页岩气钻井技术(上)

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页岩气钻井技术
汇报人:宋金初 汇报人:
科学钻探 永无止境


一、
页岩气基本情况 二、
页岩气开发情况
三、 页 岩 气 钻 井 关 键 技 术 四、 页 岩 气 钻 井 技 术 难 点 五、 页 岩 气 钻 井 技 术 措 施
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一、页 岩 气 基 本 情 况 页
1、页岩气
Baidu Nhomakorabea
黑色页岩 主要产气页岩 碳质页岩 页岩 主要类型 油页岩 硅质页岩 铁质页岩
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二、页 岩 气 开 发 情 况 页
2010年10至12月,由中石化江汉油田钻井公司在中扬子湘鄂西 花果坪复向斜钻探了的第一口页岩气参数井——河页1井
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二、页 岩 气 开 发 情 况 页 江汉油田建南地区首口页岩气井—— 建111井,该井位于湖北省利川市建 南镇茶坪村,于2010年6月23日开 钻,7月14日完钻,完钻井深845米, 完钻层位上三叠统须家河组须五段。 12月2日,针对该井东岳庙段610 ~ 646米泥页岩段采用页岩气大型水力 压裂测试,点火成功,焰高0.5 ~ 5 米,测试获2998 ~ 3925立方米/天工 业气流,目前该层系稳定日产量2000 余方,试采运行良好。自今年1月1日 试采以来,由最初的自喷带水、注气 试采,转到目前的注气稳定产气阶 段,截止到目前,已累计产气28万余 立方米。 建111井在东岳庙段获得的 勘探突破,证实了建南地区侏罗系陆 相地层具有页岩气勘探开发潜力,展 示了鄂西渝东浅层的勘探前景,为油 田“稳油增气”提供了新的增长点。
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三、页岩气钻井关键技术 2、钻井井位部署 钻井井位部署 页岩气的吸附气含量达到25%-85%,同时没有远距离的运移和聚合,因 此,其开采必须借助于现代化的压裂工艺,通过进一步扩充裂缝,连通相 关的孔隙,从而获得一定产能的页岩气。以前由于压裂工艺和设备的限 制,导致无法获得页岩气具有工业价值的页岩气。现代设备和技术的快速 发展,是目前页岩气工业能够有快速发展的重要因素之一
2011年
2010
2009
2007
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二、页 岩 气 开 发 情 况 页 页岩气钻井近况
2009年12月18日中石油第一口页岩气井威201井开钻, 2010年4月18日 完钻。此井是四川盆地威远构造上的一口评价直井,设计井深2851米钻探 此井的目的是为了获取黑色页岩的地化、岩矿、物性、岩石力学等资料, 了解志留系龙马溪组和寒武系九老洞组含油气性资源
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一、页 岩 气 基 本 情 况 页
3、页岩气运移特征 页岩气运移特征
流动机理
微小的基质孔隙中的气体向大孔隙和裂缝作扩散运动,达西定律; 基质孔隙表面的吸附气一定压力下发生解吸。
从基质表面解吸
通过基岩和微孔隙扩散
在天然裂缝中的达 西渗流
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一、页 岩 气 基 本 情 况 页
2004
2006
2007~2008
2004年 2004年,重庆市渝南和东南 地区下寒武、下志留、 地区下寒武、下志留、中二 叠三套地层。 叠三套地层。其中重庆綦 万盛、南川、武隆、 江、万盛、南川、武隆、彭 酉阳、 水、酉阳、秀山和巫溪等区 县是页岩气资源最有利的成 矿区带
川盆地西南地区进行了页 岩气资源调查研究, 岩气资源调查研究,认为 我国的页岩气资源应该是 常规天然气的几倍之多, 常规天然气的几倍之多, 开发潜力不可估量
中国石化第一口开钻的页岩油水平井开钻。 中国石化第一口开钻的页岩油水平井开钻。
2011年4月23日,由河南油田施工的部署在河南油田泌阳凹陷深凹区的泌 页HF-1井正式开钻,该井是我国第一口页岩油水平井设计斜深3661米, 主要钻探目的是评价泌阳凹陷深凹区页岩油产能,进一步落实储量规 模,为建立中国石化陆相页岩油勘探开发先导试验区奠定基础。
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二、页 岩 气 开 发 情 况 页
2、加拿大页岩气勘探开发情况 、
