延安地区二叠系山西组1段页岩气储层特征及勘探开发关键技术

延安地区二叠系山西组 1 段(山 1 段)陆相页岩气资源丰富,但泥页岩储层非均质性强,成藏条件复杂。为明确该区页岩气勘探潜力,应用钻井、测井、压裂、岩心及分析测试等资料,围绕山 1 段页岩气地质和工程特点,开展系统研究和技术攻关,创建陆相页岩气勘探开发关键技术。研究表明：山 1 段砂泥岩互层发育,横向相变频繁,泥页岩普遍含气,相邻的砂岩也含气,具有砂岩、泥岩混合,复合成藏的特征;山 1 段泥页岩累计厚度平均为 25m,地层压力系数为 0.82;泥页岩中有机质类型以Ⅲ型干酪根为主,R_o在 2.33%～2.85% 之间,泥页岩中主要发育 4 种孔隙、两种裂缝,泥页岩解析气含量平均为 1.2m³/t;相邻的砂岩含气饱和度平均为 45%,孔隙度平均值为 7.2%。通过集成创新,初步形成了陆相页岩气“三品质”测井评价技术、页岩气储层识别及随钻地质导向技术、低成本水平井优快钻井技术、水平井 CO₂混合体积压裂工艺技术等勘探开发关键技术,有力支撑了延安地区页岩气勘探开发工作。现场实施的 3 口水平井钻井周期降低 11.3%,薄层砂岩钻...     

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。      

超临界CO2+水力携砂复合体积压裂工艺对陆相页岩储层的改造机理及效果

中国陆相页岩油气资源潜力巨大,但由于陆相页岩具有黏土矿物含量高、非均质性强等特点,很难实现大规模体积压裂。由于缺乏针对性储层体积改造技术,中国陆相页岩油气领域一直未获得实质性突破。为解决这一关键技术难题,综合利用压裂模拟、微观分析等实验手段对松辽盆地青山口组一段富含油页岩层系进行研究。结果表明,超临界CO₂复合体积压裂具有降低页岩储层破裂压力、形成复杂缝网和溶蚀改善储层渗流通道的优势。在陆相页岩油领域设计并使用超临界CO₂复合体积压裂工艺,对吉页油1HF井成功实施了21段/1 431 m水平井压裂,并采用人工裂缝反演、不稳定试井、微地震监测、返排液分析、油源对比等技术进行压后效果评价。现场实践证实,该项技术效果显著,有效改造体积是常规水力压裂的2倍,实现了高黏土矿物含量强非均质性陆相页岩层系大型体积压裂,支撑吉页油1HF井获得稳产16.4 m³/d的高产工业页岩油流。     

涪陵焦石坝地区页岩气水平井压裂改造实践与认识

水平井缝网压裂技术的应用大幅提高了涪陵焦石坝地区试验井组产量,促进了我国页岩气商业开发。在分析区块页岩储层构造及地质特征基础上,通过岩石力学参数测试和岩石矿物组分分析,评价了储层岩石脆性及其可压性。根据焦石坝地区五峰组-龙马溪组含气泥页岩段页岩有机质类型好、含气量高、脆性指数高的特点,以“复杂缝网+支撑主缝”为改造主体思路,增大页岩储层的改造体积为目标,优选了压裂材料,优化了压裂设计及配套工艺,确定了试验井组压裂改造工艺技术方法,形成了适用于涪陵焦石坝地区的页岩气水平井分段压裂改造技术。经过26口井的现场实施,效果显著,压裂井均获得了较高产能,平均单井无阻流量10.1×10⁴~155.8×10⁴ m³/d,证实了以“复杂缝网+支撑主缝”为改造主体的页岩气水平井分段压裂技术的有效性,为我国页岩气压裂改造积累了经验。     

北美页岩气开发的关键技术

为了解决中国页岩气资源经济有效开发问题,依据北美地区页岩油气藏开发案例进行了类比分析,总结了成功开发页岩气的关键技术和油藏管理方法。研究结果表明:页岩油气富集的"甜点区"识别、长水平段水平井钻井、分段清水压裂以及微地震监测是页岩气藏开发的支撑技术;重视压裂液水资源管理和采用同井场多井的水平井钻井技术有利于降低开发成本;中国页岩气储层具有非均质性强的特点,应有针对性地进行储层表征研究。     

