页岩油气勘探开发技术讲座PPT学习教案

会计学1一、页岩气勘探开发的意义二、页岩气藏特征与开发现状三、页岩气藏开发关键技术四、页岩气藏压裂案例分析五、我国页岩油气藏开发建议汇报内容第1页/共95页一、页岩气勘探开发的意义页岩气资源潜力远大于常规天然气常规天然气(冰山一角)非常规天然气美国能源信息署2011年预测：全球可采资源量187万亿方，美国24万亿方资料来源：张大伟：2011中石化非常规油气勘探开发学术报告1、页岩气开发是全球能源领域的一场革命（1）页岩气资源潜力巨大第2页/共95页2562103000456常规气煤层气致密气页岩气水合物北美 110中国与中亚 100全球天然气资源构成页岩气资源潜力单位：万亿立方米（1）页岩气资源潜力巨大资料来源：Roger 1997，IFP 2006，USGS 2007一、页岩气勘探开发的意义4711、页岩气开发是全球能源领域的一场革命第3页/共95页资料来源：EAI，2011；ARI，2010一、页岩气勘探开发的意义（1）页岩气资源潜力巨大1、页岩气开发是全球能源领域的一场革命第4页/共95页一、页岩气勘探开发的意义资料来源：EAI，2011；ARI，2010（2）全球掀起页岩气开发浪潮1、页岩气开发是全球能源领域的一场革命第5页/共95页 在过去的10多年中，美国非常规天然气的产量增加了65%，2010年页岩气产量1378108m3，占天然气总产量的23%。美国页岩气产量及增长趋势一、页岩气勘探开发的意义1378资料来源：张大伟：2011中石化非常规油气勘探开发学术报告1、页岩气开发是全球能源领域的一场革命（3）改变全球能源供应格局第6页/共95页井口气价（元（￥）/方）天然气年产量（亿方）199019942000.12002.119982002200920062004.12006.12008.12010.1美、俄天然气产量增长趋势图数据来源：BP世界能源统计2010数据来源：EIA能源预测2010美国天然气井口气价变化4500500060006500俄罗斯美国0.51.0 2.05500 1.52.53.0（3）改变全球能源供应格局资料来源：BP，2010；EIA,2011；CSUG，2010一、页岩气勘探开发的意义1、页岩气开发是全球能源领域的一场革命第7页/共95页资料来源：Amos Salvador，AAPG地质研究.54，2005一、页岩气勘探开发的意义（4）应对全球对清洁能源的需求1、页岩气开发是全球能源领域的一场革命第8页/共95页资料来源：邹才能，2010（1）改变了油气形成与富集模式一、页岩气勘探开发的意义CH4CH4CH4CH4CH4CH4CH4CH4CH4CH4CH4CH4CH4CH4CH4CH4CH4CH4CH4CH4CH40.38 nm甲烷分子直径2、页岩气开发改变了对油气藏的认识第9页/共95页资料来源：董大忠：2011中石化非常规油气勘探开发学术报告从源外源内从天然人造气藏从高部位低部位从局部圈闭大面积（2）改变了油气勘探开发的视野一、页岩气勘探开发的意义2、页岩气开发改变了对油气藏的认识第10页/共95页DNA微体化石细菌达西流非达西流不同岩石孔隙大小分布图资料来源：AAPG，Philip H.Nelson，2009一、页岩气勘探开发的意义2、页岩气开发改变了对油气藏的认识（3）改变了勘探开发理念，超越了经典理论第11页/共95页10 m常规砂岩页岩相差100倍(3)改变了勘探开发理念，超越了经典理论资料来源：董大忠：2011中石化非常规油气勘探开发学术报告一、页岩气勘探开发的意义2、页岩气开发改变了对油气藏的认识储层环境储层环境 毫米毫米-微米级孔隙光学显微镜微米级孔隙光学显微镜纳米级孔隙中子散射纳米级孔隙中子散射-计算化计算化学学成藏环境成藏环境浮力作用下流体分异，经历一浮力作用下流体分异，经历一次和二次运移次和二次运移颗粒表面吸附，无一次和二次颗粒表面吸附，无一次和二次运移运移开发环境开发环境达西流动达西流动非达西流动和扩散非达西流动和扩散第12页/共95页（4）改变了资源状况，增加了资源总量资料来源：董大忠：2011中石化非常规油气勘探开发学术报告一、页岩气勘探开发的意义2、页岩气开发改变了对油气藏的认识第13页/共95页资料来源：邹才能，2011一、页岩气勘探开发的意义（4）改变了资源状况，增加了资源总量2、页岩气开发改变了对油气藏的认识第14页/共95页 国内天然气消费增速强劲，近年来多次出现“气荒”现象。按照业内专家看法，中国天然气净进口量所占比重将从2010年的20%，扩大到2015年至2020年的30%至40%;近几年年均增长速度17.54%中国天然气消费量增长曲线（1）适应我国能源需求一、页岩气勘探开发的意义3、页岩气勘探开发对我国的意义资料来源：安东石油，2011青岛非常规会议第15页/共95页（2）改变我国能源结构中国、欧盟和世界的能源结构对比n 中国的化石能源占总量的92.86%，而世界为87.89%；n 中国化石能源的主体是煤，占70.62%，而世界为29.36%；n 中国天然气的比例特别低，为3.66%，而世界为23.76%；n天然气二氧化碳排放量比煤少43%，比石油少28%。