加拿大是第二个开发页岩气勘探、研究和开发的国家。据估算加拿大西部沉 积盆地页岩气原资源量约24.4×1012m3。加拿大不列颠哥伦比亚东北部页岩 气资源量超过28.3×1012m3,保守估计也有7.1×1012m3,占该地区未发现天 然气资源(包括常规和非常规)的34%。目前加拿大商业开采还处于起步阶 段,1998 年底开始页岩气商业开采,2008年的日产量超过2.3×106m3;而 欧洲才刚刚起步。
煤层气
有机质热演化成因, 有机质热演化成因,生物成因 甲烷为主 自生、自储、 自生、自储、自保 受煤层分布控制, 受煤层分布控制,有广布性 吸附气为主, 吸附气为主,占85%以上 以上
天然气
有机质热演化成因,生物成因, 有机质热演化成因,生物成因,原油裂解 成因 甲烷为主,乙烷、 甲烷为主,乙烷、丙烷等含量变化较大 生、储、盖合理组合 受生、 受生、储、盖组合控制 受生、 受生、储、盖组合控制
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二、页 岩 气 开 发 情 况 页
由国土资源部油气资源战略研究中心组 织施工的第一口井深超千米战略调查井- 岑页1井,于2011年4月13日在贵州省黔东 南州开钻,设计垂深1500m。钻探目的是 为开展页岩气资源潜力评价和有利区优选 提供依据。
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二、页 岩 气 开 发 情 况 页 中石化第一口页岩气水平井通过 论证,并于2011年6月3日开钻。 日开钻。 论证,并于 年 月 日开钻 在建111井侏罗系自流井组东岳 庙页岩段钻探获工业气流之后,为 了加快鄂西渝东建南地区页岩气勘 探步伐,获取页岩气评价参数,整 体评价该区勘探潜力提供地质依 据,通过科研人员精心准备,部署 建页HF-1井,目的是进一步落实单 井产气能力,探索页岩气钻井工程 及储层改造工艺技术。
单位:亿m3 900
2009 2007年
500
200
2004年
107.5
1999年
19.6
70年代
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二、页 岩 气 开 发 情 况 页
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二、页 岩 气 开 发 情 况 页
页岩气挽救了美国乙烯产业
新世纪初,石油20$/桶,后来当时 电力不足的美国新电厂大半使用天 然气,致使天然气的价格一度涨到 10美元/百万英热单位。由于后来的 经济衰退以及原料上涨的问题,导 致美国的乙烯产品失去了竞争优 势,石化工业随之陷入困境。随着 页岩气的开发,2006年左右天然气 产量大幅度增加,并且价格稳定, 与原油价格联动淡化。尽管2008年 经济危机程度超过前次,相反价格 大幅度低于原油的页岩气成为美国 石化工业复苏的“援军”。2010年 石油平均价格在80$/桶,但由于页 岩气供应的大幅度增加,天然气的 价格仅约4美元/百万英热单位,于 是美国乙烯产业的竞争力复活
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一、页 岩 气 基 本 情 况 页 2、页岩气、煤层气、天然气对比 页岩气、煤层气、 页岩气 页岩气
成因类型 主要成分 成藏特点 分布特点 储集方式 储层特征 埋藏深度 资源潜力 开采特点
有机质热演化成因, 有机质热演化成因,生物成 因 甲烷为主, 甲烷为主,少量的乙烷丙烷 等 自生、自储、 自生、自储、自保 受页岩分布控制, 受页岩分布控制,有广布性 吸附气和游离气并存, 吸附气和游离气并存,吸附 气占20%~85% 气占 ~
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二、页 岩 气 开 发 情 况 页
2011年4月18日,勘探南方分公司第一口页岩气水平井——涪页HF1井通 过集团公司专家审查。该井构造位于川东弧形高陡褶皱带拔山寺向斜,以 页岩气勘探有利层系下侏罗统自流井组大安寨段页岩层为目的层,设计完 钻井深3692米,水平段长度1200米左右,钻井的目的是评价该地区页岩气 产能,准确获取页岩气评价指标参数,力争涪陵地区页岩气勘探突破,为 页岩气开发奠定基础。 勘探南方从2010年开始着手页岩气的勘探研究,通过与Weather Ford和 国内高校共同研究后认为,涪陵地区页岩气分布广,厚度大,总资源量达 到1.028亿方,有着良好的勘探开发前景。
低渗: 为 低渗:φ为8%—20%,k为0.1—50md;中 , 为 中 低孔、低渗特征, 为 ),φ为 低孔、低渗特征,φ为4%-6%, 双重孔隙(基质和割理系统), 为1%—5%, , 双重孔隙(基质和割理系统), , 高渗: 渗:φ为20%—25%,k为50—300md;高渗: 为 , 为 高渗 k<0.001md k为0.5—5.0md 为 φ>25%,k>300md , 较浅,最浅 米 较浅,最浅8.2米 456×1012m3 × 排气降压解析开采 一般大于300米 米 一般大于 37× 37×1012m3 排水降压解析开采 一般大于500米 米 一般大于 44× 44×1012m3 自然压力开采