四川盆地东部复兴地区侏罗系自流井组东岳庙段陆相页岩凝析气藏地质特征及勘探开发前景

日前,中国石化江汉油田分公司在川东复兴地区部署实施的涪页10HF井测试日产气5.58×10⁴ m³,日产油17.6m³,取得了该区东岳庙段陆相页岩气勘探的重大突破。为了有效指导该区陆相页岩气的勘探开发,同时为四川盆地和国内外其他地区陆相页岩油气的勘探开发提供参考,基于岩心、钻井、测录井和分析化验资料的综合分析,对复兴地区东岳庙段陆相页岩凝析气藏的地质特征进行了研究,结合页岩品质、资源规模、保存条件、地表条件、压裂改造以及试气试采技术等方面分析了复兴地区东岳庙段陆相页岩气的勘探开发前景。综合研究认为:东岳庙段陆相页岩原生品质好,资源规模大,具有形成大型页岩气藏的物质基础;复兴地区为低山和丘陵地貌,东岳庙段埋深适中、地层平缓且断裂不发育,具备开展大规模页岩气开发的有利条件;东岳庙段粘土矿物含量高和可压性较差,"高密布缝体积改造"的压裂工艺技术已基本实现对东岳庙段陆相页岩的有效改造;东岳庙段为高压力系数的页岩凝析气藏,油、气产出规律不清,合理高效的开发方式仍需要持续开展探索。     

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。     

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。     

延长石油集团非常规天然气勘探开发进展

延长石油集团通过强化地质认识,明确了鄂尔多斯盆地陕北斜坡具备形成非常规天然气的地质条件,而致密砂岩气和页岩气是当前最为现实的勘探开发领域。在地质勘探理念上,确定鄂尔多斯盆地的南部物源对古生界砂体的发育具有重要贡献,而频繁的水进水退作用是促进优质储层发育的最主要因素;建立了"成熟烃源灶迁移控藏"的成藏模式,以此预测致密砂岩气藏的空间展布;重视陆相页岩砂质纹层的气体赋存能力,找到游离气赋存空间;以地化、储层、测井、地震等多种学科相结合实现了页岩气储层甜点的地震预测。同时,形成了陆相页岩气水平井钻完井技术、致密砂岩气藏储层保护钻井液体系、VES-CO₂泡沫压裂技术、液态CO₂/滑溜水混合压裂技术等开发技术,保证了致密砂岩气和页岩气的规模化开采。以勘探开发一体化模式为指导,探明中生界页岩气地质储量677×10⁸m³,古生界致密砂岩气地质储量3000×10⁸m³,目前的天然气生产能力已达到6×10⁸ m³/a,基本打破南油北气的开发局面。     

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...     

涪陵页岩气田“井工厂”技术

涪陵页岩气田是我国第一个投入商业化开发的国家级页岩气示范区,经过3年的技术攻关和现场试验及应用,形成了一套适合复杂山地页岩气特点的"井工厂"技术,极大地缩短了开发周期,降低了工程成本。涪陵页岩气田"井工厂"关键技术主要包括山地"井工厂"布局优化设计、页岩气"井工厂"钻井作业模式、"井工厂"压裂作业模式以及撬装化建站等4个方面。现场试验与推广应用情况表明,采用单钻机2~4井和双钻机5~8井"井工厂"钻井模式,单机组拉链式"井工厂"压裂与双机组同步"井工厂"压裂模式,可以达到当年完成建平台、钻井、压裂、试气、投产的开发要求。"井工厂"技术为涪陵页岩气田50×108 m3/a一期产能建设的顺利完成提供了强有力的技术支撑,并成为页岩气田经济开发的核心技术,对我国页岩气规模化开发具有重要的借鉴和引领作用。      

国内外页岩气勘探开发技术研究现状及进展

页岩气是二十一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能源压力。页岩气开采对于中国来讲既是机遇又是挑战。页岩气存储于泥页岩中,具有自生、自储、自保的特性,且每个页岩气藏都其自身勘探开发的特性。国外页岩气开发正处于发展阶段,先后经历了直井、单支水平井、多分支水平井、丛式井、PAD水平井钻井的发展历程,水平井及欠平衡钻井技术的应用加速了页岩气的开发进程,页岩气固井主要采用泡沫水泥固井技术,完井方式以套管固井后射孔完井为主。在增产方面,采用了大型水力压裂技术,包括清水压裂、直井压裂、水平井分段压裂、重复压裂和同步压裂等,并对裂缝进行实时监测以提高采收率。     

