2020北美頁(yè)巖油氣開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)ppt課件

1、北美頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)北美頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)2021年年 9月月12-13日日頁(yè)巖油/氣主要分布于14個(gè)區(qū)帶l頁(yè)巖氣藏有效開(kāi)發(fā)的四項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)頁(yè)巖氣藏有效開(kāi)發(fā)的四項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)l氣藏表征識(shí)別氣藏表征識(shí)別“甜點(diǎn)區(qū)甜點(diǎn)區(qū)l長(zhǎng)程度段程度井長(zhǎng)程度段程度井l分段清水壓裂分段清水壓裂l微地震監(jiān)測(cè)微地震監(jiān)測(cè)l同井場(chǎng)鉆井同井場(chǎng)鉆井l有效壓裂液水資源管理有效壓裂液水資源管理氣藏表征識(shí)別氣藏表征識(shí)別“甜點(diǎn)區(qū)甜點(diǎn)區(qū)l 綜合運(yùn)用地震、地質(zhì)、地球化學(xué)和巖石物理多學(xué)科方法綜合運(yùn)用地震、地質(zhì)、地球化學(xué)和巖石物理多學(xué)科方法l 更強(qiáng)調(diào)地球化學(xué)和地質(zhì)力學(xué)的運(yùn)用更強(qiáng)調(diào)地球化學(xué)和地質(zhì)力學(xué)的運(yùn)用l 要圖件：構(gòu)造圖、地層剖面圖、厚度等值圖、含

2、氣量等值圖、要圖件：構(gòu)造圖、地層剖面圖、厚度等值圖、含氣量等值圖、TOCTOC等等值圖、熱成熟度值圖、熱成熟度 Ro) Ro)等值圖、孔隙度等值圖等值圖、孔隙度等值圖地震地震/ /微地震微地震地質(zhì)地質(zhì)地球化學(xué)地球化學(xué)地質(zhì)力學(xué)地質(zhì)力學(xué)巖石物理巖石物理構(gòu)造特征構(gòu)造特征 資料匯總資料匯總巖芯測(cè)試、評(píng)價(jià)巖芯測(cè)試、評(píng)價(jià)楊氏模量、泊松比、硬度楊氏模量、泊松比、硬度目的目的地層對(duì)比地層對(duì)比目的頁(yè)巖發(fā)育：埋深、側(cè)目的頁(yè)巖發(fā)育：埋深、側(cè)向變化、水層、巖溶、隔向變化、水層、巖溶、隔層層 頁(yè)巖氣層段垂向、側(cè)向分頁(yè)巖氣層段垂向、側(cè)向分布變化及埋深布變化及埋深 孔隙度、裂痕發(fā)育及展布孔隙度、裂痕發(fā)育及展布 頁(yè)巖氣含氣層

3、段泊松比、頁(yè)巖氣含氣層段泊松比、楊氏模量、地應(yīng)力特征楊氏模量、地應(yīng)力特征構(gòu)造圖編制構(gòu)造圖編制 地震解釋地震解釋 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)井和監(jiān)測(cè)井，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)井和監(jiān)測(cè)井，指點(diǎn)鉆井并獲取資料指點(diǎn)鉆井并獲取資料 獲取裸眼測(cè)井信息獲取裸眼測(cè)井信息 取芯、堆積環(huán)境、堆積取芯、堆積環(huán)境、堆積相相 建立地質(zhì)模型建立地質(zhì)模型含烴潛力分析：含烴潛力分析：TOCTOC、RoRo、自在氣和吸附氣含量、自在氣和吸附氣含量、干酪根類型干酪根類型 頁(yè)巖油頁(yè)巖油/ /氣層識(shí)別氣層識(shí)別 儲(chǔ)層流體識(shí)別儲(chǔ)層流體識(shí)別 巖性和流體定義巖性和流體定義 巖石性質(zhì)表征巖石性質(zhì)表征 頁(yè)巖油頁(yè)巖油/ /氣層識(shí)別氣層識(shí)別 壓裂液優(yōu)化壓裂液優(yōu)化 確定巖石脆性目的

