页岩气开发技术现状及研究方向

页岩气 开发 内部资料 对国内外页岩气开发,研究,储量估算都有涉及

石油天然气学报(江汉石油学院学报) 2011年1月 第33卷 第1期

2011 Vol 33 No 1JournalofOilandGasTechnology(J JPI) Jan#119#

页岩气开发技术现状及研究方向

刘德华,肖佳林 关富佳中国石油天然气集团公司采油采气重点实验室长江大学研究室,湖北荆州434023

[摘要]页岩气是一种非常规气藏,在全世界都有广泛的分布,近年来在天然气产量中的比例正在不断增

加。页岩气是以多种相态存在并富集于页岩地层中的天然气。页岩既是烃源岩又是储集层,属于典型的

自生自储型气藏,页岩气主要以基质吸附气和裂缝、孔隙中的游离气存在。页岩气储层具有低孔、低渗

特征,在开发上主要表现为常规试气产能低或无产能,正是由于页岩气具有特殊的地质特征,常规气藏

的开发技术显然无法适应其高效的开发。目前有关页岩气的研究主要集中在成藏、储层特征等地质勘探

方面,对开发方面的研究只涉及到了水平井钻井技术和压裂技术。介绍了页岩气资源的分布状况、页岩

气成藏及储层的基本特征,从页岩气测井、水平井钻完井和页岩气储层改造几个方面介绍了页岩气开发

技术的现状,指出了开发中存在的诸如储量的准确计算存在困难、渗流机理复杂多样、渗透率的准确测

量困难这几个问题,初步探讨了页岩气开发技术的研究方向。

[关键词]页岩气;开发技术;研究方向;综述

[中图分类号]TE375[文献标识码]A [文章编号]1000 9752(2011)01 0119 05

1 页岩气资源分布概况

全球页岩气资源量为456 24 1012m3[1],主要分布在北美、中亚、中国、拉美、中东、北非和前苏联。目前美国已对密西根、印第安纳等多个盆地进行了商业性开采,页岩气产量已超过200 108m3,占全美天然气产量的3%[1]。加拿大紧随美国之后也积极开展了页岩气方面的勘探及开发试验。在我国,从成藏机理的角度出发,结合部分勘探数据分析认为,四川盆地、鄂尔多斯盆地、渤海湾盆地、江汉盆地、吐哈盆地、塔里木盆地、准噶尔盆地等含油气盆地及其周缘均有页岩气成藏的地质条件。同时,在含油气盆地以外,如我国南方寒武系、志留系、二叠系等分布区的页岩气勘探前景亦不容忽视。四川盆地下古生界海相粘土岩裂缝发育,气显示活跃,可能在一定范围内存在裂缝性泥页岩气藏,四川盆地各地区的成藏要素对比见表1[2]。采用多种方法对中国主要盆地和地区的页岩气资源量进行初步估算,结果表明,我国主要盆地和地区的页岩气资源量约为(15~30) 1012m3,与美国的大致相当[3]。

表1 四川盆地各地区的成藏要素对比

分布地区

川东地区主要发育层系上二叠统

下志留统

下寒武统

下侏罗统

上三叠统

下志留统(龙马溪组)

下寒武统(筇竹寺组)

上二叠统

侏罗统!红层 总有机碳含量/%3~7 540 2~3 131~30 07~4 51(1 19)0 5~1 5(1 14)1 0~4 90 2~9 98(0 97)0 5~1 50 23~1 61镜质体反射率Ro/%1 6~3 12 2~4 0>3 50 7~1 12-2 0~4 0-2 2~4 00 51~1 04烃源岩有效厚度/m20~120100~700(400)(>200)(<20)20~350 1000200~40025~10047 5~114川中地区川南地区川西地区

注:括号内数据为平均值。

[收稿日期]2010 06 20[基金项目]中国石油科技创新基金项目(2008D 5006 02 04)。[作者简介]刘德华(1962 ),男,1982年大学毕业,博士,教授,博士生导师,现主要从事油藏工程方面的科研和教学工作。

