1、1,氣田開發新技術及展望,鐘海全 2015年,2,我國天然氣開發現狀,不同類別天然氣在地層中的分布,常規天然氣是指通過常規的鉆井方式開采出的地下儲層中的天然氣，其成因可以用傳統的油氣生成理論解釋。常規天然氣主要來自煤生氣和油型氣,3,非常規天然氣,非常規天然氣與常規天然氣在地質特征、勘探開采技術要求以及經濟性等方面都有較大區別。其在氣藏特征與成藏機理方面有別于常規氣藏，采用傳統開采技術通常不能獲得經濟產量的天然氣聚集，包括煤層氣、致密砂巖氣、頁巖氣、天然氣水合物等；非常規天然氣的開采成本高。非常規氣在開發中有許多相似之處，如都需要打叢式井、水平井（甚至分枝狀、階梯狀水平井），都需要壓裂（特別是

2、分段壓裂）等,4,致密氣,致密氣是產自低滲透致密砂巖儲集層中的非常規天然氣，是最早被工業化開采的非常規天然氣資源。一般認為滲透率小于0.1毫達西的砂巖地層天然氣就是致密氣。 我國致密氣開發始于上世紀70年代，長期以來開發進展緩慢。近十余年來，隨著油氣藏開發技術的不斷進步，致密砂巖氣開發獲得快速發展，陸續發現了一批大型致密氣田，儲量、產量不斷增長。總體上說，中國已基本掌握了致密砂巖氣的開發配套系列技術，部分已達國際先進水平。我國致密氣已在鄂爾多斯、四川盆地實現工業開發利用,5,致密氣,近年來，國內外致密砂巖氣開發迅猛發展，在美國致密砂巖氣已成為保障天然氣供應、減緩對外依存的核心戰略，在我國致密氣

3、砂巖已成為非常規氣發展的第一重點。直井多層壓裂、水平井多段壓裂技術是國外致密砂巖氣藏提高單井產量和開發效益的儲層改造關鍵技術。 相對于頁巖氣、煤層氣而言，我國致密氣勘探程度較高，開發技術相對成熟。2013年我國致密氣產量達到340億立方米，約占全國天然氣總產量的29%，已成為天然氣增儲上產的重要領域。但由于單井產量低、開發成本高、經濟效益差，大部分致密氣儲量未能有效動用,6,煤層氣,煤層氣是煤層在地質史漫長的煤化過程中所生成的以甲烷為主的非常規天然氣資源，俗稱煤礦瓦斯,是一種生成、儲存于煤層并吸附于煤顆粒表面的氣體。 煤層氣以游離狀態、吸附狀態和溶解狀態三種形式賦存于煤層中,而其中以吸附態為主

4、。要獲得商業產量,首先必須使煤層氣從煤的表面解吸,然后通過煤的基質和微孔隙進行擴散，最后從割理和裂縫中滲流到井底。煤層氣的這種產出特點使得煤層氣的開采有別于常規油氣,主要方法是大規模的排水降壓,以最大限度地降低井底壓力,7,煤層氣,早在采煤業誕生之時人們就知道了煤層氣，但直到1989年才實現商業化開發。目前，由于新技術的發展和針對煤層氣開展的專項研究，世界范圍內煤層氣的開發現也得到蓬勃發展。經過20余年的技術攻關和開采試驗，我國煤層氣實現了地面工業化生產，建成了沁水南部和鄂爾多斯東緣兩大生產基地,8,煤層氣,自20世紀八九十年代開始,經過幾十年攻關探索,我國在煤層氣地質理論、資源預測與區塊評價

5、、鉆井完井及壓裂技術等方面取得了較大進展，特別是近年高階煤煤層氣富集理論與煤層氣多分支水平井、u型井等復雜結構井技術鉆采煤層氣資源取得了較好的效果。然而，不可否認我國煤層氣產量依然較低，煤層氣鉆井過程中仍有較多難題需要解決，鉆井安全與煤層保護矛盾依然突出,9,頁巖氣,頁巖氣是一種特殊的非常規天然氣，其主體位于泥巖、高碳泥巖、頁巖及粉砂質巖類夾層中，可以生成于有機成因的各種階段。氣體主要以游離相態（大約50%） 存在于裂縫、孔隙及其它儲集空間，或以吸附狀態（大約50%）存在于干酪根、粘土顆粒及孔隙表面，極少量以溶解狀態儲存于干酪根、瀝青質及石油中。與常規 儲層氣藏不同，頁巖既是天然氣生成的源巖，

