美国页岩气勘探最新进展

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2 O 1 1年 8月

美国页岩气勘探开发最新进展李欣段胜楷。 孙扬。 周登洪。 孙雷。 李士伦。1 .美国 Kn o w l e g e Re s e r v o i r咨询公司 2 . C h e v r o n E n e r g y T e c h n o l o g y C o mp a n y 3 .西南石油大学

李欣等.美国页岩气勘探开发最新进展.天然气工业， 2 O 1 1, 3 1 ( 8 ): 1 2 4一 l 2 6 .

摘要页岩气储层的基质渗透率非常低，并且存在次生矿物填充的簇状“天然”裂缝。页岩气藏储量包括基质吸 附的天然气量和裂缝、孔隙中储存的自由气量。美国的页岩气作为一个全球规模的能源安全源和长期供气源，其水平井钻井技术和低黏度水力压裂技术开启了原来被认为是没有商业价值的页岩气这个巨大的储备资源宝库。为此，从 A I L 咨询公司整理的报告以及 S P E网站公布的论文入手，对比并评估了煤层气、常规天然气和页岩气储层的关键参数，阐述了美国页岩气的最新勘探开发状况，对主要页岩气藏的重要参数进行了归纳分析，重点对推动页岩气开发的水平井钻井

技术和水力压裂技术进行了剖析，以期达到对我国的页岩气勘探开发提供借鉴的目的。 关键词美国 页岩气 勘探开发水平井多级水力压裂启示DOI: 1 0 . 3 7 8 7/ i . i s s n . 1 0 0 0— 0 9 7 6 . 2 0 1 1 . 0 8 . 0 2 9

1 美国页岩气的勘探开发现状2 O世纪 3 O年代，美国密歇根州的 An t r i m页岩气藏进人中等程度开发阶段，到 8 0年代已钻井 9 0 0 0 口。美国开发最积极的页岩气富集带位于 Te x a s的 F o r t Wo r t h盆地的 B a r n e t t页岩气藏，它的成功开发得到了工业界的广泛关注。1 9 8 6年首次在 B a r n e t t页岩气藏采用大规模的水力压裂， 1 9 9 2年在 B a r n e t t页巴∞

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岩气藏完成第一口水平井，通过不断提高的水力压裂技术和

工艺，加速了 B a r n e t t页岩气藏的开发。在此后的 2 0年里， B a r n e t t页岩气藏的开发生产模式在北美工业界得到了推广，在过去的 1 O年间， B a r n e t t页岩

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图 1 美国的页岩气产能预测图 (来源于 ALl咨询公一 J )(注： 1 Bc f一2 8 31 . 7× 1 0 m。 )

气的采收率从 2 增加到 5 0%,在美国 4 8个州 (除阿拉斯加和夏威夷 )广泛分布高有机质页岩，资源量在 1 4 8 3×1 0~1 8 5 9 x 1 0”m。,加之煤层气和低渗透气藏的开发，将对美国能源形势起到重要的贡献。图 1 是预测的页岩气在美国非常规天然气总产量的分布情况。

出气和水 l】]。页岩气储层是富含有机质的岩层，其组成中占首要地位的是坚硬的黏土颗粒。片状沉降的黏土矿物颗粒以及层状的沉积物使得岩石水平渗透率很小，垂向渗透率更小。 目前发现的页岩气藏主要穿过了南部的 4 8个州 (除阿拉斯加和夏威夷外 ),最活跃的页岩气藏是 B a rn e t t、 Ha y n e s v i l l e、 Ma r c e l l u s、 An t r i m、 Ea g l e F o r d和

2页岩气藏的主要参数从化学组成上说，页岩气是典型的干气，其主要成分是 C H ( CH含量大于等于 9 O ),但是某些储层也产出“湿气”。 An t r i m和 Ne w Al b a n y页岩气藏就产

Ne w Al b a n y等气藏。表 1总结了美国优选页岩气藏

的地质参数。表 2不仅提供了页岩气储层的地质参数， 而且给出了通过对比某些关键参数评估页岩气盆地的方法。这些参数也应用在页岩气井的完井设计中。

作者简介：李欣，女， 1 9 6 9年生，美国路易斯安娜州立大学石油工程博士；现在从事石油天然气咨询工作。8 3 2 4 7 7 2 7 2 0。 E— ma i l: x l i@k n o wl e g e r e s e r v o i r . e o m

