國內(nèi)頁巖氣開采技術進展

國內(nèi)頁巖氣開采技術進展一、本文概述隨著全球能源需求的持續(xù)增長，清潔、高效的能源供給日益受到關注。頁巖氣作為一種重要的清潔能源，具有儲量豐富、開采周期長、環(huán)境影響小等優(yōu)勢，正逐漸成為全球能源領域的研究熱點。本文旨在全面梳理和評述國內(nèi)頁巖氣開采技術的最新進展，以期為相關領域的科研工作者、政策制定者和企業(yè)決策者提供有益的參考。文章首先將對頁巖氣的概念、成因、分布及其在全球能源結構中的地位進行簡要介紹，闡述頁巖氣開采的重要性和緊迫性。接著，將重點分析國內(nèi)頁巖氣開采技術的發(fā)展歷程、現(xiàn)狀以及面臨的挑戰(zhàn)。在此基礎上，文章將深入探討國內(nèi)頁巖氣開采技術在鉆井、完井、壓裂、采收等關鍵環(huán)節(jié)的技術創(chuàng)新和突破，并評價其在實際應用中的效果。本文還將關注國內(nèi)頁巖氣開采技術的環(huán)境影響評價和可持續(xù)發(fā)展問題，分析在開采過程中如何減少對環(huán)境的影響，實現(xiàn)經(jīng)濟效益和環(huán)境效益的雙贏。文章將展望國內(nèi)頁巖氣開采技術的發(fā)展趨勢和未來研究方向，為推動我國頁巖氣產(chǎn)業(yè)的健康、快速發(fā)展提供有益的思路和建議。二、頁巖氣地質(zhì)特征與開采難點頁巖氣作為一種重要的非傳統(tǒng)天然氣資源，其地質(zhì)特征表現(xiàn)為儲層厚度大、有機質(zhì)含量高、滲透率低、含氣飽和度變化大等特點。這些特征決定了頁巖氣開采的技術要求和難度。頁巖氣主要賦存于成熟度較高的富有機質(zhì)頁巖中，這些頁巖通常具有低孔、低滲的特點，使得氣體難以流動。同時，頁巖儲層的非均質(zhì)性較強，含氣量在不同區(qū)域、不同層位差異較大，這為精確評價和有效開發(fā)帶來了挑戰(zhàn)。（1）低滲透率問題：由于頁巖儲層滲透率低，氣體難以自然流出，需要通過壓裂等工程技術手段提高滲透率，增加產(chǎn)氣量。然而，壓裂過程中如何控制裂縫擴展、避免裂縫復雜化，是技術上的難點。（2）水平井鉆井技術：水平井鉆井技術是頁巖氣開發(fā)的關鍵技術之一，但頁巖地層的硬度和脆性較大，鉆井過程中容易遇到井壁失穩(wěn)、鉆頭磨損等問題。因此，如何提高鉆井效率、降低鉆井成本，是頁巖氣開采面臨的又一難題。（3）環(huán)境保護要求：頁巖氣開采過程中可能產(chǎn)生的環(huán)境污染問題，如壓裂液泄露、廢氣排放等，對環(huán)境保護提出了更高要求。如何在保證開采效率的同時，減少對環(huán)境的影響，是當前頁巖氣開采技術需要解決的重要問題。（4）技術集成與創(chuàng)新：頁巖氣開采涉及多學科、多領域的技術集成與創(chuàng)新，如何將各種技術有機結合起來，形成一套高效、環(huán)保的開采技術體系，是當前頁巖氣開采領域的研究熱點和難點。頁巖氣的地質(zhì)特征和開采難點決定了其開采技術的復雜性和挑戰(zhàn)性。隨著技術的不斷進步和創(chuàng)新，相信未來頁巖氣開采將取得更加顯著的進展。三、國內(nèi)頁巖氣開采技術進展近年來，隨著國內(nèi)能源需求的不斷增長和能源結構的優(yōu)化調(diào)整，頁巖氣作為一種重要的清潔能源，已經(jīng)引起了廣泛的關注。我國政府高度重視頁巖氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并加大了技術研發(fā)和投入力度，使得國內(nèi)頁巖氣開采技術取得了顯著的進展。在勘探技術方面，國內(nèi)已經(jīng)形成了較為完善的頁巖氣勘探技術體系。通過高分辨率地震勘探、三維地震資料處理解釋、地質(zhì)建模等技術手段，國內(nèi)頁巖氣勘探精度得到了大幅提升，有效降低了勘探成本和風險。在鉆井技術方面，國內(nèi)頁巖氣鉆井技術不斷創(chuàng)新和突破。水平井鉆井技術、旋轉導向鉆井技術、水力壓裂技術等先進技術的應用，使得頁巖氣井的產(chǎn)量和開采效率得到了顯著提升。同時，鉆井廢棄物處理和環(huán)保技術的應用，也有效降低了鉆井過程中對環(huán)境的影響。在完井技術方面，國內(nèi)頁巖氣完井技術也得到了長足的發(fā)展。多段壓裂、同步壓裂等技術的應用，有效提高了頁巖氣井的產(chǎn)能。同時，完井液配方和完井管柱的優(yōu)化，也進一步提高了完井質(zhì)量和效率。