页岩气开发的原理与工艺
页岩气资源勘探开发方案(一)
页岩气资源勘探开发方案一、实施背景页岩气是一种新型能源，具有丰富的资源量和广泛的开发前景。
随着我国经济的快速发展和人民生活水平的提高，对能源的需求也越来越大。
而传统能源的开采和利用已经面临着诸多的挑战，因此，发展新能源成为了当务之急。
而页岩气资源的勘探和开发正是产业结构改革的重要方向之一。
本文将从产业结构改革的角度出发，提出一种页岩气资源勘探开发方案，以期推动我国产业结构的转型升级。
二、工作原理页岩气的勘探和开发是一个复杂的过程，需要经过多个环节的实施。
具体的工作原理如下：1.地质勘探：通过对地质构造、地质构造、岩性、地层厚度、地下水、地温、地应力等因素的综合分析，确定页岩气的分布区域和储量。
2.钻探：通过钻探工作，获取地下岩石样本和地质数据，以确定页岩气的储层特征和储量。
3.水平井钻探：水平井钻探是页岩气勘探和开发的重要手段，通过水平井钻探，可以增加储层的接触面积，提高产能。
4.压裂：压裂是页岩气开发的关键技术之一，通过压裂作业，可以破碎储层岩石，增加页岩气的渗透性和产能。
5.生产：通过生产作业，将页岩气从地下输送到地面，以供应市场。
三、实施计划步骤1.确定勘探区域：通过地质勘探，确定页岩气的分布区域和储量。
2.制定勘探计划：根据勘探区域的特点，制定勘探计划，包括钻探方案、水平井钻探方案、压裂方案等。
3.实施勘探作业：按照勘探计划，实施勘探作业，获取地下岩石样本和地质数据。
4.分析数据：通过对勘探数据的分析，确定页岩气的储层特征和储量。
5.制定开发计划：根据勘探结果，制定开发计划，包括压裂方案、生产方案等。
6.实施开发作业：按照开发计划，实施开发作业，将页岩气从地下输送到地面，以供应市场。
四、适用范围本方案适用于我国各地的页岩气资源勘探和开发。
五、创新要点本方案的创新点主要体现在以下几个方面：1.采用先进的勘探技术，提高勘探效率和勘探精度。
2.采用水平井钻探技术，提高储层接触面积，增加产能。
3.采用压裂技术，提高储层渗透性和产能。
页岩气及其勘探开发
中国页岩气产业发展现状
资源丰富
中国拥有全球最大的页岩 气资源潜力，主要分布在 四川盆地、塔里木盆地等 地区。
技术进步
中国在页岩气勘探开发方 面取得重要技术突破，自 主研发的压裂技术和水平 钻井技术取得广泛应用。
政策支持
政府出台了一系列支持页 岩气产业发展的政策，鼓 励企业加大勘探开发力度， 推动产业快速发展。
工作原理
通过向页岩层注入大量高 压水，使页岩层产生裂缝， 增加天然气的渗透性，从 而使其更容易被开采。
应用范围
广泛应用于页岩气田的勘 探和开发，是实现页岩气 商业化开发的关键技术之 一。
多段压裂技术
定义
多段压裂技术是一种将多个压裂段组合在一起进行压裂的方法，以 提高压裂效率和产量。
工作原理
将页岩层分割成多个小段，对每个小段进行单独的压裂处理，使整 个页岩层形成复杂的裂缝网络，提高天然气的渗透性和产量。
美国页岩气田
以得克萨斯州和俄亥俄州为主的美国页岩气田，拥有世界领先的勘探开发技术。 地球物理勘探和钻井勘探在该地区的应用已经非常成熟，为美国成为全球最大 的页岩气生产国奠定了础。
03 页岩气开发技术
水力压裂技术
01
02
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定义
水力压裂技术是一种利用 高压水将页岩层压裂，使 页岩中的天然气能够释放 出来并被收集的技术。
页岩气产业发展前景与挑战
1 2
前景广阔
随着全球能源需求持续增长，页岩气作为一种清 洁、高效的能源资源，其市场需求将进一步扩大。
技术挑战
页岩气开采技术难度较大，需要不断改进和创新 技术，以提高开采效率和降低成本。
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环境压力
页岩气开采过程中可能对环境造成一定影响，如 水资源消耗、地震等，需要在环境保护和产业发 展之间寻求平衡。
页岩气勘探技术与进展
页岩气勘探技术与进展一．页岩气简介页岩气是从页岩层中开采出来的天然气,主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中，页岩气是主体上以吸附或游离状态存在于泥岩、高碳泥岩、页岩及粉砂质岩类夹层中的天然气，它可以生成于有机成因的各种阶段天然气主体上以游离相态（大约50％）存在于裂缝、孔隙及其它储集空间，以吸附状态（大约50％）存在于干酪根、粘土颗粒及孔隙表面，极少量以溶解状态储存于干酪根、沥青质及石油中天然气也存在于夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、甚至砂岩地层中为天然气生成之后，在源岩层内的就近聚集表现为典型的原地成藏模式，与油页岩、油砂、地沥青等差别较大。
与常规储层气藏不同，页岩既是天然气生成的源岩，也是聚集和保存天然气的储层和盖层。
因此，有机质含量高的黑色页岩、高碳泥岩等常是最好的页岩气发育条件。
页岩气发育具有广泛的地质意义，存在于几乎所有的盆地中，只是由于埋藏深度、含气饱和度等差别较大分别具有不同的工业价值。
中国传统意义上的泥页岩裂隙气、泥页岩油气藏、泥岩裂缝油气藏、裂缝性油气藏等大致与此相当，但其中没有考虑吸附作用机理也不考虑其中天然气的原生属性，并在主体上理解为聚集于泥页岩裂缝中的游离相油气。
因此属于不完整意义上的页岩气。
