非常规油气藏钻完井技术研究汇总.

五、结论与建议
一、前言 1、我国油气勘探开发趋势
天然气作为一种清洁、优质、高效、低成本和污染少的理想
生态能源，已被国际社会广泛认同，预计将在2030年替代煤和石 油成为世界主要能源。 近十年新增探明储量中70~80%为低渗特低渗油气藏，同时我 国页岩气、煤层气、致密砂岩气等非常规油气资源非常丰富。目前 我国常规油气资源探明程度相当高，储量增长“入不敷出”稳产难
China University of Petroleum
2011年非常规油气藏开发技术
超临界CO2开发非常规油气藏
钻完井技术研究
沈忠厚
中国石油大学
2011.9
China University of Petroleum
汇报提纲
一、前言 二、超临界CO2钻井技术 三、页岩气、储层及开发特性 四、超临界CO2开发页岩气优势
超临界CO2钻完井及开发技术满足了这一开发要求！
China University of Petroleum
汇报提纲
一、前言 二、超临界CO2钻井技术 三、页岩气、储层及开发特性 四、超临界CO2开发页岩气优势
五、结论与建议
二、超临界CO2钻井技术
1、超临界CO2物理特性
CO2广泛存在于自然界中，俗称碳酸气，又名碳酸酐。空气中含量 为0.03%~0.04%，但随工业化发展其含量不断增高 。
天然气首先吸 附在有机质和 粘土颗粒表面
生烃伊始裂解 生成的甲烷气 充满岩石孔隙
饱和后富余天 然气以游离相 和溶解相存在 孔隙压力不断 升高产生裂缝 以游离相存在
吸附状态（吸附于岩石颗粒和有机质表面，含量约20%~85% ） 页岩气赋 存状态 游离状态（贮存于孔隙裂缝中） 溶解状态（在石油伴生盆地中，溶解在地层水和液态烃中）
从根本上避免了水锁效应 、岩石润湿性反转、原油乳化等危害的发生。
China University of Petroleum
汇报提纲
一、前言 二、超临界CO2钻井技术 三、页岩气、储层及开发特性 四、超临界CO2开发页岩气优势
五、结论与建议
三、页岩气、储层及开发特性
1、页岩气特性
生物化学 生气阶段 页岩气生 气机理 热裂解 生气阶段
则称之为超临界流体(Super-critical Fluid) 。
超临界CO2流体：
将 CO2 气体加温加压至临界点之上 (Tc>31.1℃， Pc>7.38MPa) 时称
为超临界CO2流体（SC-CO2—super critical CO2）。
超临界CO2钻井：
利用超临界CO2作为钻井流体的一种新型钻井方法，它利用高压 泵将低温液态CO2泵送到钻杆中，液态CO2下行到一定井深后达到超 临界态，利用高压超临界CO2射流辅助破岩来达到快速钻井的目的。
非常规油气藏开发特点 （以页岩气为例）
成藏机理复杂，需根据成藏方式确定开发方法； 均须经过压裂才能投产，增加了成本； 单井产量和采收率均较低；
开采周期长（有的高达30年）；
一、前言 2、非常规油气藏及开发特点
非常规油气藏共有及显著的特点是：整体储量高、单井
产量低、经济开采价值低、开发成本高；
非常规油气藏“两低两高”的特点，使得它的开发急需 一种低成本、高效率的钻完井及开发方法！
无色无臭 水溶液呈酸性 不能燃烧 易被液化
二、超临界CO2钻井技术
1、超临界CO2物理特性
超临界流体既不同于气体也不同于液体，具有许多独特物理化学性质 密度接近于液体 黏度接近于气体 扩散系数大于液体 表面张力接近于零
物理特性 （1）密度（g/cm3） （2）黏度mPa.s
能够为井下马达提供足 够扭矩、溶剂化能力强 易流动、摩阻系数低 传热、传质性能良好 可进入到任何大于超 临界流体分子的空间
二、超临界CO2钻井技术
2、超临界CO2钻井
连续油管超临界CO2喷射辅助钻井
二、超临界CO2钻井技术
3、超临界CO2钻井优势
a、易于破碎坚硬及难钻岩层，可较大幅度提高钻井速度 。 Water Jet
SC-CO2 Jet
花岗岩
193 MPa Water
90 MPa SC-CO2
曼柯斯页岩
小的沟槽 轮廓较为清晰 破碎体积较小
大面积坑道 轮廓不明显 破碎体积较大 大面积崩落
二、超临界CO2钻井技术
3、超临界CO2钻井优势
b、易于破碎坚硬及难钻岩层，可较大幅度提高钻井速度 。 门限压力 MPa 75 50 67% 124 55 44% 曼柯斯页岩喷射钻井实验 压力低于124MPa时，水力射流不能破岩；
实验岩样 花岗岩 曼柯斯 页岩
度越来越大。非常规油气资源将成为我国 新的油气增长点。
我国已经从21世纪初开始逐步加大非常规油气藏开发力 度，使之成为常规油气的有力补充！
一、前言 2、非常规油气藏及开发特点
页岩气藏 煤层气藏
非常规油气藏界定
致密砂岩气藏
低渗特低渗油气藏
钻井速度极慢，建井周期长，成本高； 孔隙度和渗透率极低，储层极易受污染；
三、页岩气、储层及开发特性
1、页岩气特性
水基钻井液打开低渗透储层的危害
来自百度文库
固相颗粒进入储层堵塞孔隙吼道； 泥浆滤液侵入到油气层中，导致油气层中
粘土膨胀，进一步堵塞地层孔隙吼道； 引发水锁效应 、岩石润湿性反转、原油乳 化等。
超临界CO2流体打开低渗透储层的优势
致密的砂岩储层
超临界CO2流体中不含固相颗粒，不会堵塞孔隙吼道； 超临界CO2流体不是液相、也不含液相，不会导致储层中粘土膨胀。
流体类型 水 CO2 比值：CO2/水 水 CO2 比值：CO2/水 喷射破岩实验
利用水力辅助机械联合破岩方 式对曼柯斯页岩进行实验 ，结果 表明利用超临界CO2是用水的钻进
速度的3.3倍。
超临界CO2喷射破岩的有效压力低至55MPa。
二、超临界CO2钻井技术
3、超临界CO2钻井优势
c、在低渗及特低渗油气层开发中，可有效保护油气层 。
液体（常温常压） 0.6~1.6 0.2~3.0
气体（常温常压） 超临界流体 0.0006~0.002 10-2 0.2~0.9 0.03~0.1
（3）扩散系数（cm2/s）
10-1
10-4
10-5
二、超临界CO2钻井技术
2、超临界CO2钻井 超临界流体：
当一种物质的温度和压力同时高于其临界温度(Tc)和临界压力(Pc)时，