在開采工藝方面，國內(nèi)頁巖氣開采工藝不斷優(yōu)化和完善。水力壓裂、水平井開采、多級壓裂等工藝技術的應用，使得頁巖氣的開采效率和產(chǎn)量得到了大幅提升。開采過程中的環(huán)保和安全管理也得到了進一步加強，有效保障了開采作業(yè)的安全和穩(wěn)定?？傮w而言，國內(nèi)頁巖氣開采技術在勘探、鉆井、完井和開采工藝等方面都取得了顯著的進展。這些技術的突破和應用，不僅提高了頁巖氣的開采效率和產(chǎn)量，也降低了開采成本和對環(huán)境的影響。未來，隨著技術的不斷創(chuàng)新和進步，國內(nèi)頁巖氣產(chǎn)業(yè)將迎來更加廣闊的發(fā)展前景。四、頁巖氣開采技術面臨的挑戰(zhàn)與前景展望隨著國內(nèi)頁巖氣開采技術的持續(xù)進步，我們?nèi)〉昧艘幌盗酗@著的成果，然而，當前的技術進步并未完全克服頁巖氣開采過程中所面臨的挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)包括但不限于地質(zhì)條件復雜性、環(huán)境保護壓力、技術創(chuàng)新需求、成本控制問題以及國際合作與競爭態(tài)勢。地質(zhì)條件的復雜性是國內(nèi)頁巖氣開采面臨的一大挑戰(zhàn)。由于頁巖氣儲層具有低孔、低滲的特性，加上地下構造和巖石性質(zhì)的多樣性，使得開采過程充滿不確定性。因此，我們需要進一步深入研究頁巖氣儲層的地質(zhì)特征，提高開采技術的針對性和適應性。環(huán)境保護壓力也是不容忽視的問題。頁巖氣開采過程中可能產(chǎn)生的環(huán)境問題包括水資源污染、地表塌陷、生態(tài)破壞等。這要求我們在開采過程中必須采取嚴格的環(huán)保措施，實現(xiàn)綠色開采，以減少對環(huán)境的影響。技術創(chuàng)新需求也是頁巖氣開采技術面臨的重要挑戰(zhàn)。隨著開采深度的增加和開采難度的提升，我們需要不斷創(chuàng)新開采技術，提高開采效率和采收率。同時，我們還需要加強與國際先進技術的交流與合作，引進和消化先進技術，推動國內(nèi)頁巖氣開采技術的持續(xù)進步。在成本控制方面，頁巖氣開采的高成本問題一直是制約其大規(guī)模商業(yè)化的重要因素。因此，我們需要通過技術創(chuàng)新、管理優(yōu)化等方式降低開采成本，提高頁巖氣的經(jīng)濟效益。國際合作與競爭態(tài)勢也對國內(nèi)頁巖氣開采技術的發(fā)展產(chǎn)生影響。隨著全球能源結構的轉型和頁巖氣資源的不斷開發(fā)，國際間的競爭日益激烈。我們需要積極參與國際合作與交流，學習借鑒國際先進經(jīng)驗和技術成果，推動國內(nèi)頁巖氣開采技術的國際化發(fā)展。展望未來，隨著國內(nèi)頁巖氣開采技術的不斷突破和創(chuàng)新，我們有望在克服現(xiàn)有挑戰(zhàn)的基礎上實現(xiàn)更大的發(fā)展。我們期待通過持續(xù)的技術創(chuàng)新和管理優(yōu)化，降低開采成本、提高開采效率、減少環(huán)境影響，推動頁巖氣產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。我們也期待通過加強國際合作與交流，共同推動全球頁巖氣資源的合理開發(fā)和利用，為人類的能源未來貢獻更多力量。五、結論隨著全球能源結構的轉型和環(huán)保要求的日益嚴格，頁巖氣作為一種清潔、高效的能源，正逐漸受到各國的重視。中國在頁巖氣開采領域雖然起步較晚，但憑借持續(xù)的技術創(chuàng)新和政策扶持，已經(jīng)在多個方面取得了顯著的進展。從勘探技術來看，中國頁巖氣勘探技術已經(jīng)從最初的摸索階段逐漸走向成熟。高分辨率三維地震勘探、測井評價、水平井鉆探等技術的應用，極大地提高了頁巖氣的勘探精度和效率。這不僅為后續(xù)的開采工作提供了準確的地質(zhì)資料，也為頁巖氣的商業(yè)化開發(fā)奠定了堅實的基礎。在開采技術方面，水平井鉆采、多級壓裂等核心技術已經(jīng)得到了廣泛應用。這些技術的應用不僅提高了頁巖氣的單井產(chǎn)量，也降低了開采成本，使得頁巖氣開采更具經(jīng)濟效益。同時，隨著技術的不斷進步，頁巖氣開采過程中的環(huán)保問題也得到了有效控制，實現(xiàn)了經(jīng)濟效益和環(huán)保效益的雙贏。