中国的单位能源二氧化碳 排放高于世界平均值。一、页岩气勘探开发的意义3、页岩气勘探开发对我国的意义资料来源：安东石油，2011青岛非常规会议第16页/共95页一、页岩气勘探开发的意义二、页岩气藏特征与开发现状三、页岩气藏开发关键技术四、页岩气藏压裂案例分析五、我国页岩油气藏开发建议汇报内容第17页/共95页溶蚀孔干酪根生烃后次生孔l 岩性：暗色泥页岩与致密粉砂岩的薄互层，层理发育，含有硅质和钙质，较好的矿物成分是粘土较少，方解石较多，硅质多(即E值较大)，最好的泥页岩储层是粘土含量较少的粉砂质泥岩；l 物性：致密，渗透率一般在0.010.00001md。在极造活跃地区或者上覆地层剥蚀地层压力下降的情况下发育裂缝，并被钙质或泥质充填。孔隙度一般低于10%。（1）页岩气储层特点二、国内外泥页岩储层特征与开发现状资料来源：安东石油，2011青岛非常规会议1、页岩气成藏特点第18页/共95页l 生物成因：一般埋藏浅、地层温度低、有机质成熟度低（一般Ro1%），如美国的安特里姆 （Antrim，Ro=0.50.75%）气田；l 热解成因：一般埋藏较深、地层温度较高、有机质成熟度高（一般Ro=1.12.5%）；l 混合成因：生物成因+热解成因，例如伊利诺伊（Illinois）盆地新奥尔巴尼（New Albany）页岩气为混合成因气。（2）页岩气成因二、页岩气藏特征与开发现状1、页岩气成藏特点资料来源：安东石油，2011青岛非常规会议第19页/共95页l吸附气（主要赋存方式）l游离气l溶解气Barnett页岩微裂缝微孔隙吸附气游离气有机质（3）页岩气赋存方式二、国内外泥页岩储层特征与开发现状资料来源：安东石油，2011青岛非常规会议1、页岩气成藏特点第20页/共95页低熟微裂缝开启生物气逸散阶段高熟微裂缝胶结裂解气富集阶段压裂微裂缝开启页岩气高产阶段l 排烃效率：页岩作为生油生气母岩，排烃效率不高，Jarvie等人（2003）研究认为4050%的烃类残存下来，而Hunt等人则认为初次运移不超过10%；l 排烃厚度：Tissot和Pelet（1971）认烃源岩中只有靠近储层14m的范围内烃类可有效排出，页岩总排烃厚度不超过2030m,页岩中大部分厚度排烃效率很低或者根本不能排烃，从而形成页岩气藏。（4）页岩气成藏动力二、国内外泥页岩储层特征与开发现状资料来源：安东石油，2011青岛非常规会议1、页岩气成藏特点第21页/共95页 虽然页岩气自生自储，上下有致密盖层对于页岩气成藏意义重大，尤其是上覆盖层的存在对页岩气的逃逸有阻挡作用,而且与页岩的地应力差异较大，诱导裂缝到此位置，确保了上下白云岩的储层水不会窜流，比如北德州Barnett所以成为核心产气区，上下灰岩的盖层作用十分明显。而且地层抬升次数少、极造平缓、断层不发育对于页岩气圈闭更有利。（5）页岩气保存条件二、国内外泥页岩储层特征与开发现状资料来源：安东石油，2011青岛非常规会议1、页岩气成藏特点第22页/共95页l 自生自储：页岩由于自身致密性，既是生烃母岩，也是储层,为原位饱和早成藏。l 页岩气是生油岩排烃以后残存在页岩内部的天然气，运移距离较近形成了致密气藏，沿断层或不整合面运移较近成为常规气藏。气常规岩性地层气藏生 油窗生 气窗油气水过渡带水油 页岩浅层生物煤 层气常规构造气藏连续型泥页岩油藏油砂常规构造油气藏 气油水连续型页岩气藏致密砂岩气浅层生物气地表页岩气:产自暗色富有机质泥页岩系统中、自生自储在泥页岩微-纳米级孔隙中、连续聚集的天然气致密岩石煤常规储层碳酸盐岩 砂岩非常规储层页岩小孔、渗性游离气吸附气有机碳含量（6）页岩气成藏机理二、国内外泥页岩储层特征与开发现状资料来源：安东石油，2011青岛非常规会议1、页岩气成藏特点第23页/共95页（7）页岩气藏与常规气藏区别二、国内外泥页岩储层特征与开发现状资料来源：安东石油，2011青岛非常规会议1、页岩气成藏特点第24页/共95页（1）国外页岩气藏特征-以美国为例2、国内外页岩气藏储层特征超低渗（100 nD，0.0001 mD）低孔(15m15m50m50m富有机质页岩埋深度富有机质页岩埋深度盆地中心区或构造斜坡区盆地中心区或构造斜坡区3003003000m3000m脆性矿物脆性矿物石英、方解石、长石等石英、方解石、长石等30%-40%30%-40%30%30%以内的粘土矿物、以内的粘土矿物、15%-25%15%-25%的粉砂质的粉砂质(石英颗粒石英颗粒)和和4%-30%4%-30%的有机质的有机质国内外页岩储层评价标准对比（3）国内外气藏特征对比2、国内外页岩气藏储层特征一、国内外泥页岩储层特征与开发现状第33页/共95页上扬子与美国东部页岩气地质指标对比 通过与美国东部盆地对比，我国上扬子区筇竹寺与五峰-龙马溪组具有页岩气藏有利地质条件。