第3 1卷第 8期

新

能

源

1 2 5

表 2评估煤层气、页岩气、常规天然气储层关键参数对比数据表分析内容

分析可以获得的结果

天然气含量

提供脱附天然气量 (来自实验筒的煤层样品分析 ),残余天然气量 (来自压碎煤层分析 )和损失天然气量(计算值 )。这 3者之和即为给定煤层的地层条件实际天然气含量

储层岩石热裂解分析 笼 蕞鐾 翟喜机质的热成熟度。确定已经转化为烃类的有机质比例以及通过完全的热总有机碳含量确定储层岩石中包括以自由烃和干酪根形式出现的的有机碳总含量

天然气组成岩心描述

确定脱附的天然气中的甲烷、二氧化碳、氮气和乙烷的百分含量。用以确定天然气纯度以及建立等温脱附混合模型从视觉上收集煤层光泽度、条带分布情况、割理距离、矿物学、煤层厚度和其他方面的信息。提供煤层组成、渗透率和非均质性方面的信息温度恒定条件下描述储层表面的天然气吸附量，它为压力的函数。它描述了煤层储集天然气的能力

等温吸附矿物学分析常规测井分析专门测井分析不稳定试井三维地震分析

以及该部分天然气的脱附速度利用岩石学和 x射线衍射仪确定总的矿物成分以及利用 x射线衍射仪和电子显微镜扫描确定黏度矿物成分自然电位、伽马、浅深层电阻率、微电极测井、井径、密度、中子和声波测井。用以识别煤层和页岩层以及确定页岩层的孔隙度和饱和度值成像测井识别储层裂缝和电缆光谱测井确定地层天然气成分压力恢复或者注入压力下降试井确定储集层压力、渗透率、表皮系数和检测裂缝性储集层的特性用以确定断层位置、储集层深度、其厚度变化以及侧面连续性和煤层或页岩层物性

3水平井钻井在页岩气的开发中，水平井已成为主流。在相同的页岩储层中，水平井垂直于裂缝的方向，有效地增加

的长度从 4 0 0 m增加到 9 0 0 m,单井的最终采收率也从 3 7×1 0 m。增加到 7 4×1 0 m。,基本与水平井的长度成正比，同时由于少钻井而节省了钻井的成本。一

般而言，水平井的走向对提高产能非常重要，一

与气藏的接触面积，一般水平段的长度从 7 0 5~1 6 0 0

般应横切裂缝。但是 B a r n e t t页岩气藏的开发表明，

m,比直井的产量和采收率高。水平井的完井方式为套管固井，使用分隔器以便于多级压裂。 在考察了水平井的长度与 B a r n e t t页岩气藏单井最终采收率的关系时发现，从 2 0 0 2 -2 0 0 7年，水平井

在气藏较厚的区域内，即使有压裂阻挡层，井眼的走向

并不是提高产能的最决定性的因素。但是在断层带和气藏的边部，井的走向和压裂缝的方向对井的产能有很大的影响。主裂缝通常近似垂直于最小水平应力的

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方向，在一个气田中，主要的自然裂缝和人工裂缝的走向是一致的，当然也不排除局部的应力变化。

面积可以达到 9 . 2×1 0 m。 E 4 3。该项技术简单实用，但

是对某些页岩可能并不适用，则可以采用凝胶压裂、气

水平井距主要取决于对裂缝方向和最优化井筒方向的了解。加强岩石力学的了解，能减少或取消水平

体辅助压裂或复合压裂等其他压裂技术。此外，“降阻水”压裂液的黏度太低，所以砂和支撑剂的携带能力有限。目前，复合压裂液的使用日渐广泛，在这项技术

井集成射孔从而能够压裂出主裂缝和纵横交错的裂缝分支。当然，水平井的井距应该使单井和邻井之间裂缝的也能交联，使裂缝的实际连通达到最大化；还要考

中，降阻水用于打开裂缝，黏度大的压裂液则用于运输支撑剂到裂缝的远端。不同压裂方式的确定根本依据

虑是否可采 …… 此处隐藏：3221字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……