中國在頁巖氣開采裝備和工藝方面也取得了重要突破。國產(chǎn)化的壓裂車、鉆機等關鍵設備的研制成功，以及適應復雜地質(zhì)條件的開采工藝的開發(fā)，都為中國頁巖氣開采的規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供了有力保障。然而，我們也必須清醒地認識到，與發(fā)達國家相比，中國在頁巖氣開采技術方面仍然存在一定差距。未來，我們需要繼續(xù)加大科研投入，推動技術創(chuàng)新，不斷提高頁巖氣開采的效率和環(huán)保水平。還需要完善相關政策法規(guī)，加強行業(yè)監(jiān)管，促進頁巖氣產(chǎn)業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展。中國頁巖氣開采技術在多個方面已經(jīng)取得了顯著進展，但仍需繼續(xù)努力。相信在不久的將來，中國頁巖氣產(chǎn)業(yè)將迎來更加廣闊的發(fā)展空間和更加美好的未來。參考資料：隨著全球能源需求的不斷增長，頁巖氣的開發(fā)與利用逐漸成為焦點。作為一種非常規(guī)的天然氣資源，頁巖氣廣泛分布在北美、南美、歐洲和亞洲等地區(qū)。為了充分利用這種清潔、高效的能源，各種開采技術應運而生。本文將詳細探討這些技術的原理、優(yōu)缺點以及實際應用情況。頁巖氣是一種蘊藏在頁巖中的非常規(guī)天然氣，主要由甲烷組成。由于其儲量巨大且分布廣泛，頁巖氣的開發(fā)與利用具有巨大的潛力。在全球范圍內(nèi)，美國是最大的頁巖氣生產(chǎn)國，而中國、加拿大、歐洲等國家和地區(qū)也在加速發(fā)展頁巖氣產(chǎn)業(yè)。常規(guī)油氣開采技術主要針對儲層滲透率較高、埋藏深度較淺的油氣資源。該技術的原理是利用地層壓力或泵抽等方式將石油和天然氣從儲層中采出。然而，由于頁巖氣儲層的低滲透率和復雜性，常規(guī)油氣開采技術在頁巖氣領域的應用存在一定局限性。水平井技術已成為頁巖氣開采的重要手段。水平井能夠增大儲層暴露面積，提高產(chǎn)能，并有助于降低生產(chǎn)成本。其原理是在垂直主井眼的基礎上，側鉆出一條或多條水平井眼，以實現(xiàn)對更大儲層的開發(fā)。水平井技術的優(yōu)勢在于提高產(chǎn)能、降低成本以及減少環(huán)境影響。然而，該技術的實施需要先進的設備和鉆井技術，同時對地質(zhì)和工程要求較高。水力壓裂技術是頁巖氣開采過程中的一項關鍵技術。其原理是通過向儲層注入高壓泵入的流體（通常是水和砂），使儲層產(chǎn)生裂縫，進而釋放出被困的天然氣。水力壓裂技術的主要優(yōu)點是提高產(chǎn)能、降低鉆井成本和減少開發(fā)時間。然而，該技術也存在一定的局限性，如對儲層造成潛在損害、需要大量水資源以及可能引起地質(zhì)災害等。與其他開采技術相比，水力壓裂技術在頁巖氣開采過程中更具適用性，但需要嚴格的環(huán)境評估和工程設計以確保其可持續(xù)性和環(huán)境友好性。頁巖氣開采技術的發(fā)展帶來了巨大的商業(yè)機會，同時也面臨著諸多挑戰(zhàn)。各種開采技術的優(yōu)缺點在不同程度上影響著頁巖氣的開發(fā)與利用。常規(guī)油氣開采技術適用于滲透率較高、埋藏較淺的儲層，但對于頁巖氣這種低滲透率的非常規(guī)資源來說，應用上存在一定限制。水平井技術能夠提高產(chǎn)能并降低成本，但需要先進的設備和較高的地質(zhì)工程要求。水力壓裂技術對頁巖氣儲層的開發(fā)具有重要意義，但需注意其對環(huán)境的影響和儲層的損害問題。在未來的頁巖氣開采過程中，應綜合考慮各種技術的優(yōu)缺點，結合具體地質(zhì)條件和環(huán)境因素，優(yōu)化技術組合和應用策略。加快頁巖氣開采技術創(chuàng)新和研發(fā)，推動環(huán)保和高效開采技術的進步，對于實現(xiàn)頁巖氣的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。在政策層面，應加強頁巖氣開發(fā)的規(guī)劃和監(jiān)管，確保其在滿足能源需求的充分考慮環(huán)境和社區(qū)的影響，實現(xiàn)可持續(xù)的能源發(fā)展。隨著全球?qū)η鍧嵞茉吹男枨蟛粩嘣黾?，頁巖氣作為一種豐富的能源資源，正逐漸受到人們的。頁巖氣是一種以游離狀態(tài)存在于頁巖層中的非常規(guī)天然氣，具有開采成本低、燃燒清潔、儲量豐富等特點。