（3）国内外气藏特征对比2、国内外页岩气藏储层特征一、国内外泥页岩储层特征与开发现状第34页/共95页蜀南页岩气藏与Barnett组页岩气藏对比 通过与Barnett页岩气藏对比，四川威远气田志留系的龙马溪组及老九洞组具有页岩气藏有利地质条件。（3）国内外气藏特征对比2、国内外页岩气藏储层特征一、国内外泥页岩储层特征与开发现状第35页/共95页 目前，美国是页岩气开发最成功的国家，加拿大页岩气开发也取得了一定的成效，其他国家和地区还处于起步阶段。美国页岩气盆地分布图霍恩河盆地 多伊格露头蒙特尼露头 利亚德盆地戈登戴尔露头 科尔多瓦湾西加拿大页岩气盆地分布图3、国内外页岩气藏开发现状（1）国外页岩气藏开发现状一、国内外泥页岩储层特征与开发现状第36页/共95页美国主要页岩气储层开发阶段及开发历程 Barnett页岩气藏是美国开发最为成功的页岩储层，其开发历程是美国页岩气工业的缩影。3、国内外页岩气藏开发现状美国典型页岩气藏开发过程（1）国外页岩气藏开发现状一、国内外泥页岩储层特征与开发现状 美国页岩气资源潜力盆地50多个，其中40多个已被不同程度地勘探。目前投入规模开发的页岩主要有 Barnett、Marcellus、Fayetteville、Haynesville、Woodford、Lewis、Antrim、New Albany八套。第37页/共95页年份年份年产量年产量（108m3）开发井数开发井数（口）（口）重要事件及开发效果重要事件及开发效果19850.312 1982年第一口发现井完钻，采用年第一口发现井完钻，采用N2泡沫压裂改造泡沫压裂改造储集层。储集层。1986年年Mitchell能源公司能源公司试验大型水力压裂技术试验大型水力压裂技术(MHF)，1990年广泛实施，同年广泛实施，同时终止时终止N2辅助压裂的方式。辅助压裂的方式。1985-1989年平均单井最终可采储量年平均单井最终可采储量(EUR)为为9.8(0.35bcf)19900.86619955.6242 1992年年Mitchell能源公司在盆地核心区钻第一口水平井。能源公司在盆地核心区钻第一口水平井。1997年试验携砂量少的水力压裂年试验携砂量少的水力压裂(LSF)，随后推广。，随后推广。199911.2517 1998年年Devon能源公司在能源公司在Barnett组页岩下伏地层组页岩下伏地层Viola组尖灭点外侧钻探组尖灭点外侧钻探2口水口水平井。平井。19851999年平均单井最终可采储量年平均单井最终可采储量(EUR)为为2.4(0.86bcf)。200021.8698 Devon能源公司能源公司2000年开始打加密井，并在盆地核心区和外围年开始打加密井，并在盆地核心区和外围Viola组尖灭点外组尖灭点外侧试钻垂直井和水平井，侧试钻垂直井和水平井，清水压裂技术成熟，全面应用。清水压裂技术成熟，全面应用。1985-2002年平均单井最终可采储量年平均单井最终可采储量(EUR)为为3.4(1.23bcf)。200136.71171200256.617712003842340 Devon、EOG、Hallwood等能源公司在等能源公司在Fort Worth盆地核心区和外围盆地核心区和外围开始大量开始大量钻探水平井，钻探水平井，其中其中Devon公司所辖核心区域公司所辖核心区域2005年累计产量达到年累计产量达到2.8(1tcf)，可采，可采系数由系数由2002年的年的9%10%上升为上升为2004年的年的10%12%，2006年为年为16%。2004106.435002005138.642003、国内外页岩气藏开发现状美国典型页岩气藏开发过程（1）国外页岩气藏开发现状一、国内外泥页岩储层特征与开发现状第38页/共95页开始压裂开发氮气和二氧化碳泡沫压裂交联压裂液压裂低稠化剂浓度压裂大型滑溜水压裂水平井分段压裂丛式水平井同步压裂常规压裂裂缝滑溜水压裂裂缝水平井分段压裂裂缝同步压裂裂缝3、国内外页岩气藏开发现状美国典型页岩气藏压裂历程（1）国外页岩气藏开发现状一、国内外泥页岩储层特征与开发现状第39页/共95页 我国页岩气可采资源量约为32万亿立方米。主要分布在四川、鄂尔多斯、渤海湾、松辽、中下扬子地区、吐哈、塔里木和准格尔等盆地。中国页岩气富集分区在四川、鄂尔多斯、中下扬子地区页岩地质条件最好；准格尔、松辽、吐哈等盆地页岩气基本地质条件较好；柴达木、辽河等盆地页岩地质条件较差。（2）国内页岩气藏开发现状3、国内外页岩气藏开发现状一、国内外泥页岩储层特征与开发现状第40页/共95页跟踪调研阶段 调研国外页岩储层勘探开发状况。