPD法,即Variable-Pressure drop YM-SEPD法)来解决页岩气井变压力生产数据分析的难题。应用VP-YM-SEPD法分析生产数据,需要气井生产史在半年以上,可以分析得到可靠的递减参数。该方法成功用于分析川南地区长宁区块一页岩气井的生产数据,解决了页岩气井变压力生产的递减分析难题。     

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。     

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。     

川南地区百亿立方米页岩气产能建设地质工程一体化关键技术

四川盆地南部地区下志留统龙马溪组页岩气资源丰富,但地质、工程条件复杂,页岩气规模效益开发面临着严峻的挑战。为了解决川南地区页岩气"部署设计难度大、优质储层钻遇率提高难度大、复杂缝网形成难度大、单井产量和单井估算最终采收量(EUR)提高难度大"等问题,通过系统梳理和总结10余年的页岩气勘探开发成果,形成了适用于该区的页岩气地质工程一体化高产井培育方法,并开展了现场试验和推广应用。研究结果表明:①所形成的三维地质建模、三维地质力学建模、复杂缝网模拟和产能数值模拟等4项关键技术,为该区页岩气井全生命周期的方案设计、现场实施、实时调整提供了重要的决策依据和指导,有效提高了页岩气单井产量和EUR;②实施地质工程一体化高产井培育方法,可以大幅度提高长宁—威远国家级页岩气示范区页岩气单井产量,其中长宁区块井均测试日产量由10.9×10~4 m~3提高到26.3×10~4 m~3、最高测试日产量达到62×10~4 m~3,威远区块井均测试日产量由11.6×10~4m~3提高到23.9×10~4 m~3、最高测试日产量达到71×10~4 m~3;③推广应用地质工程一体化高产井培育方法,可以实现高产井的"复制",培育了一批EUR超过1.5×10~8 m~3、部分超过2×10~8 m~3的高产井,其中泸州区块4口深层页岩气井,井均EUR达1.98×10~8 m~3。结论认为,所形成的地质工程一体化页岩气高产井培育方法,是破解页岩气规模效益开发难题的有效措施,可以为国内外非常规油气藏的规模效益开发提供借鉴。     

页岩气井投产初期单井最终可采量计算方法——以四川盆地CN气田为例

随着国内外页岩气的规模开发,越来越多的页岩气储量资产走向国际资本市场,气井最终可采量（EUR）的计算成为热点,但仅凭气井投产初期有限生产资料难以判断储层压裂改造效果,导致气井EUR计算误差大,无法判断勘探开发投资效益。为此,建立“校正气井产量百分位典型曲线预测法”,即运用流动形态法筛选井区内处于生产中后期气井作为样本井,根据样本井历史产量与EUR分布建立校正的产量百分位典型曲线,以此曲线实现井区内投产初期气井EUR的准确计算。研究结果表明：(1)运用流动形态诊断方法定量确定生产阶段,能够显著提高生产中后期气井EUR计算精度;(2)校正的产量百分位典型曲线能够代表井区气井的产量发展趋势,能显著提高投产初期气井EUR计算精度。因此,“类比”为页岩气投产初期EUR计算方法的关键,其能够定量确定井区内气井生产阶段,并通过“EUR百分位图版”与“产量百分位典型曲线”将生产中后期气井的生产规律合理类比应用于投产初期气井EUR的计算,方法可靠度高。研究提出的基于EUR百分位图版与产量百分位典型曲线的气井投产初期EUR计算方法,填补了这一领域技术空白。     

页岩气水平井EUR预测方法分析与应用

国内对于页岩气水平井的估算最终采收率(EUR)与产能预测多数处于理论研究阶段,现场实际应用多数还延用常规气井方法,这给页岩气的产能预测以及经济性分析带来较大困难。为此,在页岩气压裂水平井流态特征的基础上,分析了经验法、现代产量递减法和模拟预测法三类14种页岩气水平井EUR预测方法的应用条件,分析了各方法的适用流态和生产条件。提出了适用于变产量变压力生产的页岩气水平井EUR预测方法,认为：①对于国内变产量变压力生产的页岩气水平井,未达到边界流时,可以采用Blasingame图版法和解析法进行EUR预测;②对于达到边界控制流的页岩气井,可以采用Blasingame图版法、FMB曲线法和解析法进行EUR预测,且页岩气井EUR预测需要多方法综合确定,以减小单一方法引起的误差。实例计算表明所优选的方法可行性强,准确性高。     