6、也是聚集和保存天然氣的儲層和蓋層,10,頁巖氣,涪陵率先實現頁巖氣商業化開發之后，石油公司在四川南部、貴州北部等頁巖氣勘查開發示范區加快頁巖氣產能建設，有望形成多個頁巖氣商業化開發基地。 頁巖氣調查是2015年重中之重的工作，總投入達到6.8億元，確保實現2015年65億立方米、2020年300億立方米的產量規劃目標。 我國已經初步形成了適合我國地質條件的頁巖氣勘查開發技術體系，裝備基本實現國產化，已初步形成技術標準體系。石油公司借鑒已有的國家、行業和企業標準，形成了頁巖氣鉆井工程、采氣工程、健康安全環保等百余項技術規范和標準,11,頁巖氣,截至2013年底我國累計完成頁巖氣鉆井285口。據國

7、土資源部發布的數據，2014年中國天然氣產量1329億立方米，凈增長132億立方米，同比增長10.7%。其中，煤層氣產量36億立方米，同比增長23.3%；頁巖氣產量13億立方米，同比增長5.5倍。 中石化江漢油田公司已在重慶涪陵區焦石鎮搭建鉆井平臺32個，鉆井130口，日產氣量從此前的150萬立方米猛增至220萬立方米。按照規劃，2014年，涪陵區將新增頁巖氣井100口，搭建鉆井平臺達到42個。未來，中石化在涪陵將擁有170口日產超過10萬立方米的頁巖氣井,12,宜賓長寧區塊6口頁巖氣井投產試采 日產氣70萬方，繼2014年4月份宜賓珙縣上羅鎮寧201-h1、寧h3-2等3口井投產輸氣后，5月

8、6日，上羅鎮寧h2-2井、寧h2-4井等3口井又相繼投產。至此，中石油西南油氣田在長寧區塊已有6口頁巖氣井產氣外輸，日產氣可達70萬立方米。四川長寧天然氣有限公司計劃20142015年開鉆12個平臺58口井，計劃2014年產氣10億立方米,頁巖氣,13,2005年2010年，我國的頁巖氣處在研究探索階段，而2010年2015年進入工業化試驗和起步階段，接下來的5年將是頁巖氣規模化生產階段。” 根據國際能源署公布的數據，隨著經濟發展，2015年中國天然氣需求將達到2000億立方米，2020年將達到3000億立方米，到2030年將達到5000億立方米。利好的國家政策及廣闊的發展前景，將使頁巖氣、天

9、然氣行業進入一個快速發展的黃金時代。頁巖氣、天然氣是近年來我國重點發展的重要能源，四川將成頁巖氣開發“熱土,頁巖氣,14,天然氣水合物,天然氣水合物（gas hydrate）是分布于深海沉積物或陸域的永久凍土中，由天然氣與水在高壓低溫條件下形成的類冰狀的結晶物質。因其外觀像冰一樣而且遇火即可燃燒，所以又被稱作“可燃冰”或者“固體瓦斯”和“氣冰”，分子式為ch48h2o,15,天然氣水合物,世界上至少有79個國家和地區都發現了天然氣水合物氣藏，世界上至少有30多個國家和地區在進行可燃冰的研究與調查勘探。產業洞察網可燃冰市場調研與發展趨勢研究報告顯示1960年，前蘇聯在西伯利亞發現了第一個可燃冰氣

10、藏，并于1969年投入開發，采氣14年，總采氣50.17億立方米。美國于1969年開始實施可燃冰調查。1998年，美國把可燃冰作為國家發展的戰略能源列入國家級長遠計劃，計劃到2015年進行商業性試開采,16,天然氣水合物,成功分離后的甲烷氣體在“地球”號深海勘探船上被點燃,日本2013年3月12日成功從愛知縣附近深海可燃冰層中提取出甲烷，成為世界上首個掌握海底可燃冰采掘技術的國家。日本希望2018年開發出成熟技術，實現大規模商業化生產,17,天然氣水合物,2007年5月1日凌晨，中國在南海北部的首次采樣成功，證實了中國南海北部蘊藏豐富的天然氣水合物資源，標志著中國天然氣水合物調查研究水平已步入