4、確定巖石脆性目的 確定支撐劑確定支撐劑 確定浸透率、孔隙度確定浸透率、孔隙度 壓裂液的配伍性，浸透率可壓裂液的配伍性，浸透率可恢復(fù)性測(cè)試恢復(fù)性測(cè)試頁(yè)巖測(cè)井評(píng)價(jià)頁(yè)巖測(cè)井評(píng)價(jià) 巖芯校正運(yùn)用聲波測(cè)井確巖芯校正運(yùn)用聲波測(cè)井確定力學(xué)性質(zhì)定力學(xué)性質(zhì) 可壓裂性計(jì)算并經(jīng)巖芯?？蓧毫研杂?jì)算并經(jīng)巖芯校驗(yàn)驗(yàn) 頁(yè)巖油頁(yè)巖油/ /氣層識(shí)別氣層識(shí)別 補(bǔ)償自然伽馬能譜、元素補(bǔ)償自然伽馬能譜、元素捕獲能譜測(cè)井識(shí)別巖性，捕獲能譜測(cè)井識(shí)別巖性，巖芯分析、巖芯分析、XRD XRD 校驗(yàn)校驗(yàn) 地質(zhì)儲(chǔ)量計(jì)算地質(zhì)儲(chǔ)量計(jì)算 類比分析儲(chǔ)量估算類比分析儲(chǔ)量估算 TOCTOC、含氣量計(jì)算，巖芯、含氣量計(jì)算，巖芯測(cè)試校驗(yàn)測(cè)試校驗(yàn) 頁(yè)巖氣表征流程頁(yè)

5、巖氣表征流程 據(jù)據(jù)ChongChong等等20212021修正修正l有效厚度：有效厚度：30m30ml適中的孔隙度：適中的孔隙度：6-12%6-12%l足夠的熱成熟度足夠的熱成熟度RoRo：1.4%Ro3%1.4%Ro3m3/t3m3/tl脆性礦物含量石英、長(zhǎng)石、碳酸鹽：脆性礦物含量石英、長(zhǎng)石、碳酸鹽：50%50%l斷層、喀斯特別層不發(fā)育斷層、喀斯特別層不發(fā)育l天然裂痕發(fā)育適中天然裂痕發(fā)育適中已開(kāi)發(fā)頁(yè)巖氣藏的油藏管理閱歷，甜點(diǎn)區(qū)：已開(kāi)發(fā)頁(yè)巖氣藏的油藏管理閱歷，甜點(diǎn)區(qū)：氣藏表征識(shí)別氣藏表征識(shí)別“甜點(diǎn)區(qū)甜點(diǎn)區(qū)頁(yè)巖氣藏氣藏表征運(yùn)用頁(yè)巖氣藏氣藏表征運(yùn)用l為開(kāi)發(fā)方案提供根據(jù)為開(kāi)發(fā)方案提供根據(jù)l識(shí)別鉆井有

6、利區(qū)識(shí)別鉆井有利區(qū)l確定地質(zhì)災(zāi)禍要素降確定地質(zhì)災(zāi)禍要素降低鉆井、完井風(fēng)險(xiǎn)低鉆井、完井風(fēng)險(xiǎn)l優(yōu)化增產(chǎn)措施優(yōu)化增產(chǎn)措施氣藏表征識(shí)別氣藏表征識(shí)別“甜點(diǎn)區(qū)甜點(diǎn)區(qū)McDaniel, 2021假設(shè)按等分程度段壓裂，壓裂段1，2無(wú)效，壓裂段9導(dǎo)致水層突進(jìn)1-21-2壓裂段壓裂段9 9壓裂段壓裂段氣藏表征識(shí)別氣藏表征識(shí)別“甜點(diǎn)區(qū)甜點(diǎn)區(qū)運(yùn)用運(yùn)用3-D3-D地震識(shí)別斷層和喀斯特別層地震識(shí)別斷層和喀斯特別層氣藏表征識(shí)別氣藏表征識(shí)別“甜點(diǎn)區(qū)甜點(diǎn)區(qū)l頁(yè)巖氣藏有效開(kāi)發(fā)的四項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)頁(yè)巖氣藏有效開(kāi)發(fā)的四項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)l氣藏表征識(shí)別氣藏表征識(shí)別“甜點(diǎn)區(qū)甜點(diǎn)區(qū)l長(zhǎng)程度段程度井長(zhǎng)程度段程度井l分段清水壓裂分段清水壓裂l微地震監(jiān)測(cè)微地

