巖氣勘探開發技術演示文稿目前一頁\總數四十一頁\編于三點優選巖氣勘探開發技術目前二頁\總數四十一頁\編于三點一、前言二、頁巖氣勘探開發技術三、中石化頁巖氣勘探開發現狀提綱目前三頁\總數四十一頁\編于三點

我國與美國在頁巖氣地質條件上具有許多相似之處，頁巖氣富集地質條件優越，具有與美國大致相同的頁巖氣資源前景和開發潛力。頁巖氣資源已引起油氣界廣泛而密切的關注，受到黨中央、國務院的高度重視。目前我國頁巖氣資源調查與勘探開發還處于探索起步階段，更新理念、破解難題、創新模式，大力推進頁巖氣資源戰略調查和勘探開發，已成為我國油氣資源領域重要而迫切的戰略任務。

為進一步加快中石化非常規儲層（含非常規油氣儲層及低滲致密儲層）的勘探開發進程，提高水平井鉆完井及分段壓裂技術水平，指導水平井鉆完井及分段壓裂的實施，中石化成立了非常規儲層水平井鉆完井及分段壓裂技術攻關實施工作領導小組，統籌領導和協調中石化非常規儲層水平井鉆完井及分段壓裂技術工作。一、前言目前四頁\總數四十一頁\編于三點

—推進頁巖氣勘探開發技術創新。

完善和創新頁巖氣地質、地球物理、地球化學、鉆探完井和壓裂等技術方法，形成多學科、多手段的綜合勘探技術方法體系，確保勘探目標的落實和順利完成。針對頁巖氣特點，引進、吸收、提高、創新頁巖氣儲層評價技術、射孔優化技術、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特點的自主創新關鍵技術。

—構筑支撐頁巖氣勘探開發的技術體系。

確定我國頁巖氣勘探開發技術攻關方向和重點，瞄準國際先進或領先水平，強化科技攻關，建立頁巖氣關鍵技術、核心技術、重大先導、推廣技術、引進技術等分層次的技術研發、應用保障體系。積聚力量，攻克難關，逐步由技術引進向自主創新轉變，推進原始創新，力爭跨越關鍵技術和核心技術門檻，提高頁巖氣勘探開發技術水平和競爭力。一、前言目前五頁\總數四十一頁\編于三點一、前言二、頁巖氣勘探開發技術三、中石化頁巖氣勘探開發技術現狀1.頁巖氣藏特點2.選區評價技術3.物探技術4.水平井鉆井技術5.水平井壓裂技術6.“井工廠”理念提綱目前六頁\總數四十一頁\編于三點

美國48個州廣泛分布了含巨量天然氣的高有機質頁巖。德克薩斯州初步開采的Barnett頁巖提供了本土48個州天然氣生產總量的6%。分析估計到2011年底多數的儲量增長（50%到60%）將來自非常規的頁巖氣。四個新的頁巖氣（Haynesville，Fayetteville，Marcellus和Woodford）可采氣體總量可能超過15萬億。對比研究，中國南方廣大地區海相地層中發育的優質烴源巖是國內頁巖氣勘探的重要目標，專家初步估計頁巖氣資源量大約30萬億方。1.頁巖氣藏的特點1）頁巖氣資源豐富二、頁巖氣勘探開發技術目前七頁\總數四十一頁\編于三點頁巖氣儲層物性差，低孔低滲，孔隙度約為4%-6%,基質滲透率小于0.001×10-3μm2。頁巖儲層發育較多天然微裂縫，巖石具有一定的脆性，在改造過程中易形成網狀裂縫系統。2010-1-28第8頁2）頁巖氣藏物性差，需改造1.頁巖氣藏的特點二、頁巖氣勘探開發技術目前八頁\總數四十一頁\編于三點010002000300040000200400600800100012000.01.02.03.04.0天數平均產量,MCFD0.0水平井/直井產量比水平井平均產量直井平均產量比率

水平井是目前主要的頁巖氣藏生產形式。水平井的產量是垂直井的3-4倍多，成本僅是直井的1.5-2倍。目前85%的開發井為水平井＋多段壓裂。3）開發方式對產能影響大1.頁巖氣藏的特點二、頁巖氣勘探開發技術目前九頁\總數四十一頁\編于三點kentucky東部泥盆系頁巖氣產量遞減曲線，xx井26年累計產量1333×104m34）產量遞減先快后慢，生產周期長1.頁巖氣藏的特點生產周期比較長早期以游離氣為主，產量較高，遞減快（第一年產量降到65%）后期以吸附氣產出為主，產量相對較低，年遞減率2%～3%，單井日產2-3萬方預測頁巖氣田開采壽命可達30～50年保持合理的生產制度一般無自然產能，所有井都要實施壓裂改造。據美國資料統計：40%的井初期裸眼測試時無天然氣55%井初始無阻流量沒有工業產能直井壓裂平均產量達0.8萬方/d左右水平井壓裂平均產量可達10萬方/d以上，最高達30萬方/d二、頁巖氣勘探開發技術目前十頁\總數四十一頁\編于三點