因此，中国的泥页岩裂缝性油气藏概念与美国现今的页岩气内涵并不完全相同，分别在烃类的物质内容、储存相态、来源特点及成分组成等方面存在较大差异。
中国主要盆地和地区页岩气资源量约为15万亿-30万亿立方米，与美国28.3万亿立方米大致相当，经济价值巨大。
另一方面，生产周期长也是页岩气的显著特点。
页岩气田开采寿命一般可达30～50年，甚至更长。
美国联邦地质调查局最新数据显示，美国沃思堡盆地Barnett页岩气田开采寿命可达80～100年。
开采寿命长，就意味着可开发利用的价值大，这也决定了它的发展潜力。
分布北美克拉通盆地、前陆盆地侏罗系、泥盆系-密西西比系富集多种成因、多种成熟度页岩气资源。
非常规油气勘探技术原理与应用
非常规油气勘探技术原理与应用作为人类社会的主要能源来源，油气资源的勘探和开发一直是各国关注的重点。
然而，随着传统油气资源逐渐枯竭，非常规油气勘探技术逐渐成为开发出路。
本文将着重探讨非常规油气勘探技术的原理和应用。
一、页岩气勘探技术页岩气是一种通过水平井和压裂技术来开采的非常规油气资源。
页岩是一种由泥质、石英、长石和云母等矿物质组成的沉积岩石，内含有丰富的天然气。
水平井是沿着地层方向钻探出去的，与垂直井相比更能够在水平方向上提高油气流量。
同时，页岩气是储存在页岩中的，只有通过压裂技术才能开采。
压裂通常是通过使用高压液体将岩石中的裂缝扩大，同时在其中注入高压液体，使天然气流到水平的井口。
二、煤层气勘探技术煤层气是一种在煤层中储存的燃气资源。
煤层气勘探技术是通过钻探井，将井进入煤层中并注入水压，使煤层产生开裂，便于天然气从煤层中释放出来。
在煤层气勘探过程中，通常使用井下裂缝治理技术来增加产量。
这种技术通过掌握储层的物理和化学特性来选择和使用适当的注入物质，使得注入物质可以渗透到煤层中，从而改良煤层渗透性和产量。
三、致密油气勘探技术致密油气是一种难以开采的油气资源，其开采技术主要包括水平钻井和压裂技术。
由于过于致密，致密油气储藏层不具备多孔性和渗透性，因此需要通过高水平钻探和压裂技术来打开储层，使得油气顺利流出。
四、深水油气勘探技术深水油气勘探技术是一种通过钻井在深海上进行，从深海中开采油气资源的技术。
这种技术通常使用半潜式钻井平台，钻出深度超过一千米的井，从而获得深水油气储藏。
深水油气勘探存在的挑战主要来自于技术和成本问题。
对于技术问题，钻井的深度和压力都要比陆地更加复杂，因此需要使用先进的技术和装备。
而对于成本问题，则主要来自于深海环境下的作业复杂度，以及维护钻井平台的高昂成本。
总之，随着非常规油气资源逐渐成为能源勘探和开发的主流，各种非常规油气勘探技术也在逐渐发展和完善。
这些技术的成熟和应用，将极大地推动油气储藏资源的开发和利用，为人类社会的发展和进步带来更持久、更丰富的能源保障。
页岩气的开发原理
页岩气的开发原理页岩气是一种以页岩（即含有丰富有机质的沉积岩）为储集岩层的天然气资源。
开发页岩气的原理主要包括勘探与评价、井筒设计与压裂、气井生产以及田间开发等环节。
首先是勘探与评价阶段。
页岩气勘探主要通过地质、物理、化学等多种研究方法来评价储层的有利物性和有机质含量。
地质勘探方法主要包括地震勘探、钻井勘探和地质分析。
地震勘探通过记录地震波在地下岩石中的传播速度和反射特征，推断储层性质和分布。
钻井勘探则通过钻取岩心样品和记录钻井岩石属性及压力等参数，来确定岩石的组成和性质。
地质分析则是在上述资料基础上，对勘探区域的地质条件和含有机质页岩的分布进行综合分析和评价。
接下来是井筒设计与压裂阶段。
在页岩气的开发中，由于储层岩石的低渗透性和不透水性，需要通过井筒设计与压裂技术来提高天然气的采集效果。
井筒设计涉及到井身结构、井底位置和井眼直径等因素的确定。
而压裂技术则是指通过泵送高压液体（通常是水和砂）进入井内，使岩石发生裂缝和微裂缝，从而增加储层的渗透性和产能。
具体过程中，要根据岩石性质、孔隙度、裂缝特征等因素来确定适合的压裂液配方和压裂参数，以达到最佳的裂缝效果。
然后是气井生产阶段。
气井生产是指从地下抽取页岩气的过程，主要通过注水、抽采和加压降温等操作来提高气井的产能。
注水是为了提高储层的渗透性，使天然气能够更容易流出；抽采是通过抽取地下气体和与之相连的水来减少井中储层的压力，从而增加气井的产能；而加压降温则是为了控制井口的温度和压力，以保证气井的安全运行。
此外，还可以通过人工举升、引压和改造井眼等技术手段来进一步提高气井的产能。
最后是田间开发阶段。
一旦证实页岩气可开发，就需要进行田间开发来实现商业化生产。
田间开发主要包括建设抽采设施、建设管网、处理废水和气体、进行环境保护等方面。
建设抽采设施的主要任务是建造生产井和相应的设施，以实现天然气的生产和输送。
建设管网则是为了将生产的天然气运输到市场，同时建设相关的处理设施和环境保护设施，以保护环境。
页岩气
1.吸附机理
页岩气赋存机理
4、裂缝、孔隙： 裂缝、孔隙会使 孔隙度增高，增 大页岩中颗粒的 比表面积。 5、压力：从吸 附等温线上可以 看出，岩石中的 吸附气含量随压 力的增加而增大。
总甲烷含量、吸附甲烷含量与压力的关系
2.游离机理
页岩气赋存机理
游离状态的页岩气存在于页岩的孔隙或裂隙中，气体可以自由 流动，其数量的多少决定于页岩内自由的空间（当气体分子满足 了吸附后，多余的气体分子一部分就以游离状态进入岩石孔隙和 裂隙中）。
（二）页岩气赋存机理
页岩气是典型的自生自储模式，因而无运移或极短距离运移， 就导致了其就近赋存的特点。页岩气主体上表现为吸附（干酪 根和粘土颗粒表面）或游离（天然裂缝和粒间孔隙）状态，甚 至在干酪根和沥青质中以溶解状态存在。