目标优选阶段 钻探长芯1资料井及威远气田页岩段系统取芯井，并与挪威石油、埃克森美孚联合研究先导试验阶段 2009年部署中国第一口页岩气评价井威201井获井口测试日产能1.08万方的工业气流。资源评价阶段 通过对比国内外类似页岩储层地质特征，并与国外公司联合评价，如与美国新田公司联合评价威远气田。技术储备阶段 通过十年的技术储备对页岩气开发有了初步的认识及技术储备。（2）国内页岩气藏开发现状3、国内外页岩气藏开发现状一、国内外泥页岩储层特征与开发现状第41页/共95页 目前，国内页岩气藏还处于勘探评价阶段，对页岩气压裂开发的工艺技术研究还处于单井（先导性）试验阶段，基本照搬国外经验。井号井号油田油田时间时间层位层位埋深埋深压裂工艺压裂工艺总液量总液量砂量砂量效果效果黄页黄页1 1华东华东2010.4.302010.4.30下寒武统下寒武统九门冲组九门冲组2488m2488m降阻水大型压裂，降阻水大型压裂，光套管压裂光套管压裂1246m1246m3 3100100目粉陶目粉陶1m1m3 3、30-6030-60目陶粒目陶粒32m32m3 3日产气日产气176m176m3 3方深方深1 1华东华东2010.5.72010.5.7下寒武统下寒武统牛蹄塘组牛蹄塘组降阻水大型压裂，降阻水大型压裂，光套管压裂光套管压裂2121m2121m3 3270t270t安深安深1 1河南河南2011.1.232011.1.23古近系核古近系核桃组桃组2450-2450-2540m2540m2280m2280m3 375.21m75.21m3 3日产油日产油4.68m4.68m3 3元坝元坝9 9南方南方2010.9.172010.9.17自流井组自流井组东岳庙段东岳庙段4035-4035-41104110人工缝网压裂人工缝网压裂2046m2046m3 340m340m3日产气日产气1.151.15万万m m3 3泾河泾河4 4华北华北2010.5.52010.5.5长长7 71448.5-1448.5-1462.51462.5398.5m398.5m3 328.8m28.8m3 3角角68-1H68-1H川庆川庆2010.062010.064969m4969m3 3376.4t376.4t威威201201西南西南2010.7.312010.7.31下古生界下古生界九老洞组九老洞组 1810m1810m3 326.55t26.55t1.081.08万万m m3 3宁宁201201西南西南2010.11.192010.11.191920m1920m3 33、国内外页岩气藏开发现状（2）国内页岩气藏开发现状一、国内外泥页岩储层特征与开发现状第42页/共95页一、页岩气勘探开发的意义二、页岩气藏特征与开发现状三、页岩气藏开发关键技术四、页岩气藏压裂案例分析五、我国页岩油气藏开发建议汇报内容第43页/共95页大范围的均质连续岩体RQ:储层质量CQ:可开采质量HG:好的目标孔隙度基质渗透率TOC和成熟度孔隙压力脆性矿物低地应力差可压裂性低的岩石流体敏感性低的压后损伤优选目标（“甜点”）=RQ*CQ选区评价关键地质参数1、页岩气选区评价三、页岩气藏开发关键技术第44页/共95页有机碳含量储层有效厚度地质储量及丰度岩石矿物成分孔隙度岩石脆性热成熟度渗透率选区评价关键地质参数1、页岩气选区评价三、页岩气藏开发关键技术第45页/共95页盆地阿巴拉契亚富特沃斯圣胡安密执安伊利诺斯阿科玛页岩名称OhioMarcellusBarnettLewisAntrimNew AlbanyFayetteville盆地类型前陆盆地前陆盆地前陆盆地前陆盆地内克拉通内克拉通前陆盆地层位泥盆系泥盆系石炭系白垩系泥盆系泥盆系石炭系埋藏深度(m)61015241291-25911981259191418291837301831494910-2135TOC(%)0.54.73122.07.00.452.51.0201254.09.8毛厚度(m)9130561901525794931122净厚度(m)93115611561619121371530660干酪根类型-型-型-型-型-型-型型为主Ro(%)0.41.31.53.01.12.21.61.880.40.60.41.01.24.2含气孔隙度(%)/总孔隙度(%)2/4.7/102.5/(45)(135)/(35.5)(13.5)/(35.5)4/95/(1014)25.5/38含气量(m/t)1.72.81.72.88.5-9.910.41.31.12.81.12.31.876.87吸附气含量(%)5020608570406050-70石英含量(%)507035502041单井日产量(m)8501415928322831728325663113314159283141671000采收率(%)102081551520601020储量丰度(10 m/km0.551.091.733.284.380.885.470.661.640.77 1.096.347.101、页岩气选区评价（1）含气泥页岩厚度美国气藏页岩厚度一般大于100ft（30m）北部生产区页岩厚度达150ft（46m）以上。