1)有效頁巖的厚度

2)頁巖的有機質豐度

3)頁巖的熱演化程度

4)頁巖的礦物組成

5)頁巖的含氣量

6)頁巖的孔隙度

7)頁巖的滲透性

8)構造格局北美地區頁巖氣評價包含16個參數，內容全面。1）頁巖氣有利目標區優選技術

9)沉積、構造演化史

10)頁巖橫向連續性

11)3D地震資料情況

12)地層壓力特征

13)壓裂用水

14)輸氣管網

15)井場情況與地貌環境

16)污水處理與環保2.選區評價技術二、頁巖氣勘探開發技術目前十一頁\總數四十一頁\編于三點

測井和巖心分析是頁巖氣儲層評價的兩種主要手段。2.選區評價技術2）頁巖氣儲層評價

測井：數據主要包括ECS、GR、成像測井、聲波測井等；從CHEVRON（雪佛龍）、HARDING-SHELTON（哈丁-歇爾頓)、BP等公司的資料看，頁巖氣的測井技術與常規測井無異，但對于頁巖參數的確定，在勘探階段需要通過巖心資料的分析標定、ECS測井獲得。通過對已知頁巖氣藏總有機碳含量、成熟度、含氣性等地球化學參數與測井資料標定建立氣藏評價方法的研究，在新井或新層評價時可通過測井模型確定各項參數。二、頁巖氣勘探開發技術目前十二頁\總數四十一頁\編于三點2.選區評價技術2）頁巖氣儲層評價

巖心分析：確定孔隙度、儲層滲透率、泥巖的組分、流體及儲層的敏感性，并分析測試TOC和吸附等溫曲線。

Bp通過參數井的系統取心，在“相控頁巖分布”的思路指導下，對巖心的層序和沉積細致描述，研究頁巖的沉積特征，編制不同層系頁巖沉積相平、剖面圖。

Arkoma盆地的伍德福德頁巖的系統巖心分析表明，頁巖氣分布在碎屑巖和碳酸鹽巖構成的旋回沉積的富含有機質頁巖段中，該段TOC、Ro指標與頁巖氣產出有極為密切的關系。國內對頁巖的巖心分析與國外比還存在較大的差距，特別是試驗設備與試驗方法方面。二、頁巖氣勘探開發技術目前十三頁\總數四十一頁\編于三點

BP公司工作的Arkoma盆地伍德福德頁巖氣藏,頁巖厚度大于50米、TOC大于2%、Ro1.3—1.8%、鈣質含量大于20%，由于富含鈣質脆性礦物，通過壓裂取得了很好的勘探開發效果。由此認識到除硅質含量越高，頁巖脆性越大，有利于后期的壓裂改造形成裂縫外，只要富含脆性礦物的優質烴源巖均是有利的勘探開發目標。3）富含脆性礦物的優質烴源巖均是有利的勘探開發目標2.選區評價技術二、頁巖氣勘探開發技術目前十四頁\總數四十一頁\編于三點

4)Ro是熱成因頁巖氣成藏的主控因素。Ro介于1.1%～3%的范圍是熱成因型頁巖氣藏的有利分布區。

在北美俄克拉荷馬東南的阿科馬盆地Ro達到4.89%，Woodford頁巖中也發現了頁巖氣藏，改變了以往對頁巖Ro上限小于3%的觀點,但Ro過高會導致頁巖氣藏中的二氧化碳含量增高。2.選區評價技術二、頁巖氣勘探開發技術目前十五頁\總數四十一頁\編于三點3.地震資料的應用

美國幾個頁巖氣田都位于常規油氣勘探程度較高的地區，常規油氣勘探地震資料用來解釋頁巖層段的斷層和頂底板。二、頁巖氣勘探開發技術目前十六頁\總數四十一頁\編于三點4.頁巖氣水平井鉆井1)水平段井眼位置及方向的設計主要依據地應力資料水平井眼取向