页岩气赋存机理
1、吸附机理 2、游离机理 3、溶解机理 4、综合机理
页岩气是由烃源岩连续生成 的生物化学成因气、热成因 气或两者的混合，在烃源岩 系统（ 页岩系统：页岩及页岩中
游离或溶解方式赋存的天然 气。（张金川教授）
夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥 质粉砂岩、甚至砂岩 ）中以吸附、
储集页岩气的泥页岩
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2.页岩气的分布
据２００５ 年ＲＨＳ的 统计，全球 页岩气资源 量为４５６ 万亿立方米， 主要分布在 北美（最 多）、亚洲、 欧洲和非洲 等地。
浅谈页岩气
主讲人：
主要内容
一、页岩气的概述
1、页岩气的定义 2、页岩气的分布
二、页岩气的成藏机理
1、页岩气生成机理 2、页岩气赋存机理 3、页岩气运聚机理 4、页岩气产出机理
三、页岩气的勘探和开发
1、页岩气的勘探 2、页岩气的开发
页岩气开发环保技术系列-二氧化碳干法加砂压裂技术
CO2压裂裂缝尺寸模拟
CO2注入后的岩样裂缝透视图
7
7
02 技术原理及特点
Technical Principles and Characteristics
通过多年的持续推进，突破2项关键技术（CO2增粘剂开发和密闭混砂装置研
31℃
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02 技术原理及特点
Technical Principles and Characteristics
采用数值模拟方法，对CO2压裂的裂缝特征进行了分析，模拟结果显示：与 水、滑溜水压裂液相比，CO2压裂液会产生更长但较窄的裂缝。
室内物模实验结果显示，与常规压裂相比，CO2压裂的人工裂缝网络发达， 形态更加复杂。
准化的施工步骤，用于指导现场施工作业；对不同类型的井层，提出了施工参
数设计建议。
（1）标准地面流程
（2）标准施工步骤 第一步、将液态CO2储罐运至 井场 第二步、设备摆放及联接 第三步、氮气泵车试压 第四步、冷却地面管线及压裂 设备 第五步、压裂施工 第六步、关井 第七步、放喷
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02 技术原理及特点
支撑剂速冷技术
氮气增压技术
技
压裂装备
储、运、泵、控系列装备
术
标准规范
工艺、产品、装置系列标准
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02 技术原理及特点
Technical Principles and s
1、实验研究了压裂中CO2的相态特征及变化
通过下入井下压力计的方式，监测了压裂施工过程中的井下压力、温度变 化情况，监测结果显示： p井筒中的CO2前期为超临界态，中后期为液态。以2.0-4.0m3/min的排量注入液 态CO2计140m3后，井底温度由98 ℃降低至31℃，井底CO2的相态由超临界态变为 液态。 p地层中的CO2以普遍为超临界态。关井后井底温度在10min内迅速由20 ℃上升 至31℃以上 。
页岩气开采原理
页岩气开采原理
页岩气是一种非常重要的天然气资源，它存在于页岩岩石中，开采难度大，但是储量丰富。
页岩气开采的原理主要包括地质勘探、水平钻井、压裂技术和天然气采收等环节。
首先，地质勘探是页岩气开采的第一步。
地质勘探通过对地下岩层的勘探和分析，确定页岩气的分布、储量和开采条件。
这一步骤的准确性和全面性对后续的开采工作至关重要，只有通过科学的勘探手段，才能找到潜在的页岩气储层。
其次，水平钻井是页岩气开采的关键技术之一。
由于页岩气储层通常位于地下几千米深处，传统的垂直钻井技术已经无法满足开采需求。
水平钻井技术可以在地下岩层中钻出水平井眼，从而有效地提高了页岩气的开采效率。
接下来，压裂技术是页岩气开采的另一个关键环节。
由于页岩岩石的渗透性较差，天然气难以从岩层中释放出来。
压裂技术通过向岩层注入高压液体，使岩石发生裂缝，从而增加了天然气的释放量和开采效率。
最后，天然气采收是页岩气开采的最终环节。
通过管道输送和加工处理，将开采出来的天然气运送到市场上，供应给广大用户。
天然气采收环节需要高效的输送和处理设备，以确保天然气的质量和供应稳定。
综上所述，页岩气开采的原理包括地质勘探、水平钻井、压裂技术和天然气采收等环节。
这些环节相互配合，共同构成了页岩气开采的整个过程。
随着技术的不断进步和完善，页岩气开采将会成为未来能源领域的重要支柱，为人类社会的发展做出重要贡献。
页岩气开采原理
页岩气开采原理
页岩气开采原理是通过水平钻井和水力压裂技术将水和添加剂注入页岩岩层，使岩层裂缝扩大并释放出内部储存的天然气。
具体步骤如下：
1. 水平钻井：首先，在地表选择合适的位置进行垂直钻井，当钻杆到达目标页岩层时，钻井工程师会改变钻头方向，将钻孔延伸成水平方向。
这样可以增加页岩岩层与钻孔的接触面积，提高天然气的开采效率。
2. 水力压裂：完成水平钻井后，高压水和添加剂（如砂岩颗粒）被泵送到井中，进入页岩岩层。
压力和添加剂的作用下，岩石发生裂缝和断裂，从而使天然气能够逸出。
水力压裂也可以同时增加岩石孔隙的连接性，便于天然气在岩层内流动和采集。
3. 采集天然气：一旦页岩层被水力压裂，天然气开始从岩石毛细孔隙中释放出来，并通过新形成的裂缝流向水平井筒。