近年來，我國在頁巖氣開采技術方面取得了顯著進展，為能源結構的優(yōu)化和清潔能源的發(fā)展提供了有力支持。頁巖氣開采主要包括水平井技術和水力壓裂技術。水平井技術是指在油井中鉆出水平井段，以增大井筒與頁巖儲層的接觸面積，從而提高產(chǎn)能。水力壓裂技術則是利用高壓將壓裂液注入井筒，使頁巖層產(chǎn)生裂縫，以增加氣體的滲透率和流動性。目前，我國頁巖氣開采已進入規(guī)?；l(fā)展階段，水平井技術和水力壓裂技術得到了廣泛應用。近年來，我國在頁巖氣開采技術方面取得了許多創(chuàng)新成果。在水平井技術方面，研究人員不斷優(yōu)化井筒設計和鉆井液性能，以提高鉆井效率和降低成本。新型的多分支水平井技術也在研究開發(fā)中，旨在進一步提高產(chǎn)能和降低開采成本。在水力壓裂技術方面，我國研發(fā)了新型的高效低污染壓裂液，減少了壓裂液中的有害成分，降低了對環(huán)境的影響。研究人員還在探索地震波誘裂、電磁波誘裂等新型誘裂方法，以實現(xiàn)低成本、高效誘裂和開采。隨著技術的不斷進步和應用，我國頁巖氣開采的未來發(fā)展前景十分廣闊。技術的進一步突破將為頁巖氣的高效開發(fā)和利用提供有力支持。未來，需要繼續(xù)加強技術研發(fā)和創(chuàng)新，推動頁巖氣開采技術的進步。市場需求趨勢將推動頁巖氣產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。隨著國民經(jīng)濟的不斷增長和能源需求的增加，頁巖氣作為一種清潔、高效的能源資源，其市場需求將進一步擴大。頁巖氣產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展將帶動相關產(chǎn)業(yè)鏈的完善和發(fā)展，包括設備制造、技術服務、環(huán)保治理等領域。國內(nèi)頁巖氣開采技術的不斷進步和發(fā)展，為我國能源結構的優(yōu)化和清潔能源的發(fā)展提供了有力支持。本文介紹了國內(nèi)頁巖氣開采技術的現(xiàn)狀、技術創(chuàng)新和未來展望。通過水平井技術和水力壓裂技術的不斷優(yōu)化和創(chuàng)新，我國頁巖氣開采成本降低、效率提高，為實現(xiàn)清潔能源的規(guī)?；l(fā)展奠定了基礎。隨著技術的進一步突破和市場需求的增加，國內(nèi)頁巖氣開采的前景十分廣闊。未來，需要繼續(xù)加強技術研發(fā)和創(chuàng)新，推動頁巖氣開采技術的進步，為我國的能源事業(yè)作出更大的貢獻。全球頁巖氣資源量多達456×1012立方米，相當于煤層氣與致密砂巖氣資源量的總和。占三種主要非常規(guī)天然氣煤層氣致密砂巖氣頁巖氣總資源量的50%左右。因此，頁巖氣是現(xiàn)有技術經(jīng)濟條件下天然氣工業(yè)化勘探的重要目標。我國頁巖氣資源亦非常豐富僅四川盆地下志留系烴源巖即有60×10^8立方米左右的資源量，但對頁巖氣的勘探開發(fā)還處于探索階段，尚需深入研究。全球頁巖氣資源量多達456×1012m3相當于煤層氣與致密砂巖氣資源量的總和占三種主要非常規(guī)天然氣煤層氣致密砂巖氣頁巖氣總資源量的50%左右1因此頁巖氣是現(xiàn)有技術經(jīng)濟條件下天然氣工業(yè)化勘探的重要目標我國頁巖氣資源亦非常豐富僅四川盆地下志留系烴源巖即有60×108m3左右的資源量但對頁巖氣的勘探開發(fā)還處于探索階段尚需深入研究全球?qū)搸r氣的勘探開發(fā)并不普遍但美國和加拿大做了大量工作歐洲許多國家開始著手頁巖氣的研究俄羅斯僅有局部少量開采美國頁巖氣資源總量超過28×1012m3，頁巖氣技術可采資源達到3．6×1012m3。近30年來頁巖氣開發(fā)的發(fā)展很快20世紀70年代中期美國頁巖氣開始規(guī)模化發(fā)展70年代末期頁巖氣年產(chǎn)量約19．6×108m32000年5個頁巖氣產(chǎn)氣盆地的生產(chǎn)井約28000口年產(chǎn)量約122×108m3。2007年頁巖氣產(chǎn)氣盆地有20余個生產(chǎn)井增加到近42000口頁巖氣年產(chǎn)量為450×108m3約占美國天然氣年產(chǎn)量的8%2成為重要的天然氣資源之一2009年美國頁巖氣生產(chǎn)井約98590口頁巖氣年產(chǎn)量接近1000×108m3超過我國常規(guī)天然氣的年產(chǎn)量2010年美國頁巖氣年產(chǎn)量為1378×108m3加拿大頁巖氣資源分布廣層位多預測頁巖氣資源量超過42．