三、页岩气藏开发关键技术第46页/共95页在含气页岩厚度和有机质丰度确定的情况下，含气页岩的面积决定着页岩气的资源规模，由于页岩气单井产量较低（28328317m3/D），要实现页岩气的经济开发，资源规模大小极为关键。美国大规模商业开发的五大含气页岩系统页岩气资源量56670792亿方，因此，500亿方的页岩气资源量作为区块资源量的下限，取泥页岩毛厚度50m，平均含气量2m3/t，泥页岩平均密度2.5t/m3，得出含气页岩面积200km2。区块的含气泥页岩面积应大于200km2为宜。当然，随着含气页岩厚度的增加，其面积的下限可以相应降低。TOC0.5%的泥质烃源岩分布范围1、页岩气选区评价（2）含气泥页岩面积三、页岩气藏开发关键技术第47页/共95页(3)有机质丰度1、页岩气选区评价演化生烃中，随着有机碳消耗，孔隙增加三、页岩气藏开发关键技术第48页/共95页热演化阶段热演化阶段油型气油型气干酪根类型：（干酪根类型：（、）煤型气煤型气干酪根类型：（干酪根类型：（、）生物气阶段生物气阶段油型生物气油型生物气热演化程度热演化程度RoRo：小于：小于0.5%0.5%煤型生物气煤型生物气热演化程度热演化程度RoRo：小于：小于0.5%0.5%热解（油）气热解（油）气阶段阶段油型热解（油）气油型热解（油）气热演化程度热演化程度RoRo：0.5%0.5%2.0%2.0%煤型热解气煤型热解气热演化程度热演化程度RoRo：0.50.52.0%2.0%裂解气阶段裂解气阶段油型裂解气油型裂解气热演化程度热演化程度RoRo：大于：大于2.0%2.0%煤型裂解气煤型裂解气热演化程度热演化程度RoRo：大于：大于2.0%2.0%(4)有机质类型1、页岩气选区评价三、页岩气藏开发关键技术第49页/共95页甲烷(%)乙烷(%)丙烷(%)N2(%)CO2(%)北部77.343.960.9214.333.2790.811.400.305.322.0986.460.150.057.585.7679.600.010.010.01中部66.306.462.630.0464.9911.924.9012.870.1771.468.803.490.510.12井号甲烷(%)乙烷(%)丙烷(%)N2(%)CO2(%)H S2(%)Caswell 177.82 11.34 4.961.390.31无Cole Trust C1 93.052.560.020.982.68无Jerry North 1 77.027.772.207.561.35无Peterson 190.904.400.421.052.25无BarnettRo：1.1-2.2%AntrimRo：0.4-0.6%(5)热演化程度1、页岩气选区评价热演化程度是决定富有机质泥页岩中烃类相态的关键因素Barnett页岩Ro等值线图三、页岩气藏开发关键技术第50页/共95页(6)泥页岩埋藏深度埋深1981-2591mBarnett页岩气藏埋深183-730mAntrim页岩气藏1、页岩气选区评价三、页岩气藏开发关键技术第51页/共95页(7)储集条件 页岩的三种孔隙类型：纳米级的有机孔隙+无机孔隙+微裂隙；高演化程度页岩的孔隙以纳米级有机质孔隙为主。1、页岩气选区评价三、页岩气藏开发关键技术第52页/共95页 Antrim页岩的基质孔隙度为9%，基质渗透率约为10-610-9，裂缝间距一般为0.30.6m。控制气产能的主要地质因素为外生裂缝的密度及其走向的分散性，裂缝条数越多，裂缝走向越分散，气产量越高。页岩的孔隙度一般较小，Barnett页岩孔隙度一般在4-5%,天然裂缝大多被方解石等矿物充填，微裂缝发育，控制富集高产。(7)储集条件微裂缝作用1、页岩气选区评价Barnett页岩三、页岩气藏开发关键技术第53页/共95页（8）脆性矿物含量脆性矿物（石英等）含量高，一般30%50，易于裂缝发育。1、页岩气选区评价三、页岩气藏开发关键技术第54页/共95页(9)含气泥页岩保存条件 含气页岩的自身厚度、埋藏深度、含气页岩上覆岩层的性质及厚度、大型断裂的发育情况等对页岩气藏的保存均有影响。1、页岩气选区评价三、页岩气藏开发关键技术第55页/共95页Barnett页岩气藏 含气页岩的易于压裂和顶底板的不易压裂，对页岩气层的压裂改造十分关键，在条件许可的情况下，顶底板的岩石性质在选区登记时应予以考虑。（据Matthews，1993；Decker，1992）(10)顶底板条件Antrim页岩自然伽马测井曲线1、页岩气选区评价三、页岩气藏开发关键技术第56页/共95页含气页岩层的气测显示、中途测试或完井测试能够从一定程度上直接反映页岩气的赋存情况及勘探前景。