然后，运用抽油泵等装置将天然气输送到地面设备进行储存和处理。
4. 环境保护：在整个开采过程中，需要严格控制水和添加剂的使用，以减少对地下水资源的污染。
此外，储存和处理阶段也要采取相应的措施，以确保环境不受污染。
以上就是页岩气开采的基本原理。
通过水平钻井和水力压裂技术，能够充分利用页岩岩层内部的天然气资源，提高天然气开采效率，促进能源产业的发展。
页岩气开采技术
据预测，到2030年，中国页岩气产量将达到150亿立方米，占国内天然气产 量的15%左右。随着国际合作和经验技术交流的加强，中国页岩气开采技术也将 逐步走向世界前列。
总之，世界页岩气资源和开采现状表明，页岩气已经成为全球清洁能源领域 的重要角色。中国作为页岩气资源大国，其发展前景在政策支持、市场需求和技 术进步的共同推动下十分看好。随着国内外合作和研发的深入进行，中国页岩气 产业将迎来更为广阔的发展空间，为推动全球清洁能源革命和应对气候变化作出 积极贡献。
总结
国内页岩气开采技术的不断进步和发展，为我国能源结构的优化和清洁能源 的发展提供了有力支持。本次演示介绍了国内页岩气开采技术的现状、技术创新 和未来展望。通过水平井技术和水力压裂技术的不断优化和创新，我国页岩气开 采成本降低、效率提高，
为实现清洁能源的规模化发展奠定了基础。随着技术的进一步突破和市场需 求的增加，国内页岩气开采的前景十分广阔。未来，需要继续加强技术研发和创 新，推动页岩气开采技术的进步，为我国的能源事业作出更大的贡献。
2、水平井技术
水平井技术已成为页岩气开采的重要手段。水平井能够增大储层暴露面积， 提高产能，并有助于降低生产成本。其原理是在垂直主井眼的基础上，侧钻出一 条或多条水平井眼，以实现对更大储层的开发。水平井技术的优势在于提高产能、 降低成本以及减少环境影响。然而，该技术的实施需要先进的设备和钻井技术， 同时对地质和工程要求较高。
3、水力压裂技术
水力压裂技术是页岩气开采过程中的一项关键技术。其原理是通过向储层注 入高压泵入的流体（通常是水和砂），使储层产生裂缝，进而释放出被困的天然 气。水力压裂技术的主要优点是提高产能、降低钻井成本和减少开发时间。然而， 该技术也存在一定的局限性，如对储层造成潜在损害、需要大量水资源以及可能 引起地质灾害等。
页岩气开发水力压裂技术综述
页岩气开发水力压裂技术综述一、本文概述随着全球能源需求的日益增长，页岩气作为一种清洁、高效的能源，正逐渐受到广泛关注。
作为页岩气开发中的核心技术之一，水力压裂技术在提升页岩气开采效率和产量方面发挥着至关重要的作用。
本文旨在全面综述页岩气开发水力压裂技术的最新研究进展、应用现状以及未来发展趋势，以期为相关领域的科研人员、工程技术人员和政策制定者提供有益的参考和借鉴。
文章首先介绍了页岩气及其开发背景，阐述了水力压裂技术在页岩气开发中的重要性和意义。
接着，文章对水力压裂技术的基本原理和流程进行了详细阐述，包括压裂液的选择、压裂设备的设计与选型、压裂施工过程中的关键参数控制等方面。
在此基础上，文章重点综述了水力压裂技术在页岩气开发中的应用现状，包括压裂工艺的优化、压裂液体系的改进、压裂效果的评估等方面。
文章还对水力压裂技术面临的挑战和问题进行了深入分析，如环境保护、水资源利用、技术创新等方面的挑战。
文章展望了水力压裂技术在页岩气开发中的未来发展趋势，提出了加强技术研发、优化压裂工艺、提高压裂效率、强化环境保护等方面的建议。
通过本文的综述，旨在推动水力压裂技术在页岩气开发中的进一步发展，为实现清洁、高效的能源利用和可持续发展做出积极贡献。
二、页岩气开发概述页岩气，作为一种重要的非传统天然气资源，近年来在全球范围内受到了广泛的关注。
它主要赋存于页岩地层中，以游离态或吸附态存在，具有开采难度大、技术要求高的特点。
页岩气的开发对于满足全球能源需求、优化能源结构、减少环境污染等方面具有重要意义。
页岩气的开发过程主要包括勘探、钻井、完井、压裂、采气等阶段。
其中，水力压裂技术是页岩气开发中的核心技术之一。
通过向井筒内注入高压、大流量的压裂液，使页岩层形成裂缝，进而增大页岩气的渗流通道，提高采收率。
水力压裂技术的成功与否，直接关系到页岩气开发的效益和成本。
在全球范围内，北美地区的页岩气开发起步较早，技术成熟，产量稳居世界前列。
页岩气研究综述 - 成藏机理、储层性质、渗流机理、吸附机理、含气性分析及主要开发技术
五、页岩气开发主要技术研究
水平井分段压裂技术
水平井分段压裂示意图
五、页岩气开发主要技术研究 清水压裂技术
清水压裂是指应用在清水中加入降阻剂、活性剂、防膨剂
等或线性胶作为工作液进行的压裂作业。具有成本低、
伤害低以及能够深度解堵等优点。由于岩石中的天然裂 缝具有一定的表面粗糙度，闭合后仍能保持一定的裂缝， 形成对低渗储层来说已经足够的导流能力。清水压裂很 少需要清理，基本上不存在残渣伤害的问题，且可提供
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概述
国内外页岩气开发和研究现状
页岩气成藏机理研究
储层性质及页岩气渗流
页岩气开发主要技术研究
四、储层性质及页岩气渗流
储层性质
页岩的生烃能力较强，具有自生自储特点。 孔 渗 特 征 裂 缝 地 层 压 力
四、储层性质及页岩气渗流
流动过程
压力差 浓度差 流体势
从基质表面解吸 页岩气由基质向裂缝扩散 裂缝中的渗流
页岩水力压裂的关键因素是裂缝系统和压裂液 配置。而裂缝的发育程度又是影响页岩气产量 的重要因素，获得更多的裂缝是压裂设计首先 考虑的问题。