威远构造页岩气钻井技术探讨

当前常规天然气资源经过长期开采已逐步衰竭,页岩气等非常规天然气资源已引起新的重视。国外页岩气勘探开发表明其生产周期长、单井产量低、产量递减快、资金回收慢、环境污染等问题,是阻碍页岩气藏工业化开发步伐的主要因素。而水平井是页岩气藏成功开发的关键因素,水平井的推广应用加速了页岩气的开发进程。文章以四川油气田威远构造的第一口龙马溪页岩气水平井—威201-H1井为依托,进行页岩气水平井钻井技术的探讨,为今后在该区块的钻井设计和钻井技术提供了一定基础支撑。     

考虑页岩气储层及开发特征影响的逻辑增长模型

随着页岩气开发工作的持续快速推进,如何深入分析页岩气井生产动态、评价气井生产特征,成为页岩气建产区评价、新区开发方案制订和规划方案编制等工作中亟待解决的问题。已有学者将逻辑增长模型(以下简称LGM模型)应用于非常规气藏气井的产量递减分析中,但未考虑页岩气储层及开发特征的影响,该方法仍有进一步完善和发展的空间。为此,基于前人的研究成果,建立了考虑页岩气储层及开发特征的逻辑增长模型(以下简称RB-LGM模型),并且以四川盆地长宁区块页岩气开发井为例对页岩气井生产动态进行了分析,将分析结果与Arps双曲递减模型的拟合、预测结果进行了对比;在此基础上,采用RB-LGM模型来确定水平井的最优井距。研究结果表明:①在LGM模型的基础上,RB-LGM模型根据页岩气开发采取大批量集群式部署水平井的特点,将页岩气储层参数(厚度、页岩密度、含气量)及开发参数(水平段长度、井距、采收率)相结合,作为水平井产气量拟合的逻辑控制因素,从而使气井的产量预测结果更加合理;②采用RB-LGM模型既能够对气井早期生产数据进行良好拟合,又能够保证后期预测结果在逻辑条件控制下收敛;③由于RB-LGM模型考虑了页岩气储层和开发特征的影响,因而既可以用于水平井井网优化,又可以通过数据反演来分析开发区域内储层参数的变化趋势。     

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。     

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。     

Fayetteville页岩气开发实践与启示

美国“页岩气革命”取得的巨大成功对世界能源结构产生重大影响,并引起了全球广泛关注。然而,虽然已有大量学者从技术、经济、政策和管理等方面分析了美国页岩气的成功经验,但少有对单个页岩气田的开发实践进行详细解剖。通过对北美第二个商业开发页岩气产区——Fayetteville气田开发实践深入分析,总结得出六点启示：①转变开发方式、持续改进工艺技术,不断完善学习曲线,努力实现降本增效;②以富含有机质页岩品质为主线,深化页岩气甜点区认识,有效降低开发风险;③页岩储层非均质特征明显,通过开辟试验区、滚动开发的方式提高高产井比例;④受租地边界调整水平井部署方位后,长期生产特征表明开发效果未受影响;⑤水平段长度逐年增加,平均单井产量同比提高,长水平井总体开发效益较好;⑥气井单井产量低、初期递减快,需持续、大量钻井才能保持气田上产与稳产。研究成果对我国页岩气的勘探与开发具有重要的指导和借鉴意义,有利于推动我国页岩气工业快速发展。     