5×1012m3有多家油氣生產(chǎn)商在加拿大西部地區(qū)進行頁巖氣開發(fā)試驗2007年該地區(qū)頁巖氣產(chǎn)量約8．5×108m3歐洲受美國啟發(fā)近年來一些國家開始著手頁巖氣的研究2009年初歐洲頁巖項目在德國國家地學實驗室啟動3此項跨學科工程由政府地質(zhì)調(diào)查部門咨詢機構研究所和高等院校的專家組成工作團隊工作目標是收集歐洲各個地區(qū)的頁巖樣品測井試井和地震資料數(shù)據(jù)建立歐洲的黑色頁巖數(shù)據(jù)庫與美國的含氣頁巖進行對比分析盆地有機質(zhì)類型巖石礦物學成分等以尋找頁巖氣為此工作提供數(shù)據(jù)支持的有MarathonStatoiHydro?？松梨贕azdeFranceSuezVermil－lion德國地學實驗室等13家公司和機構研究人員認為僅西歐潛在的頁巖氣資源量將有4×1012m34歐洲的沉積盆地主要發(fā)育熱成因類型的頁巖氣如北歐的寒武―奧陶系Alum頁巖德國的石炭系海相頁巖近年來多個跨國公司開始在歐洲地區(qū)展開行動2007年10月波蘭能源公司被授權勘查波蘭的志留系黑色頁巖殼牌公司聲稱對瑞典的Skane地區(qū)感興趣?？松梨诠疽言谛傺览鸐akó地區(qū)部署了第一口頁巖氣探井5并計劃在德國LowerSaxony盆地完成10口頁巖氣探井6Devon能源公司與法國道達爾石油公司建立合作關系獲得在法國鉆探的許可康菲石油公司最近宣布它已經(jīng)與BP英國石油公司的子公司簽署了在波羅的海盆地尋找頁巖氣的協(xié)議。2019年1月下旬，隨著涪陵頁巖氣田老建產(chǎn)區(qū)一批加密井測試獲得超過30萬立方米/天的高產(chǎn)工業(yè)氣流，我國在頁巖氣開發(fā)壓裂技術上取得新突破。美國將頁巖氣田開發(fā)周期劃分為5個階段。資源評估階段，即對頁巖及其儲層潛力做出評估；勘探啟動階段，開始鉆探試驗井測試壓裂并預測產(chǎn)量；早期開采階段，開始快速開發(fā)建立相應標準；成熟開采階段，進行生產(chǎn)數(shù)據(jù)對比，確定氣藏模型，形成開發(fā)數(shù)據(jù)庫；產(chǎn)量遞減階段，為了減緩產(chǎn)量遞減速度通常需要實施再增產(chǎn)，措施如重復壓裂、人工舉升等。整體看這5個階段開發(fā)頁巖氣所采用的技術與常規(guī)天然氣開發(fā)技術有所區(qū)別包括三維地震技術和井中地震技術。三維地震技術有助于準確認識復雜構造、儲層非均質(zhì)性和裂縫發(fā)育帶，以提高探井或開發(fā)井成功率。由于泥頁巖地層與上下圍巖的地震傳播速度不同，結合錄井測井等資料可識別解釋泥頁巖進行構造描述，應用高分辨率三維地震可以依據(jù)反射特征的差異識別預測裂縫，裂縫預測技術對井位優(yōu)化起到關鍵作用。井中地震技術是在地面地震技術基礎上，向高分辨率高信噪比高保真發(fā)展的一種地球物理手段。在油氣勘探開發(fā)中，可將鉆井測井和地震技術很好地結合起來，成為有機聯(lián)系鉆測井資料和地面地震資料對儲層進行綜合解釋的有效途徑。該項技術能有效監(jiān)測壓裂效果為壓裂工藝提供部署優(yōu)化技術支撐，這是頁巖氣勘探開發(fā)的必要手段。自從美國1821年完鉆世界上第一口頁巖氣井以來，頁巖氣鉆井先后經(jīng)歷了直井單支水平井，多分支水平井叢式井，叢式水平井的發(fā)展歷程。2002年以前直井是美國開發(fā)頁巖氣的主要鉆井方式，隨著2002年Devon能源公司7口Barnett頁巖氣實驗水平井取得巨大成功，水平井已成為頁巖氣開發(fā)的主要鉆井方式。叢式水平井可降低成本節(jié)約時間，在頁巖氣開發(fā)中的應用正逐步增多。國外在頁巖氣水平井鉆完井中，主要采用的相關技術有：8旋轉導向技術，用于地層引導和地層評價，確保目標區(qū)內(nèi)鉆井；隨鉆測井技術和隨鉆測量技術，用于水平井精確定位地層評價，引導中靶地質(zhì)目標；控壓或欠平衡鉆井技術，用于防漏提高鉆速和儲層保護，采用空氣作循環(huán)介質(zhì)在頁巖中鉆進；泡沫固井技術，用于解決低壓易漏長封固水平段固井質(zhì)量不佳的難題；有機和無機鹽復合防膨技術，確保了井壁的穩(wěn)定性?