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2 页岩气成藏及储层基本特征

页岩气成藏具有隐蔽性,成藏机理上具有递变过渡的特点,一般原生页岩气藏具有高异常压力。页岩气藏不以常规圈闭的形式存在,但页岩中裂缝发育有助于游离相天然气的富集和自然产能的提高。当页岩发育的裂隙达到一定数量和规模时,就成为勘探的有利目标。盆地内构造较深部位是页岩气成藏的有利区,页岩气成藏和分布的最大范围与有效气源岩的面积相当。当发生构造升降运动时,其异常压力相应升高或降低,因此页岩气藏的地层压力多变[5]。

目前可采的工业性页岩气藏埋深最浅为182m。页岩总孔隙度一般小于10%,而含气的有效孔隙度一般只有1%~5%,渗透率则随裂缝发育程度的不同而有较大变化[3]。页岩具有广泛的饱含气性,天然气的赋存状态多变,吸附态天然气的含量变化在20%~85%之间[1]。[1,4]

3 页岩气开发技术现状

页岩气藏的特性决定了页岩气只有在特定条件下才能被开采出来。与含气页岩有关的特征包括缺少明显的盖层和圈闭、无清晰的气水界面、天然裂缝发育、最终采收率低于常规气藏以及极低的基岩渗透率。

3 1 页岩气测井技术

页岩气有别于已经大量开采的常规天然气,在成藏机理及赋存特征方面都有其独特的特点,识别页岩气的方法也有别于以往对常规天然气气藏的判别模式。总有机碳含量、成熟度是其重要的判别指标[6]。通过对这些地球化学指标的认识,作为对可用地化分析样品的补充,利用测井资料计算这两个参数将有助于对页岩气藏的识别。总有机碳含量代表了页岩气源岩的生气潜力,成熟度则表现干酪根的演化程度,两者综合指示页岩储层中可能存在的天然气量。

老井测井资料复查是找到有利页岩气藏的重要途径之一,综合测井资料分析可以在测井曲线上辨别有利的页岩气储层。对页岩气储层有效的测井曲线及对应的响应关系,如表2[6]所示。

表2 页岩气测井曲线响应特征

测井曲线

自然伽马

井径

声波时差输入参数自然放射性井眼直径时差曲线局部低值扩径较高,有周波跳跃泥质地层显扩径(有井眼扩大现象);有机质的存在使井眼扩径更加严重岩性密度:泥岩<页岩<砂岩;有机质丰度高,声波时差大;含气量

增大,声波值变大;遇裂缝发生周波跳跃;井径扩大

中子孔隙度中子孔隙度高值束缚水使测量值偏高;含气量增大使测量值偏低;裂缝地区的中子孔

隙度变大

地层密度

岩性密度

深浅电阻率地层密度有效光电吸收指数深探测电阻率,

浅探测电阻率中低值低值总体低值,局部高值;深浅电阻率曲线几乎重合含气量大,密度值低;有机质使测量值偏低;裂缝底层密度值偏低;井径扩大烃类引起测量值偏小;气体引起测量值偏小;裂缝带局部曲线降低地层渗透率;泥质和束缚水均使电阻率偏低;有机质干酪根电阻率极大,测量值局部为高值曲线特征高值(>100API),影响因素泥质含量越高,自然伽马值越大;有机质中可能含有高放射性物质

国内研究者进一步证明了测井响应识别页岩气目的层的有效性,初步探究和介绍了页岩气藏参数的求算方法,以求能够更加准确有效地识别优质页岩气藏。在生产实践中,通过了解国外的相关研究和国内的发展形势,利用测井方法对一些老井进行复查,有望获得页岩气勘探方面的重大突破。[6]

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3 2 水平井钻完井技术

为了更好地利用储层中的天然裂缝,并且使井筒穿越更多储层,越来越多的作业者都在应用水平井钻井技术。

1)采用三维地震解释技术设计水平井轨迹 通过沿垂直于最大水平应力方向钻井的方法增加井筒与裂缝相交的可能性,从而打开更多的页岩表面进行开采[7]。但是,常规的定向钻井技术可能受到扭矩和阻力的影响,扭矩和阻 …… 此处隐藏：13027字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……