頁巖氣勘探開發(fā)的難點分析及技術對策探討

1、頁巖氣勘探開發(fā)的難點分析及技術對策探討 頁巖氣勘探開發(fā)的難點分析及技術對策探討 摘 要隨著世界范圍內(nèi)能源緊缺的加劇，頁巖氣成為了油氣勘探的新方向，我國的頁巖氣資源豐富但地質(zhì)條件較復雜，在頁巖氣的勘探開發(fā)上存在一定的難度。本文主要是從勘探開發(fā)的難點出發(fā)，探討相關的應對技術，探索開發(fā)頁巖氣特種鉆完井液技術，提升勘探開發(fā)效率。 關鍵詞頁巖氣；勘探開發(fā)；鉆井液技術 中圖分類號：P588.31+1 文獻標識碼：B 文章編號：1009-914X42-0027-01 社會對清潔能源需求不斷擴大，天然氣價格不斷上漲，人們對頁巖氣的地質(zhì)認識不斷提高，長段水平井與壓裂技術水平不斷進步，頁巖氣勘探開發(fā)規(guī)模得到了迅速

2、開展，已成為全球油氣資源勘探開發(fā)的新亮點。 一、頁巖氣勘探開發(fā)的難點分析 我國頁巖氣勘探剛剛起步，現(xiàn)階段的難點主要是對地質(zhì)認識水平缺乏、技術水平無法滿足開發(fā)需求、勘探開發(fā)過程會造成一定程度的污染。 目前研究主要集中在頁巖氣成藏條件和有利區(qū)評價方面。受復雜地質(zhì)背景和多階段演化過程的影響，我國含油氣盆地類型多、盆地結構復雜，盆地的不同演化規(guī)律直接控制著富含有機質(zhì)泥頁巖的發(fā)育與分布。盡管頁巖氣成藏機理條件可與美國頁巖氣地質(zhì)條件進行比對，但我國頁巖氣的主要儲層與美國有很大區(qū)別。因此需要建立適合于我國地質(zhì)條件且對我國頁巖氣資源戰(zhàn)略調(diào)查和勘探開發(fā)具有指導意義的中國頁巖氣地質(zhì)理論體系。 頁巖氣開發(fā)相對常規(guī)天

3、然氣來說，因頁巖氣藏的儲層一般呈低孔、低滲透率的物性特征，通?？紫抖茸罡邇H為4%5%，氣流的阻力比常規(guī)天然氣大，需實施儲層液壓破碎才能開采。目前頁巖氣的開采技術主要有水平井加多段壓裂技術、清水壓裂技術和近期出現(xiàn)的同步壓裂技術，創(chuàng)新的水平井鉆井和完井技術是保證生產(chǎn)成功的關鍵。采用水力壓裂和水平井技術、微地震裂縫成像技術，能直接監(jiān)測水力裂縫網(wǎng)絡的擴展動態(tài)，可極大地提高頁巖儲層中頁巖氣的開采量。目前，我國已在地震儲集層預測、大型壓裂應用于低滲透氣藏儲集層改造、裂縫性油藏壓裂井產(chǎn)能評價以及微地震監(jiān)測技術等方面積累了豐富的經(jīng)驗。但目前的技術儲藏尚難以解決我國的頁巖氣勘探開發(fā)問題。 目前頁巖氣開發(fā)主要采用

4、的是水力壓裂法，每次壓裂施工約需要200400萬t水，而且在注入的壓裂液中會參加化學物質(zhì)，這些化學物質(zhì)可能會對地下水產(chǎn)生污染。如何經(jīng)濟有效地處理或回收利用返排水，是制約頁巖氣開發(fā)的一個技術難點。 二、頁巖氣勘探開發(fā)技術對策 1、加強頁巖氣資源調(diào)查 根據(jù)我國頁巖分布和頁巖氣富集的地質(zhì)條件，在全國范圍內(nèi)開展頁巖氣地質(zhì)調(diào)查。充分利用已有的地質(zhì)資料，有針對性地部署實物工作量，通過調(diào)查進一步查明我國頁巖氣根底地質(zhì)背景和條件，預測富含有機質(zhì)頁巖發(fā)育區(qū)，預測頁巖氣資源潛力與分布。同時，獲取系統(tǒng)的資料數(shù)據(jù)，編制系列圖件，建成頁巖氣地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)資料集成系統(tǒng)，形成系列調(diào)查研究成果。優(yōu)選頁巖氣富集有利目標區(qū)和勘探開