，F(xiàn)有測井評價識別技術，可用于含氣頁巖儲層的測井識別總有機碳TOC含量和熱成熟度Ro指標，計算頁巖孔隙及裂縫參數(shù)評價，頁巖儲集層含氣飽和度估算，頁巖滲透性評價，頁巖巖礦組成測定，頁巖巖石力學參數(shù)計算。水平井隨鉆測井系統(tǒng)，可在水平井整個井筒長度范圍，內(nèi)進行自然伽馬電阻率成像測井和井筒地層傾角分析，能夠?qū)崟r監(jiān)控關鍵鉆井參數(shù)，進行控制和定位，可以將井數(shù)據(jù)和地震數(shù)據(jù)進行對比，避開已知有井漏問題和斷層的區(qū)域，及時提供構造信息、地層信息、力學特性信息，將天然裂縫和鉆井誘發(fā)裂縫進行比較，用于優(yōu)化完井作業(yè)，幫助作業(yè)者確定射孔和氣井增產(chǎn)的最佳目標。頁巖孔隙度低，以裂縫和微孔隙為主，絕大多數(shù)頁巖氣以游離態(tài)吸附態(tài)存在。游離態(tài)頁巖氣在取心鉆進過程中逸散進入井筒，主要是測定巖心的吸附氣含量錄井過程中，需要在現(xiàn)場做頁巖層氣含量測定、頁巖解吸及吸附等重要資料的錄取，這些資料對評價頁巖層的資源量具有重要意義。針對頁巖氣鉆井對錄井的影響，可以通過改進錄井設備方法和措施達到取全取準錄井資料的目的。頁巖氣固井水泥漿主要有泡沫水泥、酸溶性水、泥泡沫酸溶性水泥以及火山灰+H級水泥等4種類型，其中火山灰+H級水泥成本最低，泡沫酸溶性水泥和泡沫水泥成本相當高。其他兩種水泥是火山灰+H級水泥成本的1．45倍，固井水泥漿配方和工藝措施處理不當會對頁巖氣儲層造成污染，增加壓裂難度直接影響后期采氣效果。國外一些公司認為頁巖氣井的鉆井并不困難，難在完井。主要是由于頁巖氣大部分以吸附態(tài)賦存于頁巖中，而其儲層滲透率低，既要通過完井技術提高其滲透率，又要避免其地層損害。這是施工的關鍵，直接關系到頁巖氣的采收率。頁巖氣井的完井方式主要包括套管固井后射孔完井、尾管固井后射孔完井，裸眼射孔完井組合式橋塞，完井機械式組合完井等。完井方式的選擇關系到工程復雜程度、成本及后期壓裂作業(yè)的效果，適合的完井方式能有效簡化工程復雜程度，降低成本，為后期壓裂完井創(chuàng)造有利條件。頁巖氣儲層改造技術包括水力壓裂和酸化?？梢酝ㄟ^常規(guī)油管或連續(xù)油管進行施工。國外在新井老井再次增產(chǎn)或二次完井中經(jīng)常采用連續(xù)油管進行施工作業(yè)，可用于分支水平井壓裂增產(chǎn)措施有多種，包括氮氣泡沫壓裂、凝膠壓裂、多級壓裂、清水壓裂、同步壓裂、水力噴射壓裂重復壓裂等，多級壓裂、清水壓裂、同步壓裂、水力噴射壓裂和重復壓裂是頁巖氣水力壓裂常用的技術。多級壓裂是利用封堵球或限流技術分隔儲層，不同層位進行分段壓裂的技術有2種，方式一是滑套封隔器分段壓裂，二是可鉆式橋塞分段壓裂。美國頁巖氣生產(chǎn)井85%采用水平井和多級壓裂技術結合的方式，開采增產(chǎn)效果顯著。清水壓裂是清水加少量減阻劑穩(wěn)定劑、表面活性劑等添加劑作為壓裂液，又叫做減阻水壓裂SlickwaterFracture。實驗表明添加了支撐劑的清水壓裂效果明顯提高，并且成本低、地層傷害小。同步壓裂是對2口或更多的配對井OffsetWells，進行同時壓裂，最初是2口互相接近且深度大致相同的水平井間的同時壓裂，已發(fā)展成3口井甚至4口井同時壓裂。此技術是采用使壓裂液和支撐劑，在高壓下從一口井向另一口井運移距離最短的方法，來增加水力壓裂裂縫網(wǎng)絡的密度和表面積利用井間連通的優(yōu)勢來，增大工作區(qū)裂縫的程度和強度最大限度地連通。天然裂縫同步壓裂對頁巖氣井短期內(nèi)增產(chǎn)非常明顯而且對工作區(qū)環(huán)境影響小完井速度快，節(jié)省壓裂成本。水力噴射壓裂是集水力射孔壓裂隔離一體化的技術有多種工藝如水力噴射輔助壓裂水力噴射環(huán)空壓裂水力噴射酸化壓裂等此技術優(yōu)點是不受水平井完井方式的限制可在裸眼和各種完井結構的水平井實現(xiàn)壓裂不使用密封元件而維持較低的井筒壓力迅速準確地壓開多條裂縫解決了裸眼完井水力壓裂常見的儲層天然裂縫發(fā)育時裸露井壁表面會使大量流體損失影響壓裂效果的難題缺點是受到壓裂井深和加砂規(guī)模的限制重復壓裂是在頁巖氣井初始，壓裂處理已經(jīng)無效或者原有支撐劑因時間關系損壞或質(zhì)量下降，導致產(chǎn)氣量大幅下降的情況下，對氣井重新壓裂的增產(chǎn)工藝。能在頁巖氣藏重建儲層到井眼的線性流，產(chǎn)生導流能力更高的支撐裂縫，恢復或增加產(chǎn)能。