在进行选区评价和区块登记时，对具有钻井资料、录井测井资料、测试资料的地区，含气泥页岩段的气测异常、测试获得页岩气流的区块、层位要引起足够重视。（11）页岩气（发现）显示及测试黄 页 1 井 岩 屑 综 合 录 井 图1、页岩气选区评价 三、页岩气藏开发关键技术第57页/共95页根据国外页岩油气勘探开发和国内常规油气开发生产的经验，区块的地质地貌条件在一定程度上会造成投资的变化，必然影响页岩气开发的经济效益。在选区评价时，必须对地表地貌条件给予充分考虑。（12）地表地貌条件市场管网、水系等条件也是选区评价需要考虑的因素1、页岩气选区评价三、页岩气藏开发关键技术第58页/共95页直井水平井丛式水平井 钻井技术的进步一方面可以节约井场面积，另一方面使水平井分段压裂、同步压裂改造成为可能。2、页岩气藏钻井技术三、页岩气藏开发关键技术第59页/共95页l地层出露老、可钻性差，机械钻速慢l长宁、威远地区表层和茅口井漏十分严重，治漏耗时长l地层出水，气体钻井提速受到限制l长水平段页岩井壁稳定性较差，易垮塌l地层变异大，井眼轨迹控制难度大技术难点1、2、311、4、51、3、512、32、332、页岩气藏钻井技术（1）页岩气水平井钻井难点三、页岩气藏开发关键技术第60页/共95页（2）井身结构优化 井身结构从直井的三开结构简化为水平井二开结构，再进一步优化为井眼尺寸相对较小的水平井三开非标结构。直井井身结构339.7mm套管下至300244.5mm套管二开二完三开三完非常规井身结构2、页岩气藏钻井技术三、页岩气藏开发关键技术第61页/共95页（3）低密度+充气钻井技术 采用无固相+间断充气钻井，克服了威远地区普遍存在的表层钻进井漏、等水、难以实施连续作业的问题，同比邻井节约钻井周期6天以上。（4）丛式井组上部地层防斜打快技术 采用PDC+弯螺杆+MWD导向钻井技术，解决了威远地区上部长兴、龙潭地层易斜问题，井斜得到了有效控制，钻井速度也得到较大提高。威201-H3井机械钻速达到10m/h，同比邻井威201井同层段提高了80%。2、页岩气藏钻井技术三、页岩气藏开发关键技术第62页/共95页（5）钻头优选技术 试验应用个性化PDC钻头，成功穿越茅口、栖霞地层，实现二开全过程PDC钻头钻进，获得PDC钻头应用和机械钻速提高双突破。威201-H1井平均机械钻速10.88m/h，初步形成威远地区页岩气钻井钻头选型模式。入井前出井后2、页岩气藏钻井技术三、页岩气藏开发关键技术第63页/共95页（6）页岩气油基泥浆配套技术u针对水平穿越页岩储层、井壁稳定性差的难题，威201-H1井采用油基钻井液，探索了平衡岩石应力与化学抑制相结合的治理页岩垮塌钻井液技术。u突出保护环境、保护储层，川庆钻采院在壳牌页岩气井阳101井钻井液服务中，上部井段采用K2SO4聚合物钻井液体系，下部井段采用合成基钻井液，所有处理剂都可生物降解、所有钻井液和钻屑都回收处理，实现了零事故、零复杂、零污染。2、页岩气藏钻井技术三、页岩气藏开发关键技术第64页/共95页（7）长水平段轨迹控制技术u优化入窗轨迹：采用“稳斜探顶、复合入窗”的轨迹控制方式，复合钻进探储层，增强了应对储层变化进行垂深调整的主动性。威201-H1井在储层提前34.56m的情况下，实现了一次性入靶。u优化钻具组合：在力学分析的基础上，采用加重钻杆代替钻铤、合理倒装钻具、复合钻具组合等措施，大大降低了井下摩阻，提高了钻井效率。u加强地质导向：发挥地质录井作用，建立工程与地质相结合的导向模式，采用MWD+伽玛随钻仪器，准确跟踪储层，储层钻遇率达到100%。三、页岩气藏开发关键技术2、页岩气藏钻井技术第65页/共95页体积改造技术(现代理论)平面对称双翼裂缝剪切裂缝非平面对称裂缝（弯曲缝、多裂缝）张开裂缝缝网压裂技术(经典理论下提出，隐含现代理论内涵)（1）裂缝网络形成机理3、页岩气藏压裂技术三、页岩气藏开发关键技术第66页/共95页丛式井同步压裂井场水力裂缝水平井分段压裂技术同步压裂技术 水平井分段压裂技术、丛式水平井同步压裂技术以及交叉式压裂技术的出现，使得页岩储层高效开发成为现实。同步压裂和分别压裂增产的对比（1）裂缝网络形成机理3、页岩气藏压裂技术三、页岩气藏开发关键技术第67页/共95页 图1 相互沟通天然裂缝 图2 网络裂缝渗流示意图 页岩储层天然裂缝发育，但连通性较差，且大多被钙质、粘土充填，需要通过水力裂缝沟通天然裂缝，才能对泥页岩储层进行有效压裂改造。（1）裂缝网络形成机理3、页岩气藏压裂技术三、页岩气藏开发关键技术第68页/共95页岩石脆性指数与裂缝形态的关系脆性指数液体体系裂缝形态裂缝宽度闭合剖面70滑溜水60滑溜水50混合压裂40线性胶30泡沫压裂液20交联压裂液10交联压裂液 不同的脆性指数所对应的压裂模式也存在一定差异。岩石脆性指数对压裂裂缝产状有非常重要的影响。脆性指数越高，形成的裂缝网络越复杂。