基于灰色关联的页岩储层含气性综合评价因子及应用——以四川盆地焦石坝区块为例

准确评价页岩储层含气性特征是实现页岩气井科学化管理、提高页岩气勘探开发效果的重要前提。基于灰色关联理论和焦石坝区块实际地质情况,筛选出实测含气量、含气饱和度、气测显示(气测全烃和气测含烃式甲烷)、孔隙度、总有机碳(TOC)和脆性矿物含量(石英+长石)等7个评价指标,对研究区7口关键井含气性特征进行综合分析。结果显示：①根据灰色关联理论可以定量计算各评价指标相关性和权重系数,获取含气性综合评价因子,实现地质和工程多因素联合表征页岩含气性;②基于综合评价因子差异,可以将页岩储层划分为3种类型,其中Ⅰ类储层评价因子大于0.8,页岩含气性较好,压裂投产为高产井(无阻流量为20×10⁴m³/d以上);Ⅱ类储层评价因子介于0.6~0.8之间,页岩含气性中等,压裂投产为中产井[无阻流量介于(5~20)×10⁴m³/d之间];Ⅲ类储层评价因子小于0.6,页岩含气性较差,压裂投产为低产井(无阻流量在5×10⁴m³/d以下)。结论认为,利用综合评价因子预测页岩含气性结果与压裂投产试井产能对应关系较好,对分析和预测页岩气井产能效益具有一定指示作用。     

川南深层页岩气水平井体积压裂关键技术

针对川南深层页岩气水平井压裂技术不成熟、关键参数不合理和压裂后单井产量低的问题,在综合分析已压裂井压裂效果的基础上,结合川南深层页岩储层地质工程特点,以提高缝网复杂程度、增大裂缝改造体积、维持裂缝长期导流能力为核心,采用室内试验与数值模拟相结合的方式,优化了压裂工艺和关键参数,形成了以“密切割分段+短簇距布缝、大孔径等孔径射孔、大排量低黏滑溜水加砂、高强度小粒径组合支撑剂、大规模高强度改造”为主的深层页岩气水平井体积压裂关键技术。Z3井应用该技术后,获得了21.3×104 m3/d的产气量,较同区块未用该技术的井提高1倍以上;川南地区多口深层页岩气水平井应用该技术后获得高产,说明该技术有较好的适应性,可推广应用。川南深层页岩气水平井体积压裂关键技术为3 500～4 500 m页岩气资源的有效动用奠定了基础。      

四川盆地中国石化探区天然气勘探开发领域与技术攻关方向

四川盆地中国石化探区天然气勘探开发成果显著,自新场气田发现以来,勘探开发领域逐步扩大,储量和产量快速增长。地质理论认识深化与关键技术进步是推动天然气勘探开发大发展的主要动力。中国石化探区天然气资源丰富,有利目标类型多,常规天然气整体探明程度为16%,页岩气勘探尚处于初期阶段,根据HCZ模式预测,中国石化探区天然气（含页岩气）勘探开发仍将快速发展,具备年均新增探明天然气地质储量(1 600~2 000)×10⁸ m³的潜力。围绕页岩气、海相碳酸盐岩天然气、陆相致密砂岩气等领域的高效勘探开发,需要加强深层海相页岩气增产降本的钻完井、压裂技术攻关,以及陆相、海陆过渡相页岩气资源潜力评价和勘探开发适应性技术准备,加强深层超深层礁滩相碳酸盐岩储层、风化壳储层预测和超深井高效钻井、压裂测试技术攻关,加强陆相致密砂岩气地质—测井—地震一体化甜点预测和低成本直井多层压裂技术攻关。     

川东北地区自流井组陆相页岩岩相类型及储层发育特征

中国陆相页岩气资源潜力巨大,其中川东北部分地区下侏罗统获得了工业性页岩气流。开展页岩岩相划分与储层特征的研究有利于进一步勘探开发陆相页岩气。通过XRD、普通薄片、扫描电镜、高压压汞、N₂吸附及CO₂吸附等实验方法对川东北地区自流井组陆相页岩进行精细研究。以有机质丰度及矿物组成为分类参数将页岩分为12种不同岩相,查明了自流井组页岩主要发育4种岩相,即贫有机质硅质页岩（Ⅰ₃）、含有机质混合质页岩（Ⅳ₂）、含有机质硅质页岩（Ⅰ₂）与富有机质黏土质页岩（Ⅱ₁）。不同岩相的页岩储层特征存在较大差异,富有机质黏土质页岩有机质含量大于2%,生烃潜力最好,有机质孔及黏土矿物晶间孔之间连通性较好且比表面积较大,发育的纹层状构造有利于工业压裂,为最优陆相页岩岩相,是最有利的陆相页岩气勘探开发目标;含有机质混合质页岩（Ⅳ₂）有机质含量大于1%,孔体积较高,储气能力较好,且发育有利于压裂的层状构造,为良好陆相页岩岩相,是较有利的勘探开发目标;而贫有机质硅质页岩（Ⅰ₃）与含有机质硅质页岩（Ⅰ₂）则具块状特征,孔体积与比表面积均较低,为较差陆相页岩岩相,是最不利的勘探开发目标。     

