页岩气勘探开发系列技术

页岩气勘探开发系列技术
目前，我国大规模开发非常规天然气尤其是页岩气的关键技术体系尚未形成，缺乏核心技术和相关标准规范。

页岩气储层
孔隙度一般为4%～5%，渗透率小于10×10-3μm2。

页岩气储层的特点决定其开发所采用的技术与常规天然气开发技术有所
区别。

页岩气井对设备、钻采技术要求都很高，比如，在压裂
技术上，常规油气井的压力等级一般为30MPa，而页岩气井一般在100MPa左右；泥沙堵漏等问题也给施工带来一定难度。

因此必须综合采用先进的勘探、钻井和开发技术，才能实现页岩气的商业开发。

目前，国外石油企业已经积累了比较丰富的
页岩气开采经验，在开采技术方面形成了比较成熟的勘探开发
系列技术，包括三维地震综合采集与处理技术、多分支水平井技术、水平井加多段压裂技术、清水压裂技术和同步压裂技术等。

（1）钻井工程技术
页岩气钻井技术大概经历了直井、单支水平井、多分支水平井、丛式井、丛式水平井钻井的发展过程。

直井是美国2002
年之前页岩气开发的主流钻井方式，其目的是获取页岩气地质、油藏资料，为后续钻井、压裂和采气等做技术准备;继2002年Devon公司在FortWorth盆地Barnett页岩气7口水平井的试钻成功，利用增加储层泄流面积、提高页岩气采收率等方式
使得产气量显著提高，水平井、分支井、丛式井水平井等得以迅速发展，相继成为美国页岩气开发的主要钻井方式。

水平井钻井技术经过近80年发展，目前已相当成熟完善，特别是井下动力钻具、地质导向工具、旋转导向钻井系统、随钻测量系统、控压钻井等新技术出现，使得在页岩气勘探开发领域水平井较直井更具优势:
图2：水平井钻井示意图
水平井成本为直井的1.5～2.5倍，但初始开采速度、控制储量和最终评价可采储量却是直井的3～4倍；
水平井与页岩层中裂缝(主要为垂直裂缝)相交机会大，可明显改善储层流体的流动状况。

统计结果表明，水平段长度为200m或更长时，比直井钻遇裂缝的机会多达几十倍；
在直井收效甚微的地区，水平井开采效果良好。

如在Barnett 页岩气外围开采区内，水平井克服了Barnett组页岩上、下石灰岩层的限制，避免了Ellenburger组白云岩层的水侵，降低了压裂风险，增产效果明显，在外围生产区得到广泛运用；
水平井减少了地面设施，开采延伸范围大，能够避免地面不利条件的干扰。

（2）完井工艺技术
根据以往施工经验，一口页岩气井的投产能否成功，完井工艺是关键。

因为页岩气油藏的孔隙度和渗透率极低，必须采用特殊的固井、完井工艺技术才能完成投产。

页岩气固井水泥浆已发展多种，目前较普遍使用的是泡沫水泥固井技术。

与常规固井水泥浆相比，泡沫水泥浆的优势更加突出:高强度、低密度、低失水量、超稳定性等，优质高效的防窜气特性可解决低压、易漏、长封固段等固井难题，同时泡沫水泥浆侵入井壁深度较浅，可明显缓解固井所造成的储层污染。

数据统计显示，采用泡沫水泥固井工艺比常规固井的产气量平均高30%。

我国从20世纪80年代已开始泡沫水泥固井工艺技术研究，目前该项技术已取得了长足进步，在国内多个油田生产区块取得了实验性应用成功。

经调研统计，页岩气井普遍采用以下三类完井方式：图3：水平井完井示意图。