脆性指数支撑剂浓度液体体积支撑剂体积70605040302010低高高低高低岩石脆性指数与支撑剂选取关系（1）裂缝网络形成机理3、页岩气藏压裂技术三、页岩气藏开发关键技术第69页/共95页注意微地震点的重叠，大体上保存两个裂缝方位 裂缝方位：虽然初始由岩石应力控制，但可以通过压裂设计加以调整。第一裂缝方位是受地层应力影响的，但会随砂子和压裂液注入压力而变化。因为在压裂施工中，随施工参数变化，岩石应力随时会发生变化，第二裂缝方位裂缝被压开，将有效拓宽裂缝（网络）流动通道，并且急剧增大流动区域。第二裂缝方位与第一裂缝方位夹角为30到90。（2）确定水力裂缝方位压裂同时记录的微地震图3、页岩气藏压裂技术三、页岩气藏开发关键技术第70页/共95页压裂第一阶段：微地震显示裂缝沿N10E方向延伸；压裂第二阶段：75分钟后，裂缝沿着断层转向了。发生突变时并没有压力（突变）的征兆。当最大和最小主应力差值很小时，主要裂缝（第一裂缝方位裂缝）和次级裂缝（第二裂缝方位裂缝）就可能产生，进而压出复杂的裂缝网络。而当构造应力的差别很大时，裂缝转向会变得困难，复杂的裂缝网络也不可能形成。第二阶段裂缝转向第一阶段（2）确定水力裂缝方位3、页岩气藏压裂技术三、页岩气藏开发关键技术第71页/共95页清水压裂局部单层铺置 清水压裂能大幅度降低页岩气压裂改造成本、同时清水具有很强的穿透性，有利于形成复杂裂缝网络。提高页岩储层开发效益。清水压裂技术（3）体积压裂工艺技术3、页岩气藏压裂技术三、页岩气藏开发关键技术第72页/共95页美国主要含气页岩盆地压裂施工参数清水压裂技术（3）体积压裂工艺技术3、页岩气藏压裂技术三、页岩气藏开发关键技术第73页/共95页水平井分段压裂技术水平井分段分簇射孔技术 射孔位置选择标准：距离桥塞位置3米以上；簇间距在20-30m左右；每簇的跨度为0.46-0.77米；根据测井资料，首选裂缝发育、脆性较强的位置射孔；兼顾考虑测井解释含气量较好位置射孔。不同页岩储层有不同射孔规律：Haynesville页岩：增加分段间距-每口井更少分段；Barnett页岩：缩短每段射孔间距；Woodford页岩：增大分段数量-采用更小射孔分段间距。水平井分段压裂技术（3）体积压裂工艺技术3、页岩气藏压裂技术三、页岩气藏开发关键技术第74页/共95页水平井分段压裂技术-水力喷射分级压裂（3）体积压裂工艺技术3、页岩气藏压裂技术三、页岩气藏开发关键技术第75页/共95页分隔器滑套水平井分段压裂技术-封隔器+滑套分段压裂（3）体积压裂工艺技术3、页岩气藏压裂技术三、页岩气藏开发关键技术第76页/共95页A、电缆带爬行器或连续油管给第一段射孔B、压裂第一段C、下入速钻桥塞压裂管柱；D、坐封桥塞；E、打掉桥塞，上提管柱；F、将射孔枪对准预定位置；G、射孔；H、将管柱全部提出井筒；I、压裂；J、重复以上步骤进入下段压裂。水平井分段压裂技术-桥塞射孔联作（3）体积压裂工艺技术3、页岩气藏压裂技术三、页岩气藏开发关键技术第77页/共95页方法方法优点优点缺点缺点桥塞桥塞/射孔联作射孔联作1.1.技术成熟技术成熟2.2.风险低风险低3 3 可用于高温高压可用于高温高压大排量大排量1.1.等待时间较长等待时间较长2.2.需连续油管待命需连续油管待命3.3.需过顶替需过顶替滑套滑套/封隔器封隔器1.1.快快2.2.不固井不固井3.3.井壁自然裂缝不井壁自然裂缝不受破坏受破坏1.1.不能精确控制裂缝位置不能精确控制裂缝位置2.2.不能验坐封不能验坐封3.3.不能用于不稳定井眼不能用于不稳定井眼4.4.砂堵时难处理砂堵时难处理水力喷射水力喷射/压裂压裂1.1.可用于裸眼完井可用于裸眼完井1.1.排量低，时间长排量低，时间长2.2.现场实际操作少现场实际操作少3.3.不适合水平井分级压裂不适合水平井分级压裂三种主要分段压裂方式优缺点比较水平井分段压裂技术（3）体积压裂工艺技术3、页岩气藏压裂技术三、页岩气藏开发关键技术第78页/共95页同步压裂技术（3）体积压裂工艺技术3、页岩气藏压裂技术三、页岩气藏开发关键技术 同步压裂：指对两口或两口以上的配对井进行同时压裂。原理：同步压裂采用的是使压力液及支撑剂在高压下从一口井向另一口井运移距离最短的方法，来增加水力压裂裂缝网络的密度及表面积，利用井间连通的优势来增大工作区裂缝的程度和强度，最大限度地连通天然裂缝。第79页/共95页丛式井同步压裂井场水力裂缝同步压裂技术同步压裂和分别压裂增产的对比 同步压裂技术（3）体积压裂工艺技术3、页岩气藏压裂技术三、页岩气藏开发关键技术第80页/共95页（4）低成本、低伤害压裂液体系优选渗透率低渗透率上限高渗透率下限-支 撑 剂 浓 度裂缝体积稀胶液脆性滑溜水混合液韧性冻胶压裂充填液 压裂液体系的考虑：主要考虑压裂液的配伍性，再考虑压裂液的携砂能力，并且要求较低的成本。3、页岩气藏压裂技术三、页岩气藏开发关键技术第81页/共95页 泥页岩储层压裂改造通常采用大排量、大液量、大规模的压裂改造思路。