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一、
页岩气基本情况 二、
页岩气开发情况
三、 页 岩 气 钻 井 关 键 技 术 四、 页 岩 气 钻 井 技 术 难 点 五、 页 岩 气 钻 井 技 术 措 施
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二、页 岩 气 开 发 情 况 页
1、国外
4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 2001 2002 2003 2004 2005 2006 1082 1840 2156 2223 2842 4259
非洲沙哈拉地区 7.76 2%
前苏联 17.75 4%
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一、页 岩 气 基 本 情 况 页 5、中国页岩气分布情况 中国页岩气分布情况 中国
我国探明储量约30千亿立方米,超过常规天然气4.1千亿立方米 30千亿立方米, 4.1千亿
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一、页 岩 气 基 本 情 况 页
4、世界页岩气分布情况 页岩气分布情况
太平洋(经济合作与发展组 织) 65.5 14% 亚太其他地区 8.89 2% 南亚 0 0% 北美 108.8 24%
总量: 总量:456 单 位:1012m3 (千
亿)
中亚和中国 99.9 22%
拉丁美洲 59.95 13%
中东和北非 72.15 16% 西欧 14.44 中欧和东欧 3% 1.1 0%
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一、
页岩气基本情况 二、
页岩气开发情况
三、 页 岩 气 钻 井 关 键 技 术 四、 页 岩 气 钻 井 技 术 难 点 五、 页 岩 气 钻 井 技 术 措 施
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三、页岩气钻井关键技术
1、页岩气进入井眼途径
在钻井、完井降压的作用下,裂缝系统中的页岩气流(游离气)向井 眼并且基质系统中的页岩气(吸附气)在基质表面进行解析; 在浓度差的作用下,页岩气由基质系统向裂缝系统进行扩散; 在流动势的作用下,页岩气通过裂缝系统流向井眼。
分布范围广
早期以游离气为主, 产量 早期以游离气为主 , 较高, 递减快( 较高 , 递减快 ( 第一年产量 降到65 65% 降到65%) 后期以吸附气产出为主, 后期以吸附气产出为主 , 产量相对较低,年递减率 2%~3%,产量稳定 预测页岩气田开采寿命可 50~80年 达50~80年
厚度大
普遍含气
四川盆地寒武系筇竹寺组、志 留系龙马溪组页岩气资源初步 估算:寒武系页岩气资源量 (7.14~14.6)× (7.14~14.6)×1012m3,志留系 (2~4)× (2~4)×1012m3。
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一、页岩气基本情况 页岩气基本情况
6、页岩气开采方式 页岩气开采方式
页岩气层低孔、低渗,多数含气页岩都需要实施水力压裂
粘土 主要成份 页岩 成份 泥质 砂岩
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一、页 岩 气 基 本 情 况 页
赋存状态 生成、运移、 生成、运移、聚集 气藏特征 渗透率
吸附气20% ~85% 吸附气
1、页岩气
自生、自储、 自生、自储、自保 无明显的盖层和圈闭 低孔、 低孔、低渗
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一、页 岩 气 基 本 情 况 页
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二、页 岩 气 开 发 情 况 页 3、中国 、
建111,建页 ,建页HF-1井、涪页 等大量页岩气井陆续生 井 涪页1等大量页岩气井陆续生 产、开钻和通过井位论证 2010年4月16日至 日,国土资源部油气 年 月 日至 日至17日 战略研究中心在重庆市组织召开全国页岩 气资源战略调查和勘探开发学术研讨会, 气资源战略调查和勘探开发学术研讨会, 2009年8月,国土资源部在重庆市 綦江县启动了中国首个页岩气资 源勘查项目 2004年开始前期基础性研究工 作,2007年10月中国石油与美 国新田石油公司签署了《威远 地区页岩气联合研究
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