2.1 压裂设计
为了获得好的压裂效果，在实施压裂之前， 往往要进行压裂设计。压裂设计的核心是压 裂效果的模拟，通过压裂模拟能够预测裂缝 发育的宽度、长度和方向、评价压裂是否成 功。水力压裂模拟一般通过模拟软件进行， 它可以预测裂缝的三维几何形状提供优选的 压裂方案。
五、页岩气开发主要技术研究 水平井分段压裂技术
分段压裂利用封隔器或其它材料段塞，在水平井筒内一次压裂一个井 段，逐段压裂，压开多条裂缝。通常情况下分为三个阶段，第一
阶段，将前置液泵入储层。前置液是一种没有支撑剂的压裂液；
页岩气井火灾事故分析
页岩气井火灾事故分析引言页岩气是一种新型的清洁能源资源，其开发对推动能源革命和改善环境有着重要意义。
然而，页岩气的开采过程中存在着一定的安全风险，其中最严重的问题之一就是井火灾。
井火灾不仅会造成生命财产损失，还会对环境造成污染。
因此，对页岩气井火灾事故进行深入的分析，找出事故的原因和教训，对于提高页岩气开采的安全水平具有十分重要的意义。
一、页岩气开采井火灾的概述（一）页岩气开采的基本原理页岩气是一种以页岩为主要储层的天然气资源，属性为干燥天然气，与传统的天然气相比，含有较多的稠密烃类物质。
页岩气资源的开采主要采取水力压裂技术，即通过高压水和化学添加剂将页岩裂解，释放出其中的天然气。
开采井通常较深，矿井中还可能会存在一定数量的油田气和硫化氢等有害气体。
（二）页岩气开采井火灾的危害页岩气开采井火灾的危害主要体现在以下几个方面：1. 人员伤亡：井火灾发生时，人员在井下可能会被困或受伤，甚至有生命危险。
2. 造成环境污染：井火灾产生的烟尘和有害气体会对周围环境和生态系统造成严重污染。
3. 经济损失：井火灾不仅会影响生产，还会导致设备、井口等财产损失，造成巨大的经济损失。
（三）页岩气开采井火灾事故的分类和典型案例页岩气开采井火灾主要可以分为原因火灾和设备事故两大类。
典型案例有2012年美国佛罗里达州的页岩气井火灾事故和2016年中国四川的页岩气井火灾事故。
这些案例充分说明了页岩气井火灾对人员和环境的危害。
二、页岩气井火灾事故的原因分析（一）违规操作在页岩气开采过程中，可能会存在违规操作，如超负荷使用设备、操作不当、使用不合格设备等，这些操作都可能导致井火灾的发生。
（二）设备故障页岩气开采过程中使用的设备非常复杂，包括钻井设备、水力压裂设备、气体检测设备等，这些设备出现故障也是造成井火灾的原因之一。
（三）自然环境因素自然环境因素如雷击、地震等也可能对页岩气井火灾的发生起到助推作用。
（四）管理不善在某些情况下，由于管理不善，导致了人员的操作不当，设备和环境的维护不善，也可能造成井火灾的发生。
页岩气发展及其综合利用
页岩气发展及其综合利用页岩气是一种非常规天然气，页岩气是以吸附和游离方式赋存于页岩和泥岩地层及其夹层中的天然气。
近年来，兴起于美国的页岩气浪潮，不仅对美国天然气市场产生了巨大影响，同时也波及到全球能源化工行业。
页岩气开采技术的突破带来了页岩气产量的猛增，不仅导致美国天然气价格极具竞争力，而且页岩气开采的湿气组分所包含的乙烷、丙烷、丁烷等也为下游化工行业提供丰富而廉价的原料。
美国页岩气产业的发展对全球能源化工行业趋势的影响将重塑世界石化行业格局，对中国煤化工产生的影响也不容小觑。
一、页岩气的发展（一）美国页岩气的发展页岩气做为一种非常规天然气较常规天然气开采难度大经过30多年页岩气开发，逐步形成了成熟可靠的开采技术。
页岩气的大规模开发受益于本世纪初水力压裂、水平井、微震监测等创新技术的成功应用。
近年来美国页岩气产业蓬勃发展，1999年美国页岩气年产量达到112亿m³，过去二十多年里美国页岩气产量超过20倍增长，2012年美国页岩气产量达到2653亿m³，占美国天然气总产量34%，预计到2035年，页岩气产量比将提高至49%。
目前美国有8000家油气公司从事页岩气开发，85%的页岩气由中小公司生产，新储量还在不断发现中。
美国页岩气未来将成为美国天然气主要来源，页岩气产量的逐渐上升将成为弥补美国天然气缺口最主要的贡献因素，大幅降低天然气进口依赖度。
（二）中国页岩气发展概况页岩气开发与利用在中国的起步较晚，但近年已越来越受重视。
与常规天然气资源相比，中国的非常规天然气资源十分丰富，并且随着开采技术的进步，中国非常规天然气资源有着巨大的发展潜力。
目前，中国非常规天然气资源开发利用正处于快速发展阶段。
以页岩气为主的非常规天然气的开采在今后二十年将保持每年超过10%的增长。
据“十二五”规划，至2015年，全国页岩气产量将占非常规天然气产量的75%。
因此对于中国的石油企业来说，转变认识、研发低成本配套技术以推进页岩气的开发利用将是一项重大战略选择。
页岩气开采技术研究
页岩气开采技术研究一、页岩气概述页岩气，是指存在于页岩岩层中，通过水平钻井及压裂等技术获得的天然气资源。
随着天然气需求的增加和传统天然气储量的逐渐枯竭，页岩气逐渐成为全球能源领域的新热点。
二、页岩气开采技术1.水平井钻探技术水平井钻探技术是页岩气开采的关键技术之一。
它的原理是将垂直钻探井逐渐转向为水平或近水平方向，穿过页岩岩层，实现页岩气的开采。
水平井钻探技术主要分为两种：一种是常规水平井钻探技术，另一种是超长水平井钻探技术。
常规水平井的长度一般为300~500米，而超长水平井的长度则可以达到1500米以上。
超长水平井技术可以最大限度地提高单井生产能力，降低单井成本，能够有效提高页岩气的开采效率。
2.压裂技术压裂技术是页岩气开采的另一项重要技术。