7、震監(jiān)測(cè)l同井場(chǎng)鉆井同井場(chǎng)鉆井l有效壓裂液水資源管理有效壓裂液水資源管理長(zhǎng)程度段程度井長(zhǎng)程度段程度井n Barnett 2003Barnett 2003年大規(guī)模年大規(guī)模運(yùn)用程度井，頁(yè)巖氣產(chǎn)運(yùn)用程度井，頁(yè)巖氣產(chǎn)量大幅度上升量大幅度上升n 20212021年程度井年程度井97579757口，口，為總井?dāng)?shù)的為總井?dāng)?shù)的66%66%，日產(chǎn)，日產(chǎn)氣量到達(dá)氣量到達(dá)1.41.4108 m3108 m3C&C Reservoirs, 2021l初期日產(chǎn)初期日產(chǎn)4-204-20104 m3104 m3，是直井的，是直井的3-83-8倍倍l單井可采儲(chǔ)量單井可采儲(chǔ)量 0.2-1.5 0.2-1.5108 m3,

8、108 m3,是直井的是直井的4-144-14倍倍長(zhǎng)程度段程度井長(zhǎng)程度段程度井頁(yè)巖氣頁(yè)巖氣氣藏氣藏巴耐特巴耐特(Barnett)(Barnett)費(fèi)耶特維耳費(fèi)耶特維耳(Fayetteville)(Fayetteville)亨耐斯維爾亨耐斯維爾 HaynesvilleHaynesville(Marcellus)(Marcellus)蕪德福地蕪德福地(Woodford)(Woodford)Eager FordEager Ford盆地盆地/ /州州Fort Fort Worth/Worth/德克德克薩斯薩斯Arkoma/Arkoma/阿肯色阿肯色North Louisiana North Louis

9、iana Salt/Salt/德克薩斯德克薩斯- -路易斯安娜路易斯安娜Appalacachian/Appalacachian/俄亥俄俄亥俄Arkoma/Arkoma/俄克俄克拉荷馬拉荷馬Maverick/Maverick/德克德克薩斯薩斯程度段長(zhǎng)度程度段長(zhǎng)度/ m/ m1200 1200 初期：初期：762762目前：目前：12191219900-1220900-1220900900760-1220760-1220最長(zhǎng)最長(zhǎng)304830481220-15301220-1530程度井壓裂方式程度井壓裂方式分段清水分段清水初期：交聯(lián)凝膠初期：交聯(lián)凝膠目前：分段清水目前：分段清水分階段清水分階段清水

10、分階段清水分階段清水分階段清水分階段清水分階段清水分階段清水壓裂段數(shù)壓裂段數(shù)初期：初期：4-64-6目前：目前：8-128-1212128-128-126-126-125-95-910-2410-24程度井初產(chǎn)量程度井初產(chǎn)量/ / 104m3104m34.3-204.3-201.4-141.4-14平均平均8.58.514-7014-7011.6-19.811.6-19.87.7-23.57.7-23.514.214.2程度井程度井/ /直井產(chǎn)量直井產(chǎn)量比比5-75-73.7-53.7-58 83-43-45.55.5- -程度井單井可采儲(chǔ)程度井單井可采儲(chǔ)量量/ 104m3/ 104m3340

11、0-206713400-206711700-84951700-849512740-2407012740-240701246012460849084901557015570長(zhǎng)程度段程度井長(zhǎng)程度段程度井l頁(yè)巖氣藏有效開(kāi)發(fā)的四項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)頁(yè)巖氣藏有效開(kāi)發(fā)的四項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)l氣藏表征識(shí)別氣藏表征識(shí)別“甜點(diǎn)區(qū)甜點(diǎn)區(qū)l長(zhǎng)程度段程度井長(zhǎng)程度段程度井l分段清水壓裂分段清水壓裂l微地震監(jiān)測(cè)微地震監(jiān)測(cè)l同井場(chǎng)鉆井同井場(chǎng)鉆井l有效壓裂液水資源管理有效壓裂液水資源管理分段清水壓裂分段清水壓裂l壓裂段數(shù)初期普通壓裂段數(shù)初期普通4-6段段l目前到達(dá)目前到達(dá)10-12段段l最大到達(dá)最大到達(dá)24段段l每段壓裂的長(zhǎng)度由每段壓裂的長(zhǎng)度