丁页2HF页岩气水平井钻井技术

丁页2HF井是部署在川东南丁山构造的一口页岩气水平井,目的层为志留系龙马溪组,设计井深5 655.00 m。该井钻进中面临陆相地层厚度大、上部地层出水、气体钻井应用井段受限、地层可钻性差、钻头选型困难、长水平段托压严重、斜井段泥页岩井壁稳定性差等技术难点。为此,首先分析了丁山构造的工程地质特征;然后,结合邻区实钻资料,在钻进中综合应用了气体钻井、高效钻头优选、PDC钻头配合螺杆复合钻井、强封堵油基钻井液和漂浮下套管、三凝水泥浆体系等技术。实钻表明,这些技术的应用效果良好,不但使丁页2HF井顺利钻达目的层,而且完钻井深达到5 700.00 m,创造当时国内页岩气水平井最深纪录。对该井应用的钻井技术和工艺及具体实施效果进行了分析,认为形成的丁页2HF页岩气水平井钻井技术,可为丁山构造页岩气水平井钻井提供参考。      

鄂尔多斯盆地海相深层页岩气压裂技术

鄂尔多斯盆地西部的乌拉力克组海相页岩气藏有利含气富集区面积达9 000 km²,但气藏埋藏较深,地层压力系数低,且总有机碳含量与含气性等指标较低,压裂提产的难度较大。为此,分析了乌拉力克组页岩气储层地质特征和压裂技术难点,针对该类深层海相页岩气储层裂缝延伸和加砂难度大的问题,优化多段少簇裂缝设计,同时将井筒井口压力等级提高至140 MPa;针对低压条件下大液量压后连续排采的要求,通过增加液氮伴注或者前置液态CO₂增加地层能量,室内模拟和矿场数据拟合优化了压后控压排液生产制度。开展了直井高压混合压裂、水平井分段多簇增能体积压裂现场试验,单井压裂用液强度、加砂量及排量等关键参数达到四川页岩气水平,井下微地震监测裂缝带长579 m、带宽266 m,试气无阻流量直井突破10×10⁴ m³,水平井超过20×10⁴ m³,实现了大规模体积改造提高产量的目的。鄂尔多斯盆地海相深层页岩气压裂技术为该地区页岩气勘探开发提供了技术支持。     

延长油田陆相页岩气复杂地层水基钻井液优化及应用

为实现鄂尔多斯盆地延长油田陆相页岩气安全优快钻井,针对现有有土甲酸钾水基钻井液体系难以保障复杂地层安全钻井、加重成本高和高密度加重困难的难题,在前期广泛调研评价多种封堵剂和加重剂的基础上,优选乳化沥青FT-R、单封DF-A和随钻封堵剂SD-Ⅰ对体系封堵性能进行了优化,优选重晶石粉和钛铁矿粉对体系加重成本进行了优化。认识如下：1)陆相页岩气常规地层钻井液低成本加重方式为现有有土甲酸钾水基钻井液体系+重晶石粉(密度为1.18～1.30 g/cm³)/钛铁矿粉(密度为1.18～1.35 g/cm³);2)陆相页岩气复杂地层钻井液体系为现有有土甲酸钾水基钻井液体系+2.0%乳化沥青FT-R+2.0%单封DF-A+1.0%随钻封堵剂SD-Ⅰ+重晶石粉/钛铁矿粉(密度为1.18～1.40 g/cm³);3)该体系流变性、滤失造壁性、润滑性、抑制性和抗污染性良好,有效保障了YYP-9井三开陆相泥页岩复杂地层安全钻井。该研究成果对鄂尔多斯盆地陆相、海陆过渡相页岩气钻井具有一定的借鉴价值。     

高陡构造地区页岩气水平井钻井认识——以贵州赤水地区林滩场林页1HF为例

贵州赤水林滩场构造林页1HF井是中国石化西南油气分公司在林滩场构造部署的首口页岩气水平井,以钻探龙马溪组页岩气为目的,完钻井深5 055 m。该井钻进中面临地层倾角大、易井斜、表层溶洞性漏失、须家河组地层可钻性差、斜井段页岩层稳定性差、水平段长、轨迹控制难度大等问题。针对上述情况,综合应用了清水强钻、防斜打直、连续取心、地质导向LWD和强封堵油基钻井液等钻井关键技术,实钻表明,直导眼井底水平位移59.03m、平均取心收获率95.14%、轨迹平滑、水平段长1 524.19 m、轨迹在目标层段中穿行、套管一次性下到位等指标均达设计要求,为后续完井压裂等提供了合格井筒条件。该井应用的清水强钻、地质导向LWD和强封堵油基钻井液等钻井关键技术效果明显,认为该井形成的页岩气水平井钻井技术可为林滩场构造或其他区域钻页岩气水平井提供参考。