它通过注入高压液体进入井口，使页岩岩层内部的岩石裂缝扩张，从而释放出嵌藏在其中的天然气。
目前，常用的压裂技术有液态压裂技术和油酸压裂技术。
液态压裂技术是使用高压水液作为压裂介质，能够更加深入地刺激岩石裂缝；而油酸压裂技术则是使用油酸作为压裂介质，能够更好地与页岩岩层内的油气相容，从而提高压裂效果。
3.人工虚高势能储层技术人工虚高势能储层技术是近年来刚刚兴起的一项新技术。
它的原理是将水射进垂直井口，形成向上喷涌的水柱，从而产生虚高势能，压力垂直传递到页岩岩层，使其裂缝扩张，释放出天然气。
这种储层技术具有无需压裂、安全环保、成本低等优势，能够在一定程度上解决传统压裂技术对环境的影响，适用于页岩气开采中深部高渗透率储层的开采。
4.非常规页岩气采集技术非常规页岩气采集技术是一种新型的天然气采集技术。
它的原理是利用天然气的渗透性，利用渗透引力或静电吸附等方式集中气体，再通过分离提纯的方式得到天然气。
这种非常规技术有很大的创新性，便于在资源丰富而之后探明的油气区进行页岩气采集和二次回采。
此外，采用此技术还能够大幅度减少煤炭矿山火灾事故的发生，提高安全性和效率。
三、结语随着页岩气开采技术的不断发展，页岩气正逐渐成为全球能源领域的新希望。
页岩气开采技术
2010，宣页1、河页1井——找到页岩，见气显示；
2011，黄页1、湘页1井——找到页岩，获低产气流；
2012.7, 彭页HF-1井——找到优质页岩，产工业气流；
2012.12,焦页1HF井——找到优质页岩，获高产气流。
2012年，勘探分公司针对焦石坝区块志留系龙马溪组部署
钻探了焦页1HF井，11月28日放喷测试获20.3万方/天的工业气
射孔弹——聚能射孔弹是根据聚 能效应原理设计的。聚能射孔弹是射 孔器的主体部件，由传爆药、主炸 药、药型罩和壳体四部分构成，当射 孔弹被引爆后，装药爆轰，压垮药型 罩，形成高温高压高速聚能射流，射 流冲击目的物，在目的物内形成孔 道，达到射孔目的。装药量、药型罩 配方及药型罩几何形状尺寸决定了聚 能射孔弹的穿透深度。
课程目录
第一章 页岩气开采概述 第二章 页岩气钻井技术 第三章 页岩气完井与射孔作业 第四章 页岩气分段压裂技术 第五章 页岩气连续油管技术 第六章 页岩气试气工艺 第七章 页岩气井的生产管理技术
第二章 页岩气钻井技术
19
国外页岩气钻井分析
2002年Devon能源公司在沃斯堡盆地进行了7口页岩气试验水 平井的试采，取得了巨大成功。水平井最终评价的开采储量是直 井的3倍以上，成本只相当于直井的1.5倍，初始产量与最终总产 量也有很大关系，由此，业界开始大力推广水平钻井 。
二、页岩气特点
3.较常规天然气相比，具有单井产量低、开采寿命长、生产 周期长、产量稳定的特点。
4.分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中，连 续性分布。
抛光前
抛光后
三、页岩气赋存页岩类别
——页岩气主要赋存在黑色富有机质泥页岩中
四、页岩气与常规油气的关联性
工程技术角度分析页岩气开采
工程技术角度分析页岩气开采页岩气已成为全世界非常规油气资源勘探开发的重点领域。
由于页岩气具有区别于常规气藏的显著特性，导致页岩气资源勘探开发成为一个庞大的系统工程，涉及复杂的技术体系，最主要的不同之处在于将工程技术前移至页岩气资源评价和开发过程。
水平钻井、滑溜水多段压裂、裂缝检测等一系列关键技术的突破是美国页岩气近年来飞速发展的重要原因。
中国非常规油气藏潜力很大，不同机构的评价结果表明，中国陆域页岩气可采资源量很大，是常规天然气资源量的1.1~2.4倍。
目前，中国页岩气第二轮招投标已顺利结束，距离实现65亿立方米/a产量目标只有不到3年的时间，多个区块页岩气的勘探及评价即将陆续展开。
目前，页岩气水平井分段压裂已占单井建设投资的40%~50%,进一步体现了工程技术的重要性。
为此，在勘探开发过程中提出了工程技术的早期介入、合理应用和深入理解，以有助于页岩气的资源评价。
1 页岩气储层压裂机理及实现策略1.1压裂改造原理页岩气之所以能在页岩气中存留，缘于页岩极为致密的孔隙结构和极低的渗透率。
页岩气储层中天然气基本无法运移到井筒，其主要原因在于2个方面:1.天然气分子直径在页岩气纳米级孔隙中运移难度大。
甲烷的分子直径大小是:0.40nm，乙烷的分子直径大小是0.44nm，而页岩的孔隙大小是0.5~100nm，远远小于砂岩的孔隙(大于1μm)。
对于孔隙直径较小的页岩，天然气基本是无法运移的。
即使孔隙直径在100nm的页岩，天然气的运移难度也较大。
2.天然气在致密孔隙结构中运移时间较长。
理论研究表明，基质渗透率在0.000001mD时，流体穿透100m基质流入井筒需要的时间将超过1Ma。
因此，页岩气得以开采利用，必须通过水力压裂在页岩储层里形成具有相当大体积、形态分布复杂、具有一定渗透能力的裂缝网络体系，使页岩气通过这个裂缝网络体系流入到井筒。
页岩气压裂与常规压裂形成的双翼对称的平面张开缝不同，页岩气压裂(或称之为“体积改造”)旨在形成相互交错的复杂的“网络”裂缝体(含张开缝和剪切缝)，增加平面与纵向上的储层改造体积SRV(stimulated reservoir volume)，达到与页岩最大裂缝接触面积，提高初始产量和最终采收率。
页岩气开采原理
页岩气开采原理
页岩气是一种非常重要的天然气资源，它存在于页岩岩石中，
开采页岩气的原理是通过水力压裂和水平钻井技术来释放岩石中的
天然气。
在进行页岩气开采时，需要了解一些基本的原理和技术，