川南地区五峰组—龙马溪组页岩笔石带对比及沉积特征

四川盆地南部长宁与威远区块是我国页岩气主要产区之一,主要产气层上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组富有机质页岩厚度介于20~40 m,具有良好的可对比性,然而,从笔石地层的角度分析后发现,上述2个区块黑色富有机质页岩的沉积时间和沉积速率均存在着明显的差异。为此,应用沉积学、生物地层学、地球化学和矿物学等研究手段,开展了上述2个区块8口钻井的岩心描述和笔石生物地层划分等工作。研究结果表明:(1)长宁地区的富有机质页岩主要沉积于WF1—LM4笔石层段,而威远地区则主要沉积于LM1—LM8笔石层段,二者富有机质页岩的沉积时间差异较大;(2)受广西运动的影响,富有机质页岩的沉积中心不断向北(威远地区)迁移,越靠近南部的海岸线,富有机质页岩沉积结束的时间就越早;(3)威远地区局部缺失观音桥组下部和部分笔石带,发育水下古隆起(赫南特冰期或已隆出水面),其边界目前尚未明确,影响了富有机质页岩的沉积,在该区域进行页岩气勘探部署需格外谨慎。     

页岩气密切割分段+高强度加砂压裂新工艺

目前依靠大型水力压裂工艺技术已经实现了四川盆地长宁地区埋深3 500 m以浅页岩气的规模开发,但随着主体工艺参数的定型,增产效果提高的幅度趋缓,而同期北美地区则依靠缩短簇间距、提高支撑剂加量实现了页岩气单井产量的大幅度增长。为了给长宁地区页岩气压裂工艺参数优化提供可靠的实践依据,在应用诱导应力及水平井多段多簇产能计算模型分析密切割分段+高强度加砂压裂新工艺提高产能机理的基础上,探讨了压裂增产技术的主要工程因素,根据该区的地质参数制定了压裂新工艺的先导性试验方案并开展了现场试验,然后结合生产实际效果和试验结果对压裂工艺参数进行了优化。研究结果表明:①缩短主裂缝间隔、增加诱导应力干扰程度、提高人工裂缝对页岩储层的改造程度是密切割分段工艺的技术关键,提高支撑剂加量、降低支撑剂嵌入及破碎对裂缝导流能力衰减的影响程度、确保支撑裂缝具备足够的长期导流能力是高强度加砂大幅度增产的内因;②长宁地区优化后的新工艺实施参数——分段簇间距介于15～20 m,加砂强度介于2.0～2.5 t/m,用液强度介于30～35 m~3/m。结论认为,新工艺提高了长宁地区页岩气井单井产量及开发效益,为提高该区页岩气井的综合开发效益提供了技术支撑。     

概率法在页岩气未开发最终可采量评估中的应用——以北美某成熟页岩气区块为例

中国实现页岩气规模开发的时间不长,页岩气最终可采量(EUR)评估方法研究尚处于不断积累和完善的阶段,尤其是评估准确度较高的概率法应用还不普遍。为此,在分析评价页岩气EUR评估方法的基础上,应用改进双曲递减模型预测了北美某成熟页岩气区块内在产井的EUR并建立其概率分布,基于上述结果应用概率法模拟新井的未开发EUR,并分4种情形(目标概率、项目风险、项目对比、更合理的EUR评估)对概率法的合理使用及其应用效果进行了详细阐述。研究结果表明:(1)随着页岩气开发项目的推进,生产井数的增加、开采技术的成熟,概率法所需的具有合理置信度水平的类比井组可以建立起来,为应用概率法评估未开发EUR奠定了基础;(2)页岩气项目未开发EUR在部分程度上受总井数的影响,未来钻井数量减少会增加未开发EUR的不确定性,相反钻井数量增加则可以减少未开发EUR的不确定性;(3)概率法具备定量描述不同级别未开发EUR的可能性,定量反映项目存在的不确定性和风险,通过对不同项目的不确定性及风险进行对比,可以为项目的鉴别和决策提供依据。结论认为,随着页岩气生产井数的增加和开采技术的成熟,采用概率法对页岩气项目未开发EUR进行评估是更为合理可靠的选择。