采用先期配液的方式对井场规模、液罐的摆放以及连续供液都提出了较大的挑战。因此应该推动页岩储层压裂改造连续混配技术的发展。（5）大规模压裂现场实施技术清水压裂液连续在线混配示意图 压裂液现场连续混配技术3、页岩气藏压裂技术三、页岩气藏开发关键技术第82页/共95页 泥页岩储层压裂施工的排量大多在10m3以上，如威201井施工排量为10m3，方深1井施工排量同样达到了10m3，如此高的施工排量对施工过程中的连续供液提出了巨大的挑战，对液罐摆放以及管线连接提出了很高的要求。某井液罐摆放及管线连接情况某井液罐摆放及管线连接建议压裂液现场连续大排量供液技术（5）大规模压裂现场实施技术3、页岩气藏压裂技术三、页岩气藏开发关键技术第83页/共95页一、页岩气勘探开发的意义二、国内外页岩气藏开发现状与特征三、页岩气藏开发关键技术四、页岩气藏压裂案例分析五、我国页岩油气开发建议汇报内容第84页/共95页全国页岩气资源潜力调查评价与有利区优选项目1、页岩气资源调查先行2011年全国展开，点面结合。点上：川渝黔鄂先导试验区5个项目。面上：资源潜力调查，5个大区。攻关：技术方法 5个项目。五、我国页岩油气开发建议第85页/共95页 已列入国家“十二五”规划，正在制定“页岩气发展规划”l建立20个页岩气l重点勘探开发区,l提交储量,形成产能2、勘探开发规划调控五、我国页岩油气开发建议第86页/共95页 国土资源部对页岩气探矿权实行出让招标。2、页岩气勘探开发招标出让五、我国页岩油气开发建议 鼓励资金实力雄厚的各类企业和社会资本进入页岩气勘查开采领域。制定页岩气勘查开采市场准入条件（独立、合资、合作、联合体）3、页岩气勘探开发招标出让五、我国页岩油气开发建议第87页/共95页l页岩储层钻井技术攻关l页岩储层压裂技术攻关l页岩气资源评价技术l页岩气有利目标优选评价方法l页岩储层地球物理评价技术l页岩气水平井钻完井技术l页岩储层改造及提高单井产量技术l产能预测.井网优化与经济评价技术4、页岩气勘探开发核心技术攻关五、我国页岩油气开发建议第88页/共95页 裂缝发育泥页岩水力裂缝起裂与延伸研究 裂缝发育泥页岩在压裂过程中形成裂缝网络，水力裂缝起裂和延伸机理复杂，目前国内外还没有针对这一问题研究的报道。（1）压裂技术攻关-开展裂缝发育泥页岩储层压裂基础理论研究 裂缝发育泥页岩压裂产能预测研究 准确的产能预测能有效指导压裂设计，但泥页岩储层成藏机理与常规油藏不同，压裂形成的网状裂缝，流体渗流规律不同，其产能预测目前还面临诸多难题。泥页岩压裂关键实验研究 泥页岩的脆性指数和硬度对水力裂缝形态的影响较大，实验研究泥页岩的脆性指数和硬度能够在一定程度上指导压裂设计。4、页岩气勘探开发核心技术攻关五、我国页岩油气开发建议第89页/共95页（2）压裂技术攻关-完善裂缝发育泥页岩压裂现场配套措施 从页岩气储层压裂认识到，裂缝发育页岩储层厚度大，总体施工液量大（几万方）、排量大（10m3/min左右）、砂量较大（上百方），施工时间长（几十小时），对设备和现场配套措施要求高。主要有以下几个方面：大规模压裂液现场速配技术 现场大排量供液保障措施 高质量的压裂队伍 高效现场管理和调度4、页岩气勘探开发核心技术攻关五、我国页岩油气开发建议第90页/共95页 压裂所有的工作必须在充分认识泥页岩储层成藏、构造、沉积特征、地应力大小和方位、储层物性和裂缝发育情况等一系列地质特征的基础上开展。因此，必须与油页岩油气藏地质紧密结合。借鉴胜利油田目前在油页岩地质方面上已取得的研究成果和认识，能够极大地帮助泥页岩压裂工作的开展。（3）压裂技术攻关-加强与泥页岩油气藏地质结合4、页岩气勘探开发核心技术攻关五、我国页岩油气开发建议第91页/共95页（4）压裂技术攻关-完善泥页岩储层大规模压裂现场配套措施 从页岩气储层压裂认识到，裂缝发育页岩储层厚度大，总体施工液量大（几万方）、排量大（10m3/min左右）、砂量较大（上百方），施工时间长（几十小时），对设备和现场配套措施要求高。大规模压裂液现场速配技术现场大排量供液保障措施高质量的压裂队伍高效现场管理和调度采用液罐储液池储液采用拓宽河道储备清水蓄水池储备清水因地制宜的储液方式大规模压裂现场要求：4、页岩气勘探开发核心技术攻关五、我国页岩油气开发建议第92页/共95页 任何能源的开发利用都会不同程度地破坏环境，页岩气开发与常规油气相比，并未带来新的环境问题。面临的主要环境问题：压裂液是否会造成地下水污染？甲烷气体是否会泄露？页岩气开发是否会大量消耗水资源？严格执行我国现有的环境保护法律法规5、注重环保五、我国页岩油气开发建议第93页/共95页l建设覆盖全国的天然气骨干网l建设地方区域管网l建立天然气管网公平准入机制l就近建设地方区域性管网l建设小型LNG设施6、建设管网五、我国页岩油气开发建议第94页/共95页