最大應力方向水平井眼方向沿最小水平應力方向鉆進，后期壓裂裂縫與井眼方向垂直，壓裂改造效果好。

水平井眼位置選擇在低應力區、高孔隙度區、脆性礦物富集區和富干酪根區，為后期壓裂提供有利條件。二、頁巖氣勘探開發技術目前十七頁\總數四十一頁\編于三點2)叢式鉆井

可采用底部滑動井架鉆叢式井組。每井組3～8口單支水平井，水平井段間距300-400m左右。4.頁巖氣水平井鉆井二、頁巖氣勘探開發技術目前十八頁\總數四十一頁\編于三點—主要是三級結構由于后期加砂壓裂，因此對套管及套管頭承壓能力要求較高，固井質量要好，水泥返高到地面；水平段是套管固井完井。3)井身結構4.頁巖氣水平井鉆井二、頁巖氣勘探開發技術目前十九頁\總數四十一頁\編于三點直井段（三開前）對鉆井液體系無特殊要求，主要采用水基泥漿，水平段鉆井液主要采用油基泥漿。防止粘土膨脹；提高井眼穩定性；預防鉆井液漏失；提高鉆速。4)鉆井液體系4.頁巖氣水平井鉆井二、頁巖氣勘探開發技術目前二十頁\總數四十一頁\編于三點1）頁巖壓裂工藝優化的內容

井筒適應性分析

射孔井段選擇

地應力場分析

壓裂液優化

支撐劑選擇

施工規模優化測井數據分析及經驗總結；5-1/2”套管大排量壓裂，降摩阻閉合壓力，施工方案優化；閉合壓力，施工方案優化；淡水、砂，0.5%以下添加劑；高強度、密度小，沉降速度小

；目前是經驗總結的結果；5.頁巖氣水平井壓裂技術二、頁巖氣勘探開發技術目前二十一頁\總數四十一頁\編于三點主要是根據產量與經濟效益總結中得出規律的。裂縫半長400m。水平井分段每段長100－130m左右。壓裂規模優化因此，雖然各井壓裂有不同的壓裂規模，但主要情況差不多：水平井水平段長1300m，10段壓，每段加砂100方左右，用水約2000方。5.頁巖氣水平井壓裂技術1）頁巖壓裂工藝優化二、頁巖氣勘探開發技術目前二十二頁\總數四十一頁\編于三點2）頁巖氣水平井單井分段多級壓裂工藝流程5.頁巖氣水平井壓裂技術

分段多級壓裂：壓裂的規模化、裂縫的網絡化、作業的工廠化，實現效益最大化。二、頁巖氣勘探開發技術目前二十三頁\總數四十一頁\編于三點

一般頁巖水平段長1300m，每個壓裂段100-130m，每段射３－４簇，每簇射孔長度2-3尺，孔密8-16孔/米，60°相位角。每段一次完成射孔及加塞。(1)射孔優化趨勢：水平井分段數在增加，但每段的射孔數目在下降；3）頁巖氣水平井壓裂配套技術5.頁巖氣水平井壓裂技術二、頁巖氣勘探開發技術目前二十四頁\總數四十一頁\編于三點第一階段TCP射孔，套管壓裂，座封壓裂橋塞和射孔一趟電纜完成，進行多級點火,可多段射孔。該技術3.5”,4.5”,5.5”,7”

套管完井水泥固井的水平井，壓后可快速鉆塞（十分鐘便可鉆掉一個），該橋塞材質輕，易排出，節約現場施工時間。投送射孔搶及橋塞的施工排量大于6m3/min。

(2)易鉆橋塞(FastDrillPlug)3）頁巖氣水平井壓裂配套技術5.頁巖氣水平井壓裂技術電纜射孔槍投送筒可鉆橋塞套管壓裂關鍵技術之一，工具是貝克公司生產，需要技術引進。現在我們江漢油田正在技術攻關。二、頁巖氣勘探開發技術目前二十五頁\總數四十一頁\編于三點(3)壓后返排全部分段射孔和壓裂后，用連續油管帶鉆頭一次快速鉆碎所有橋塞，返排至地面；幾天后井開始間歇自噴，投產初期節流器加以控制，防止支撐劑返排至地面，排液速度控制在5－20方/小時。初期壓裂液返排率一般<1/3。3）頁巖氣水平井壓裂配套技術5.頁巖氣水平井壓裂技術二、頁巖氣勘探開發技術目前二十六頁\總數四十一頁\編于三點

是近幾年在Barnett頁巖氣開發中成功應用的最新壓裂技術。技術理論:同時對配對井(offsetwells)進行壓裂,使壓力液及支撐劑在高壓下從1口井向另1口井運移距離最短的方法,來形成網絡裂縫，增加裂縫密度及表面積,提高頁巖氣井的產量。

