页岩气藏开发技术与流程探讨

页岩气藏开发技术与流程探讨

【摘要】众所周知，目前我国的个大油田的采油量正在逐年快速递减，而页岩气藏正在成为一个新兴资源被人们所重视。文章分析我国页岩气藏的特点，重点提出开采的关键技术和开采流程，为我国的页岩气藏的开采提出建议。

【关键词】甜点关键技术开采流程

1 页岩气藏的基本特征

页岩气是指以吸附、游离或溶解状态赋存于泥岩或页岩中的天然气，具有自生自储、无气水界面、大面积连续成藏、低孔、低渗等特征，一般无自然产能或低产，需要大型水力压裂和水平井技术才能进行经济开采，初期递减快、单井生产周期长。页岩系统包括：页岩及页岩中呈夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩，甚至砂岩。

我国页岩气资源丰富，据初步评价与美国页岩气资源量大体相当，与美国的单一海相地层相比，我国发育有海相、海陆交互相、陆相等多种形式的泥页岩地层，具有时间跨度大、资源类型多、分布广、成因复杂、潜力大的特征。南方海相页岩地层是页岩气的主要富集层位，以扬子地块为主，下寒武统、上奥陶统和下志留统泥页岩，具有面积大、时代老、有机质丰富、成熟度高等特点。

2 页岩气开发关键技术

页岩气开发是个复杂的系统工程，技术要求高，资金投入大。页岩气在成藏机理、赋存状态、分布规律等方面有别于常规天然气的

独特特性，决定了页岩气在勘探开发方式上的特殊技术要求，其开发难度远大于常规油气田。页岩气开发技术的要点是：有效性、经济性和环保性。

我国的页岩气开发要突破以下关键技术：

2.1 页岩气储层评价（甜点）技术

页岩气储层是一个广泛且笼统的概念。尽管页岩分布广泛，但只有部分区域具有开发价值，各个投入开发的页岩气区块都是独特的，难以简单照搬。页岩气特殊的成藏特征和储层特征决定了页岩气资源评价需着眼于页岩气藏的特殊和关键因素的评价，难点是评价指标的确定和评价参数的测量。评价的主要内容集中于地质特征、地球化学特征、力学特性三个方面。

2.2 中长段水平井钻完井技术

水平井是页岩气藏成功开发的重要手段之一。页岩气储层的渗透率低，气流阻力比传统的天然气大得多，并且大多存在于页岩的裂缝中，页岩气开采中应尽可能的利用天然裂缝的导流能力，使之尽可能多的流入井筒，水平井能够连通多个裂缝系统，是页岩气开采的重要技术措施。水平井钻井技术主要有旋转导向技术、欠平衡钻井技术、随钻测井/测量技术、固井技术。难点是井轨迹控制、井眼稳定性和储层保护。

2.3 水平井分段压裂及体积改造技术

由于页岩气储层孔隙度、渗透率低，一般都无法直接进行生产，需要进行储层压裂改造才能进行经济性开采，主要目的是在沟通天

然裂缝系统的同时形成新的水力裂缝，以尽量增大改造体积。页岩气压裂一般具有规模大、排量大和砂比低的特点，可采用多种压裂方式：包括氮气泡沫压裂、凝胶压裂、多级压裂、清水压裂、同步压裂、水力喷射压裂和重复压裂等。压裂设计、压裂液和压裂工具是压裂技术的关键。

2.4 微地震裂缝监测技术

利用裂缝综合诊断技术，通过地面或井下的测量仪器，监测压裂过程中产生的微地震，直接测量裂缝造成的变形来表征所产生的裂缝网络，获取裂缝导流能力、几何形态、复杂性及其方位等诸多信息，评价压裂效果。

3 页岩气开发的主要工作流程和任务

页岩气虽是一种非常规油气藏，但其从勘探到评价再到开发的工作流程与常规气开发过程基本一致。气田勘探开发有其自身的规律，是一个对地下情况反复认识、反复实践的连续过程。就整体而言，将开发过程划分为勘探、评价和开发三个阶段，页岩气在大规模开发前还要有一个先导试验阶段，不同阶段的重点对象、主要工作方法、采用的技术和解决的主要问题等都有所不同，各种工程技术手段要达到的目的也各不相同。

3.1 勘探阶段

任务：从区域出发，进行盆地（或坳陷）的整体调查，了解地质概况，查明页岩的分布范围，对页岩及其储层潜力做出评估，并综合考虑其他因素筛选出页岩气聚集的有利地带。

技术手段：通过区域地质研究和地震技术圈定页岩的范围，钻探井获取区域地质资料，发现页岩气聚集的有利地带。

关键技术：叠前地震储层及流体预测技术；页岩的岩石物理分析。

3.2 评价阶段

任务：与常规油气藏钻井之后即投产的模式不同，页岩气资源投入商业开发的前提是综合评价。在勘探提供的有利区域上，加密钻探和测网密度，查明气藏的特征，确定天然气成因，圈定有利含气区域、有效厚度，落实探明储量。

技术手段：多学科结合进行页岩气储层评价。通过地球物理手段寻找裂缝发育区及适合工程压裂的脆性区；通过加密钻井（测井和钻井取心）落实页岩的岩石物理参数、力学参数、化学参数、气藏含气量等数据；

关键技术：

（1）多学科页岩气储层评价技术，发现“甜点”。

（2）页岩气评价参数测试技术

3.3 先导试验阶段

任务：选择有利地区采用正规井网试验页岩气经济有效开发的技术经济方法，试验有效的工程工艺技术手段，控制影响经济效益的不利因素，研究井网系统和布井方式及其对储量的控制程度，研究生产动态和合理的采气速度及适用的采气工艺技术，为气藏工程设计和开发方案编制提供全面的油藏地质资料。

技术手段：应用钻井技术和储层改造技术试验适合本地区页岩气

经济有效开发的钻井和储层改造方法，优化井身设计和压裂施工设计；通过物理试验和试采研究页岩气藏渗流机理；应用综合地质研究、气藏工程研究、各种工程技术研究、经济评价等综合技术手段编制开发方案。

关键技术：

（1）页岩气合理井网部署

（2）页岩中长段水平井钻完井技术。

（3）水平井分段压裂及体积改造技术。

（4）微地震裂缝监测技术。

（5）页岩气藏数值模拟技术。

4 开发阶段

任务：根据先导试验的结果，在开发方案的指导下部署和实施基础开发井网；完成配套的管网及地面设施建设；进行气藏生产管理；根据生产运行情况调整和优化开发方案，制定增产措施，提高采收率。

技术手段：应用工厂化施工管理技术提高钻井和压裂施工效率，降低生产和管理成本；建设污水处理设施对反排液集中处理；综合研究和优化管理提高采收率。

关键技术：

（1）页岩中长段水平井钻完井技术。

（2）水平井分段压裂及体积改造技术。

（3）工厂化施工管理技术。