下面将详细介绍页岩气开采的原理。
首先，页岩气开采的原理是利用水力压裂技术。
水力压裂是指
在井下注入高压水和一定比例的添加剂，通过高压水的作用使岩石
发生裂变，从而释放出岩石中的天然气。
这项技术可以有效地提高
页岩气的开采效率，使得原本无法开采的天然气资源得以充分利用。
其次，页岩气开采还需要运用水平钻井技术。
水平钻井是指在
垂直深井的基础上，通过一定的技术手段将钻井方向转为水平方向，使得钻井能够在页岩层内进行水力压裂作业。
这项技术的应用可以
使得页岩气的开采更加高效，同时减少地表对环境的影响。
此外，页岩气开采还需要考虑地层条件和岩石性质。
不同的地
层条件和岩石性质会对页岩气的开采产生影响，因此需要进行详细
的地质勘探和岩石分析，以便确定最佳的开采方案和工艺流程。
最后，页岩气开采的原理还包括对天然气的收集和处理。
在水力压裂和水平钻井技术的作用下，释放出的天然气需要通过管道输送至地面设施进行收集和处理，以便最终投入市场使用。
综上所述，页岩气开采的原理主要包括水力压裂技术、水平钻井技术、地层条件和岩石性质的分析，以及天然气的收集和处理。
这些原理和技术的应用可以有效地提高页岩气的开采效率，为人们提供更多的清洁能源资源。
随着技术的不断进步和完善，相信页岩气开采将会在未来发挥更加重要的作用。
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页岩气在哪里？
• 孔隙中 • 有机质中
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6
产量下降趋势
75 year life？ 50% decline in two weeks
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7
短期产量与长期产量的线性关系
6 to 19 10,000 4000 80 6,500 to 8,700 2.5 FR-water Linear gel Crosslink 100-mesh 40/70 Sand 30/50 Sand
6 to 12 17,000 3500 70 to 90 5,000 to 13,000 1
5 to 37 1,800 1,500 15 to 20 2,800 to 8,000 2.0 to 2.5
SRV (10 ft3)
6
影响产量的因素：水平井长度
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15
水平井逐年增多
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16
影响产量的因素：水平井走向
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碳酸盐
Energy Information Administration, Office of Oil and Gas, Reserves and Production Division, November 2006
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石英
粘土
4
2000
SRV和产量的关系
1000
SPE 119890
0 Northing (ft)
SRV vs. 6-month Average All Wells
4000 3500
-1000
-2000
SRV= Stimulated Area x Net Pay
-3000
6 -M o n th A v e ra g e (M C F D )
页岩气储藏的认知
常规气
密封 储藏
砂岩 石灰岩 和 白云岩 岩溶 和 裂缝 达西
103 100 10 1 .1 .01
//
非常规气
较弱 密封 过压密封
毛细作用 顶部密封
致密气砂岩 (粉砂岩)
含气页岩
超密封~=零渗透率
渗透过10米页岩气藏所需时间 300年 3000年 30万年
毫达西
10-3 10-4
Barnett Shale Completion Roadmap
90 700
1500 10000 1000
80
5000 500
70
排量
600
0 1999 2000 2001 2002 2003 Year 2004 2005 2006 2007 2008
0
60
500
Avg. BPM
40
300
Barnett Marcellus
Haynesville
Barnett Marcellus Haynesville
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12
Barnett页岩的复杂裂缝系统
1500 1000 500
2001 Barnett Shale Vertical (SPE 90051) Observation Well Multi-directional networks Interaction with natural fracs One mile long 1,200 ft wide Killed offset wells
17
影响产量的因素：作业体积
Gallons per foot gross VS 12 month GAS CUM
500000
400000
300000
200000
100000
0 1800 2000 2200 2400 2600 2800