12、由2002年的年的900-1200m 到目到目前的前的80-120m清水壓裂 Slick Water Fracturing)利用含有減阻劑、黏土穩(wěn)定劑和必要的外表活性劑的水為壓裂液，以這種壓裂液作為前置液來(lái)提供支撐劑保送l 少量砂支撐劑的運(yùn)用費(fèi)用節(jié)省了少量砂支撐劑的運(yùn)用費(fèi)用節(jié)省了35%35%l 防止了凝膠壓裂液產(chǎn)生的儲(chǔ)層損傷防止了凝膠壓裂液產(chǎn)生的儲(chǔ)層損傷l 降低壓裂液粘度，更多壓裂液進(jìn)入微裂痕，擴(kuò)展分散通道降低壓裂液粘度，更多壓裂液進(jìn)入微裂痕，擴(kuò)展分散通道l 有利于體積改造，經(jīng)過(guò)分段多簇射孔構(gòu)成次生裂痕和裂痕網(wǎng)絡(luò)有利于體積改造，經(jīng)過(guò)分段多簇射孔構(gòu)成次生裂痕和裂痕網(wǎng)絡(luò)l 產(chǎn)氣量更高并添加可采儲(chǔ)量

13、產(chǎn)氣量更高并添加可采儲(chǔ)量分段清水壓裂分段清水壓裂清水壓裂清水壓裂 同井反復(fù)壓裂同井反復(fù)壓裂凝膠壓裂凝膠壓裂月天然氣產(chǎn)量月天然氣產(chǎn)量/ /百萬(wàn)立方英尺百萬(wàn)立方英尺 天天CIPOLLA，2021先采用聚合物凝膠壓裂，后期用清水反復(fù)壓裂投產(chǎn)初期泡沫壓裂：累產(chǎn)217 MMCF后凝膠反復(fù)壓裂:累產(chǎn)23 MMCF18年后清水壓裂: 累產(chǎn) 1032 MMCFBARANETT 頁(yè)巖 (George E, 2021)清水壓裂 Slick Water Fracturing)分段清水壓裂分段清水壓裂l頁(yè)巖氣藏有效開(kāi)發(fā)的四項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)頁(yè)巖氣藏有效開(kāi)發(fā)的四項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)l氣藏表征識(shí)別氣藏表征識(shí)別“甜點(diǎn)區(qū)甜點(diǎn)區(qū)l長(zhǎng)程度段程度井

14、長(zhǎng)程度段程度井l分段清水壓裂分段清水壓裂l微地震監(jiān)測(cè)微地震監(jiān)測(cè)l同井場(chǎng)鉆井同井場(chǎng)鉆井l有效壓裂液水資源管理有效壓裂液水資源管理微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)在氣藏管理中的運(yùn)用微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)在氣藏管理中的運(yùn)用l 最大主應(yīng)力方位l 與裂痕連通的儲(chǔ)層體積l 裂痕網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模等實(shí)時(shí)提供l 估算涉及體積l 優(yōu)化程度井方位l 評(píng)價(jià)分段壓裂效果l 預(yù)測(cè)分段壓裂產(chǎn)量奉獻(xiàn)率l 優(yōu)化射孔及壓裂段、防止地質(zhì)災(zāi)禍層l 指點(diǎn)再完井增產(chǎn)措施微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)在氣藏管理中的運(yùn)用微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)在氣藏管理中的運(yùn)用根據(jù)微地震事件確定最大主應(yīng)力方向，新井程度井通常平行或以大角度交于最大主應(yīng)力，以獲得最正確的分段壓裂效果程度井平行于最大程度主應(yīng)力方向程度

15、井平行于最小程度主應(yīng)力方向優(yōu)化程度井方位微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)在氣藏管理中的運(yùn)用微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)在氣藏管理中的運(yùn)用預(yù)測(cè)分段壓裂產(chǎn)量奉獻(xiàn)率改造的儲(chǔ)層體積Inamdar 等，20216個(gè)月產(chǎn)氣量個(gè)月產(chǎn)氣量/ 百萬(wàn)立方英尺百萬(wàn)立方英尺(Mayerhofer, 2006)Chong 等，2021優(yōu)化射孔及壓裂段、防止地質(zhì)災(zāi)禍層微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)在氣藏管理中的運(yùn)用微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)在氣藏管理中的運(yùn)用Banett 頁(yè)巖程度井地質(zhì)災(zāi)禍層第一段壓裂微地震監(jiān)測(cè)平面視圖第一段壓裂微地震監(jiān)測(cè)平面視圖地質(zhì)災(zāi)禍層地質(zhì)災(zāi)禍層第一段壓裂微地震監(jiān)測(cè)三維視圖第一段壓裂微地震監(jiān)測(cè)三維視圖地質(zhì)災(zāi)禍層第二段壓裂微地震監(jiān)測(cè)平面視圖第二段壓裂微地震監(jiān)測(cè)平