同步壓裂最初是兩口互相接近且深度大致相同水平井間的同時壓裂,目前已發展到3口、甚至4口井間同時壓裂。3、4口井壓裂時先壓兩側的井，再壓中間兩口井。(4)同步壓裂技術(simo-fracturing)3）頁巖氣水平井壓裂配套技術5.頁巖氣水平井壓裂技術二、頁巖氣勘探開發技術目前二十七頁\總數四十一頁\編于三點(5)頁巖水平井壓裂監測技術

監測的目的：①掌握人工裂縫的實際幾何學特征(高度、長度和方位）；②實時監測壓裂過程，對壓裂方案進行優化；③優化新井鉆井井位。

實施：VSI儀器放在觀測井中（直井）,間距<600米,持續監測地層破裂時產生的微地震,實時的傳輸和處理,可三維顯示裂縫位置。儀器長約60m3）頁巖氣水平井壓裂配套技術5.頁巖氣水平井壓裂技術二、頁巖氣勘探開發技術目前二十八頁\總數四十一頁\編于三點水平井分段多級壓裂—現場施工實景2套壓裂設備同時施工

用4根10”水管線連續供水，單井供水規模達3萬方，單段壓裂供水大于1千方/小時。1個酸罐，單層酸液16方連續加砂裝置，單井砂量1千方以上二、頁巖氣勘探開發技術目前二十九頁\總數四十一頁\編于三點水平井分段多級壓裂—現場施工實景可鉆橋塞

1050型壓裂井口壓裂管匯壓后返排的分離裝置二、頁巖氣勘探開發技術目前三十頁\總數四十一頁\編于三點6.“井工廠”的理念在非常規油氣資源勘探開發中的意義22口井的采氣井廠非常規氣的勘探開發效益需要綜合批量化的工作部署。二、頁巖氣勘探開發技術目前三十一頁\總數四十一頁\編于三點

利用最小的叢式井井場使鉆井開發井網覆蓋區域最大化。

為后期的批量化的鉆井作業、壓裂施工奠定基礎。

使地面工程及生產管理也得到簡化。(路少、基礎設施簡單，天然氣自發電，管理集中)1)鉆井部署二、頁巖氣勘探開發技術6.“井工廠”的理念目前三十二頁\總數四十一頁\編于三點2)鉆井工程

(1)實現設備利用的最大化。多口井依次一開，依次固井，依次二開，再依次固完井。鉆井、固井、測井設備無停待。井深1500m左右的致密砂巖氣井叢式井單井平均鉆井周期僅2.9天，垂深2500m左右、水平段長1300m的頁巖氣叢式水平井平均鉆井周期僅27天。

(2)泥漿重復利用，減少泥漿的交替。多口井一開泥漿體系相同，重復利用；二開泥漿體系相同，重復利用。尤其是三開油基泥漿的重復利用特別重要。列間距2.5m行間距3m二、頁巖氣勘探開發技術6.“井工廠”的理念目前三十三頁\總數四十一頁\編于三點3)壓裂工程

壓裂工廠化流程能夠在一個叢式井平臺上壓裂22口井，極大提高效率。致密砂巖氣層“壓裂工廠”作業二、頁巖氣勘探開發技術6.“井工廠”的理念目前三十四頁\總數四十一頁\編于三點一、前言二、頁巖氣勘探開發技術三、中石化頁巖氣勘探開發現狀提綱目前三十五頁\總數四十一頁\編于三點三、中石化頁巖氣勘探開發現狀

2009年中石化正式啟動了頁巖氣選區評價工作，隨后進行了以下幾口頁巖氣井的壓裂改造及試氣先導試驗，分別是:(1)華東分公司的方深1井

(2)江漢油田的建111井

(3)河南油田的安深1井

(4)華東分公司的黃頁1井

2010年中石化為了加快頁巖氣開發，先后立項了部分頁巖氣開發關鍵技術重大先導、先導試驗項目，分別是：(1)頁巖氣鉆完井及大型水力壓裂

(2)大液量滑溜水加砂壓裂

(3)復合材料橋塞技術

(4)水平井水力推送電纜射孔技術(5)水平井電纜橋塞與射孔聯作技術

(6)水平井連續油管射孔和鉆塞技術目前三十六頁\總數四十一頁\編于三點

從該井的情況看，方深1井鉆遇頁巖厚度達到99m，總有機碳豐度達到2％以上，最高可以達到9.94％，滲透率為0.05md,與美國頁巖氣開發最低指標相比，盡管有些數據還需確認，但這幾項指標具有明顯優勢，可見該段頁巖具有較