gal/ft gross
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页岩气开发的原理与工艺
王强 哈里伯顿中国
提纲 北美页岩气发展概述 页岩气储层特点介绍 页岩开发工艺简述 压裂完井 环境保护
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2
北美页岩分布
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3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000
-4000 -4000 -3000 -2000 -1000 0 1000 2000 3000 4000 5000
Easting (ft)
y = 0.5569x + 356.11 2 R = 0.5486
–
21
–
–
案例：Barnett Shale
1970 – 5 口井 1981 – 1 口井 (CO2 压裂) 1984 – 11 口井 (交联液，3ppg 砂 ， N2) 1985 – 32 口井 (XL Gel) 1988 – 13 口井 (Denton 郡) 1991 - 第一口水平井 1993 – 42 口井 1995 – 85 口井 (将交联液减到20#，2口水平井) 1997 – 83 口井 (将交联液减到12.5#) 1999 – 211 口井 (包括上 Barnett) 2000 – 375 口井 (测试井密度) 2001 – 717 口井 (200 口二次压裂) 2002 - 941 口井 2003 – 754 口井 2004 - 150 口水平井 2005 - 超过 600口水平井 2006 – 1000口水平井 2007- 1500口水平井 2008 – 超过 5500 口水平井，开始在一个井场上打多口井 截止2009年，共有超过13000 口井 目前的课题：二次压裂，同步压裂，回流水再利用
From Barnett Shale Data
18
影响产量的因素：支撑剂用量
SPE 133874
Production by foot, proppant per foot (Miller et al. 2008)
19
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在北美有页岩气的地方就有哈里伯顿
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20
北美各种页岩压裂总结
SPE 133874
TVD, ft Horizontal length, ft. Number of stages bbl/Stage sk/Stage Rate, bbl/min Avg. psi Avg. lbm/gal Fluid type Barnett
特点：水平最大主应力和最 小主应力差别小，容易形成 复杂网络裂缝系统
趋势
Barnett Shale Completion Roadmap
35000 4500
4000 30000 3500 25000 3000 20000
每段砂量
sks/stage
bbl/stage
2500
15000
2000
每段液量
微达西
10-5 10-6 10-7
纳达西
10-8 10-9 10-10 10-11
渗透率（达西） (1 cP = 9.8692 x 10-9 cm2
5
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-- actually cm3 (atm2 – atm1) / cm sec )
7,450 to 11,010 4,000 to 10,000
ord
8,500 to 14,000 3,000 to 5,000
4 to 6 17,100 3500 70 to 80 3,000 to 5,000 0.57
10 to 18 10,600 3500 70 10,500 to 14,000 2.5 FR-water Linear gel Crosslink 100-mesh 40/70 ISP 40/70 RCP 30/50 ISP
7,000 to 8,000 3,000 to 5,000
Haynesville
10,000 to 13,500 4,000 to 7,600
Marcellus
6,500 to 7,500 4,000 to 5,500
Woodford
7,000 to 13,000 3,000 to 5,000
Bakken
FR-water Linear gel 100-mesh 40/70 Sand 40/70 CRC
Hybrid Crosslink 100-mesh 20/40 Sand 40/70 Sand 20/40 Ceramic
Proppant type
30/50 Sand
–
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砂量在增加 液量在减少 排量先增加，进几年在减少 每段长度摇摆不定
25
30
每段长度
200
20 100 10
0 1999 2000 2001 2002 2003 year 2004 2005 2006 2007 2008
0
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