16、面視圖地質(zhì)災(zāi)禍層第一段壓裂微地震監(jiān)測(cè)三維視圖第一段壓裂微地震監(jiān)測(cè)三維視圖地質(zhì)災(zāi)禍層微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)在氣藏管理中的運(yùn)用微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)在氣藏管理中的運(yùn)用監(jiān)測(cè)再完井增產(chǎn)措施Banett 頁(yè)巖平行最小程度主應(yīng)力程度井，初始投產(chǎn)單段壓裂及微地震監(jiān)測(cè)結(jié)果投產(chǎn)4.5年后分兩段反復(fù)壓裂兩段反復(fù)壓裂程度段微地震事件數(shù)反復(fù)壓裂段1反復(fù)壓裂段2兩段反復(fù)壓裂后的產(chǎn)量變化 WATER等，2021規(guī)范化產(chǎn)量規(guī)范化產(chǎn)量消費(fèi)天數(shù)消費(fèi)天數(shù)規(guī)范化累計(jì)產(chǎn)量規(guī)范化累計(jì)產(chǎn)量l頁(yè)巖氣藏有效開(kāi)發(fā)的四項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)頁(yè)巖氣藏有效開(kāi)發(fā)的四項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)l氣藏表征識(shí)別氣藏表征識(shí)別“甜點(diǎn)區(qū)甜點(diǎn)區(qū)l長(zhǎng)程度段程度井長(zhǎng)程度段程度井l分段清水壓裂分段清水壓裂l微地震

17、監(jiān)測(cè)微地震監(jiān)測(cè)l同井場(chǎng)鉆井同井場(chǎng)鉆井l有效壓裂液水資源管理有效壓裂液水資源管理同井場(chǎng)鉆井及有效的壓裂液水資源管理同井場(chǎng)鉆井及有效的壓裂液水資源管理頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)井位分布于不同的私人土地上或惡劣條件下的原始森林頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)井位分布于不同的私人土地上或惡劣條件下的原始森林同井場(chǎng)鉆井及有效的壓裂液水資源管理同井場(chǎng)鉆井及有效的壓裂液水資源管理同井場(chǎng)多井程度井鉆井同一井場(chǎng)通常鉆6-8口程度井減少總的井場(chǎng)數(shù)量易于銜接交通道路、傳輸管線和消費(fèi)設(shè)備提高整體經(jīng)濟(jì)效益減少對(duì)生物棲息、公眾和環(huán)境的影響同井場(chǎng)鉆井及有效的壓裂液水資源管理同井場(chǎng)鉆井及有效的壓裂液水資源管理(Horn River 頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)概念模型， Pflu

18、g, 2021)l雙層程度井開(kāi)發(fā)雙層程度井開(kāi)發(fā)l上層段頁(yè)巖厚度上層段頁(yè)巖厚度320ft320ftl中間中間60ft60ft碳酸巖鹽碳酸巖鹽l下層段：下層段：150 ft150 ftl2828口程度井口程度井/ /井場(chǎng)井場(chǎng)l地質(zhì)儲(chǔ)量：地質(zhì)儲(chǔ)量：400 400 BCF(112BCF(112108m3)/108m3)/井場(chǎng)井場(chǎng)l驅(qū)替面積：驅(qū)替面積：7 km27 km2l可采儲(chǔ)量：可采儲(chǔ)量：150 150 BCF(42BCF(42108m3)/108m3)/井場(chǎng)井場(chǎng)l單井可采儲(chǔ)量：?jiǎn)尉刹蓛?chǔ)量：5.4 5.4 BCFBCFl采收率：采收率：37.5%37.5%l程度段長(zhǎng)度程度段長(zhǎng)度5400ft5400ftl程度井間距：程度井間距：820ft820ft1mi2=2.6 km2同井場(chǎng)鉆井及有效的壓裂液水資源管理同井場(chǎng)鉆井及有效的壓裂液水資源管理頁(yè)巖氣程度井平均單井鉆井和壓裂過(guò)程需1.2104m3水