據(jù)統(tǒng)計重復壓裂能夠以0．3530．706美元104m3的儲量成本，增加頁巖氣產(chǎn)量，可使頁巖氣井估計最終采收率提高8%-10%，可采儲量增加60%。2005年2010年國土資源部油氣資源戰(zhàn)略研究中心從在川渝鄂蘇浙皖及中國部分北方地區(qū)共40×104km2范圍內(nèi)開展調(diào)查勘查示范研究我國正式開始頁巖氣這一新型能源的資源勘探開發(fā)項目實施的第一口地質(zhì)資料井已于2009年11月初在重慶市彭水縣開鉆中國石油中國石化中國海洋石油已經(jīng)施工7口頁巖氣探井并壓裂利用老井復查若干口淺井20余口正在施工的水平井2口頁巖氣勘查工作在四川威遠湖北等地取得了良好的勘查效果已有4口探井獲得了工業(yè)氣流中國石油2007年10月與美國新田石油公司簽署了威遠地區(qū)頁巖氣聯(lián)合研究協(xié)議研究內(nèi)容是四川威遠地區(qū)頁巖氣資源勘探開發(fā)前景綜合評價這是中國頁巖氣開發(fā)對外合作簽署的第一個協(xié)議還與美國沃思堡盆地頁巖氣生產(chǎn)中最有實力的Devon公司簽約聯(lián)合研究另一方面中國石油正著手研究從中國已進行和正進行的油氣勘探中取得的頁巖氣第一手資料中國石油在吐哈盆地侏羅系實施了油氣兼探以新的手段專門獲得頁巖吸附氣游離氣含量的資料認識含油氣盆地的測井和地震響應特別值得一提的是在四川宜賓實施了1口頁巖氣專探井設計200m的井深取芯154m進行多項目大量的測試分析該井已于2008年11月完鉆此外為了促進該項工作2009年12月中國石油西南油氣田公司成功開鉆我國第一口頁巖氣井威201井2010年9月威201井獲氣2011年1月西南油氣田公司又開鉆了國內(nèi)第一口頁巖氣水平井威201－H1井該井已完鉆此外西南油氣田公司還同殼牌公司開展了頁巖氣合作對富順―永川區(qū)塊頁巖氣進行聯(lián)合評價中國石化中原油田于2010年5月成功實施大型壓裂改造的頁巖氣井方深1井順利進入排液施工階段這口氣井的壓裂施工成功標志著中國石化頁巖氣勘探開發(fā)工作邁出了實質(zhì)性的重要一步當前我國頁巖氣資源的勘探開發(fā)尚處于初級階段面臨著諸多經(jīng)濟上和技術上的困難與問題這些難題主要體現(xiàn)在以下方面1開發(fā)經(jīng)驗匱乏需要技術積累頁巖氣開發(fā)技術還不成熟處于剛剛起步的階段加之我國的常規(guī)天然氣開發(fā)正處在蓬勃發(fā)展時期也無法動用大量人力物力去勘探開發(fā)頁巖氣資源2頁巖氣資源的開采難度大頁巖氣儲集層是由巖化的黏土有機物質(zhì)和礦物質(zhì)混合而成盡管有機質(zhì)能夠產(chǎn)生豐富的頁巖氣但這些紋理清楚的巖石間的空隙太小滲透率低氣流阻力比常規(guī)天然氣大開采難度很大所有的井都需要實施多級壓裂改造而且頁巖氣采收率比常規(guī)天然氣低常規(guī)天然氣采收率在60%以上而頁巖氣僅為5%60%3需要比美國更先進的技術我國頁巖氣藏的儲層與美國相比有所差異如四川盆地的頁巖氣層埋深要大于美國美國的頁巖氣層深度在800m2600m而四川盆地的頁巖氣層埋深在2000m3500m頁巖氣層深度的增加增添了開采難度4其他困難比如頁巖氣開發(fā)需要大量資金投入初期開發(fā)成本很高短期內(nèi)很難降下來而且頁巖氣開發(fā)的投資回收周期長經(jīng)濟效益短期內(nèi)難以體現(xiàn)但是業(yè)內(nèi)人士普遍認為相比之于技術這些困難并不是問題的主要方面只要解決好技術難題我國頁巖氣大發(fā)展指日可待要選擇適合國情的頁巖氣開發(fā)技術，首先要了解我國各地區(qū)頁巖儲層的特性，如粘土礦物成分及含量、脆性等。在借鑒國外頁巖氣開發(fā)工藝技術的基礎上，優(yōu)化出適應性較強的頁巖氣開發(fā)技術。美國頁巖儲層屬于海相沉積層位，深度范圍在76~2440m，厚度通常為30~150m。如NewAlbaney和Antrim有9000口頁巖氣井深度在76~610m。AppalachianDevonian和Lewis有20000口頁巖氣井深度在915~1525m。Bar－nett和Woodford頁巖氣井要更深些，在1525~2440m。Caney和Fayetteville頁巖氣井深度在610~1830m。我國四川盆地頁巖氣比較有利的儲層是下志留系龍馬溪組和下寒武系筇竹寺組。這兩個層位的深度分別在2188~4131m和1948~4618m，也屬于海相沉積下志留系龍馬溪組。