11、世界先進行列。中國在南海北部成功鉆獲天然氣水合物實物樣品“可燃冰”，從而成為繼美國、日本、印度之后第4個通過國家級研發計劃采到水合物實物樣品的國家,18,天然氣水合物,世界上至今還沒有較完美的開采方案。開采方案有熱激化法、注化學劑法、降壓法、co2置換法等。熱激化法利用“可燃冰”在加溫時分解的特性，使其由固態分解出甲烷蒸汽。但此方法難處在于不好收集。海底的多孔介質不是集中為“一片”，也不是一大塊巖石，而是較為均勻地遍布著。如何布設管道并高效收集是急于解決的問題,化學試劑法，如鹽水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇等可以改變水合物形成的相平衡條件，降低水合物穩定溫度,19,天然氣水合物,降壓法是通過降

12、低壓力而引起天然氣水合物穩定的相平衡曲線的移動，從而達到促使水合物分解的目的。其一般是通過在一水合物層之下的游離氣聚集層中“降低”天然氣壓力或形成一個天然氣“囊”（由熱激發或化學試劑作用人為形成），與天然氣接觸的水合物變得不穩定并且分解為天然氣和水,co2置換法是通過co2泵入來將水合物分子中的甲烷氣體替換出來，該開采技術緩慢,20,我國天然氣開發現狀,國土資源部公布的數據顯示，2014年全國天然氣產量1329億立方米，凈增長132億立方米，同比增長10.7%。其中，常規天然氣產量1280億立方米，凈增長114億立方米，同比增長9.8%；煤層氣產量36億立方米，同比增長23.3%；頁巖氣產量1

13、3億立方米，同比增長5.5倍,21,煤層氣鉆井技術現狀及發展趨勢,煤層鉆井技術難題 煤巖割理發育，膠結差，強度低，井壁易失穩； 煤層地質基礎差，易受損害； 完井效果差，煤層氣產量低,多分支水平井技術,目前，我國初步掌握了水平井眼側鉆技術、鉆具組合優化設計技術、井眼軌跡導向控制技術、主水平井眼與裸眼洞穴連通工藝技術、抽排井造洞穴工藝技術。打破了國外公司對煤層氣多分支水平井技術服務的壟斷，短短幾年時間，山西沁水盆地已鉆多分支水平井60多口,22,u型井技術即u型水平連通井技術，該技術集成水平井技術、水平井與洞穴井的連通以及欠平衡鉆井和地質導向等技術，煤層氣u型井組由1口直井和1口或多口水平井組成。

14、u型井可采用套管完井方案，在排采后期遇到煤粉堵塞通道可下鉆修井，重新打開裂隙通道恢復開采，延長氣井的壽命,煤層氣鉆井技術現狀及發展趨勢,國外對我國煤層氣鉆采技術實行嚴格封鎖和保密。包括u型井在內的高端技術核心成果，國內均無法獲得。目前我國煤層氣u型井鉆完井及壓裂技術研究剛處于起步階段，沒有形成成熟的煤層專用鉆井完井液，煤層損害仍然比較嚴重。完井多為裸眼或篩管完井，煤粉堵塞問題較為嚴重，鉆井損害難以解除,23,復雜結構井技術配套 遠距離連通技術是煤層多分支水平井、u型井等復雜結構井開發的核心技術。該技術可以實時檢測控制鉆進軌跡，提供鉆頭的實時位置，為定向提供距離和方位參數，即時調整工具面，指導鉆頭向洞穴井鉆進，實現主井眼與洞穴井較好連通,我國已研發專有井眼連通技術，中國石油渤海鉆探工程公司從2010年至今30余井次的現場試驗中測試距離60m，中靶直徑0.6m，連通成功率100，特別是2011年和2012年，遠端連通和不造洞穴連通技術獲得成功,煤層氣鉆井技術現狀及發展趨勢,24,井壁穩定及煤層保護