5、發(fā)區(qū)，開展頁巖氣地質(zhì)綜合調(diào)查和資源前景分析，力爭實現(xiàn)新發(fā)現(xiàn)。 2、加大開發(fā)力度 我國頁巖氣開發(fā)還不具備規(guī)模建產(chǎn)的資源根底，從目前勘探準備和可能提交儲量的情況分析，四川盆地及其周緣將是近期頁巖氣開發(fā)主陣地，將川渝黔鄂頁巖氣資源戰(zhàn)略調(diào)查先導試驗區(qū)作為近期重要的建產(chǎn)陣地；鄂爾多斯、渤海灣、松遼等現(xiàn)有含油氣盆地和盆地外廣泛分布的頁巖區(qū)作為第二梯次開發(fā)陣地，作為接替資源進行開發(fā)。目前，需要進一步加強勘探開發(fā)根底研究工作，力爭在勘探開發(fā)技術方面取得重大突破，滿足頁巖氣勘探開發(fā)的需要。 3、加強頁巖氣地質(zhì)根底研究 通過近些年不斷探索，我國頁巖氣根底地質(zhì)研究取得了一定進展。然而，嚴格地說，針對我國地質(zhì)特點的頁

6、巖氣地質(zhì)理論和認識還在探索中，尚未形成體系。未來幾年，在分析我國頁巖氣地質(zhì)理論研究現(xiàn)狀的根底上，開展頁巖發(fā)育和頁巖氣富集類型研究，重點研究我國頁巖氣富集模式及特點，系統(tǒng)研究我國頁巖氣資源分布規(guī)律、資源潛力和評價方法參數(shù)體系等，盡快構建出我國頁巖氣地質(zhì)理論體系。 4、提高頁巖氣勘探開發(fā)技術水平 完善和創(chuàng)新頁巖氣地質(zhì)、地球物理、地球化學、鉆完井和壓裂等技術方法，形成多學科、多手段的綜合勘探開發(fā)技術方法體系，確?？碧侥繕说穆鋵嵑晚樌瓿?。針對頁巖氣特點，引進、吸收、提高、創(chuàng)新頁巖氣儲層評價技術、射孔優(yōu)化技術、水平井技術和壓裂技術，逐步形成一批適合我國頁巖氣地質(zhì)特點的自主創(chuàng)新關鍵技術。 三、開發(fā)頁巖氣

7、特種鉆完井液技術 適用頁巖氣開發(fā)的特種鉆完井液技術具有一定技術根底，目前所采用的方式比擬復雜。減輕對氣層的傷害是致密砂巖儲層和頁巖儲層經(jīng)常遇到的問題。一般，以下的幾種情況影響到頁巖氣層的生產(chǎn)。儲層的滲透率很低小于1mD，有時小于1mD；巖石的孔隙度一般較低，小于5%；井的產(chǎn)量一般很低， 6001500000方/天；產(chǎn)氣量衰減的很快；在低產(chǎn)氣量是時間較長；產(chǎn)層厚度一般超過幾百米。 目前清水壓裂的壓裂液中通常已參加適量的抑制劑，但仍要求儲層中膨脹性蒙脫石含量不能很高，原因是其水敏性強，遇水易膨脹、分散和運移，導致巖石滲透率下降。由于頁巖的巖性特點使之多具有水敏性，水進入儲層可使其粘土礦物膨脹，從而

8、阻塞空縫，降低其產(chǎn)量。因而針對粘土礦物的特點采取防水敏的鉆井液和壓裂液以保護儲層和增強儲層改造的效果是一個重要措施。 頁巖氣是充填于頁巖裂隙、微細孔隙及層面內(nèi)的天然氣，其儲層的滲透率低、氣流的阻力比傳統(tǒng)天然氣大得多，從而難以開采。開采頁巖氣層需要采取某種增產(chǎn)措施和特殊的鉆井與完井方法，目前多采用水平井或斜井開采，斜井鉆進是開發(fā)透鏡狀氣藏可選擇的最正確方法，而水平井將成為開發(fā)邊緣海相和海相席狀砂巖的最正確方法。特種鉆完井液對儲層的詳細的實驗室研究的目的是限制泥漿對致密砂巖和頁巖儲層的自吸和浸入作用。方法用0.001到1mD的天然巖心。從非常規(guī)油氣儲層中取得巖心，有不一樣的巖心結構和潤濕特點，而且

9、有很強的毛管力占主導作用，并有自吸現(xiàn)象?；谶@樣的試驗結果，很明確的說明水是天然障礙物，造成儲層嚴重的傷害難以恢復。接下來，是鉆井液侵入深度可以用降低外表張力和潤濕反轉來解決。另外，適宜的選擇泥餅成分可以顯著的降低鉆井液浸入低壓低滲砂巖的孔喉。實驗室研究證明，水基鉆井液中特殊的外表活性劑，與水相容的有機溶劑，特殊高分子量的處理劑，液相自吸和侵入，顯著的影響頁巖氣層。 四、結語 我國的頁巖氣地質(zhì)理論和認識還在探索中，尚未形成體系。在分析我國頁巖氣地質(zhì)理論研究現(xiàn)狀的根底上，應系統(tǒng)研究我國頁巖氣資源分布規(guī)律、資源潛力和評價方法參數(shù)體系等，盡快啟動鉆井、完井地質(zhì)的研究，構建適合于我國地質(zhì)條件、且對我國頁巖氣資源戰(zhàn)略