黑色頁巖厚度由威遠地區(qū)的0~170m向東南增厚到650m。下寒武系筇竹寺組頁巖厚度基本穩(wěn)定在200~300m。通過以上比較可以看出我國四川盆地的頁巖氣富集儲層埋深比美國的最大厚度相當。以美國Barnett頁巖和四川盆地龍馬溪組和筇竹寺組頁巖為例頁巖儲層的鏡質(zhì)組反射率總有機質(zhì)含量孔隙度滲透率的對比見表1通過比較以上幾組頁巖各指標基本相當?shù)菍τ谒拇ㄅ璧仨搸r儲層的改造還需參考其它因素通過試驗進一步驗證我國水平井鉆井技術與欠平衡鉆井技術已比較成熟2005年以來西南油氣田先后引入LWD旋轉地質(zhì)導向FEMWD等先進裝備2007年應用欠平衡鉆井技術完成廣安0022H1井鉆井作業(yè)水平井段超過2000m在固井方面泡沫水泥固井技術從20世紀80年代就已在我國部分油氣田應用在青海油田花土溝吐哈油田巴喀勝利油田草橋鄂爾多斯氣田河南油田氣井中均取得了較好的應用效果技術已相對成熟國內(nèi)完井常采用工藝包括射孔完井如TCP射孔水力噴射射孔以及多功能組合管柱試油完井等這些技術在國內(nèi)各油氣田均得到廣泛應用儲層改造技術方面水力壓裂酸化工藝廣泛應用于油氣井增產(chǎn)其中連續(xù)油管水力噴射加砂壓裂在大慶長慶四川吐哈等油田成功應用在此基礎上發(fā)展的水平井分段水力噴射加砂壓裂技術也較成熟我國許多油氣田已從國外進口了大型的壓裂設備如四川井下作業(yè)公司先后引進了FC222512Q型壓裂車HQ2000型壓裂車FBRC100ARC混砂車HR10M連續(xù)油管作業(yè)等設備可以完全滿足水力壓裂施工的需要再次增產(chǎn)可采用重復壓裂技術人工舉升技術大慶油田成功應用了裂縫轉向重復壓裂技術可以實現(xiàn)裂縫有效控制氣舉排水在煤層氣開發(fā)中已經(jīng)被大量采用1侏羅系頁巖氣資源潛力1113侏羅系中統(tǒng)和下統(tǒng)是四川盆地內(nèi)暗色頁巖發(fā)育的主要層系湖盆中心暗色頁巖厚度最大其西側附近的暗色頁巖平均厚度45m南充至重慶一線的東北部暗色頁巖有效厚度50m以上最大厚度達379m四川盆地東部地區(qū)暗色頁巖有效厚度平均為142m川北地區(qū)暗色頁巖有效厚度平均為96m川中地區(qū)暗色頁巖有效厚度平均為45m生油量127．05×108t生氣量8×1012m3川西地區(qū)侏羅系紅層中所夾的暗色頁巖厚度為47．5m114m鉆探中還發(fā)現(xiàn)瀝青生氣量為5．6118．26×1012m32二疊系頁巖氣資源潛力14二疊系上統(tǒng)頂部發(fā)育有海相深水沉積的暗色頁巖即大隆組烴源巖四川盆地北部分布有4個大型海槽城口―鄂西海槽開江―梁平海槽廣元―旺蒼海槽和松潘―甘孜海槽此前的鉆探已表明前三個海槽地區(qū)均有大隆組暗色頁巖廣泛分布大隆組暗色頁巖的厚度有從西向東變薄的趨勢廣元―旺蒼海槽區(qū)14口井鉆遇大隆組地層厚度平均32．34m開江―梁平海槽7口井鉆遇大隆組地層厚度平均22．86m城口―鄂西海槽區(qū)6口井鉆遇大隆組地層厚度平均15．67m大隆組暗色頁巖分布面積很大如開江―梁平海槽相區(qū)內(nèi)分布的面積約2．5×104km23志留系頁巖氣資源潛力志留系是我國南方地區(qū)的重要烴源巖特別是志留系下統(tǒng)地層是四川盆地上覆碳酸鹽巖氣藏天然氣主要補充來源尤其為盆地東部地區(qū)石炭系云巖氣藏集中存在發(fā)揮了重要的作用川南地區(qū)志留系下統(tǒng)頁巖氣資源很豐富中石油于2006年的資源調(diào)查成果豐碩威遠地區(qū)的筇竹寺組和瀘州地區(qū)的龍馬溪組暗色頁巖均有頁巖氣成藏的地質(zhì)條件威遠陽高寺和九奎山區(qū)域158口井前期鉆井資料復查普遍有氣顯示威5井筇竹寺組暗色頁巖井段鉆井顯示氣浸和井噴在未進行裂縫型氣藏解堵措施條件下獲得天然氣產(chǎn)量2．46×104m3d瀘州地區(qū)龍馬溪組暗色頁巖地層幾口井資料復查也有不同級別的氣顯示威遠和瀘州兩地區(qū)的兩套暗色頁巖地層頁巖氣資源初步評估就多達6．88．4×1012m3相當于四川盆地內(nèi)的常規(guī)天然氣資源總量當前我國頁巖氣資源勘探開發(fā)尚處于初級階段急需完成以下幾個方面的工作1頁巖氣地質(zhì)條件具有復雜性和特殊性非常規(guī)油氣藏成藏條件復雜儲層致密非均質(zhì)性強屬于低滲透儲層滲透率極低而對川渝地區(qū)的頁巖儲層特征缺乏系統(tǒng)認識尚有待