页岩油气勘探开发现状及关键技术探讨

页岩油气勘探开发现状及关键技术探讨

摘要：文章介绍了我国页岩油气的勘探和开发情况，并对目前我国页岩油气

的主要勘探和开发技术进行了总结，对目前我国页岩油气在地质、技术、经济和

环境等方面所面临的风险进行了分析和讨论，提出了有针对性的发展意见。

关键词：页岩油气；勘探开发；关键技术

1页岩油气勘探开发现状

我国对页岩油气的勘探和开发以及与之有关的城市的研究还处在摸索阶段，

但是，我国的页岩油气资源十分丰富，根据最近的调查，我国的可开采资源在

36×1012立方米左右。近年来，随着世界主要石油企业的大力支持，我国已在陆相、海相和湖相等多个页岩区开展了大规模的水平井和多阶段压裂开采，并获得

了较大的成功。

2关键技术探讨

2.1有利目标区优选技术

通过统计分析、关键试验等研究，发现我国页岩油气资源优势明显，核心区

具备4大地质特征，3大开发特色，并具备5大富集、高产的条件。我国的有机

质页岩有3种类型，分别为海相、海陆过渡相及陆相。由于两种沉积方式的差异，使得该地区的基础地质条件有很大的差别。中国古生界海相页岩发育广泛、连续、厚度大、有机质丰度高，但演化程度较高，构造变动较大；中新生界陆相页岩发

育程度较大，主要发育厚层泥岩或砂泥夹层，有机质中丰度较高，热成熟度较低。在此基础上，根据我国的地质特征，在不同的沉积相分区内，制定出有利区域的

优选准则，具有重要的现实意义。

在此基础上，利用 AHP法对目标区多个优选指标进行加权，并利用模糊数学

对目标区进行综合评判，从而实现了对不同区域页岩油气储层有利区的有效预测。在寻找页岩油气富集区的过程中，采用微生物钻探方法，特别是在浅层气藏的勘

探中，取得了较好的效果。目前，我国海陆交互相及陆相、湖泊相优势区的优选

工作还未见报道，而如何将海洋相优势技术创新应用于陆相优势区则是一个重要

问题。通过多种手段的联合应用，可以对有利区的空间分布进行更为精确的预测，从而为进一步开展页岩油气的勘探与产业化开发奠定基础。

2.2水平钻井技术

从页岩油气开发的观点来看，水平井水平段在页岩层中的位置、延伸长度及

延伸方向是影响水平井产量的重要因素。水平井的井位和井位应选择在区城内和

区城内，高热成熟度，裂缝发育较好的区域。在实际开采过程中，应综合考虑地

质条件、钻井费用、经济效益等因素，选择最优水平剖面长度。同时，水平井的

扩展方向也要尽量与最大主应力方向相垂直，这样才有利于后期的储层改造，形

成复杂的缝网。为进一步提高水平井的精度，增加水平井的产量，开发了相应的

技术。利用地质导引技术、旋转式导引系统、三维地震解释技术、随钻录井和测

量技术等，可使水平井在建井时按照最优的轨道进行钻井；欠平衡钻进技术，既

可以有效地保护油藏，又可以加快钻进速率，还可以对泥岩中游离相气的封堵作

用进行预测，从而对泥岩中的石油和天然气进行勘探具有一定的指导作用；采用

有机-无机盐相结合的防膨工艺，以高盐度、高钻井液回收率、强抑制性、低固

相为主要特征，达到了将油藏损害降到最低、维持井眼稳定的目的。上述与水平

井钻进有关的配套技术的研究和应用，将为提升我国页岩油气田的开发水平提供

有力的保证。

2.3体积压裂技术

通过对国内外微震压裂裂隙监测结果和生产井累积产能的比较，证实了储层

改造与储层改造之间存在着一定的正向关系，从而推动了以增加储层接触面积和

增大储层改造储层为目的的新型压裂技术思想的形成。

体积压裂是指通过天然裂隙扩展及脆性岩体的剪切滑动作用，对油藏进行长、宽、高三个方向的三维空间改造，使油藏在主缝和次生缝并存的复杂缝网中产生

的一种新的压裂方法。这一技术可大幅提升页岩油气藏总体渗透性、缩短油气运

移距离、增加缝面与储层基质的接触面，实现页岩油气藏初期及后期开采。要实

现体积压裂，目标层必须满足如下条件：①自然裂隙在地层中发育，而且裂隙的

朝向与最小地应力朝向一致；②脆性矿物的含量很高，一般应在35%以上；③由

于对地层不敏感，所以可以利用低粘度的压裂液来提高油藏的稳定性。多井同时

容积压裂是一种兼具特殊积压和同步压裂优势的新型压裂技术，通过井间应力干涉，形成复杂的缝网，实现多井联接，从而提高多井初期产能和原油采收率，降

低生产成本。分块多组射孔技术、可钻桥塞工具和滑溜多段水压裂技术是体积压

裂领域的技术难点，在我国页岩油气开发中，滑溜多段水压裂技术已经取得了初

步成果。

针对体积压裂所形成的裂缝体系极为复杂的特点，在裂缝起裂机理、裂缝体

系内油气渗透特性、裂缝体系监测技术和裂缝预测模型等方面亟待突破的基础科

学问题。

2.4渗流机理研究

页岩油气在油藏中以吸附和游离的形式赋存。在开发过程中，储层压力降低，将吸附于基质表层的瓦斯解吸转化为自由态瓦斯，并在富集程度差异的影响下，

从基质向裂隙扩散，最后从裂隙向井筒内流动，渗流模式具有多尺度特征。

本项目拟采用 Langmuir等温吸附模型、 BET多分子层模型、吸附势理论、

D-A模型和 QSDFT模型等多种方法对页岩油气解吸吸附过程进行研究，并对其机

理进行深入研究。气体在微孔隙中的运动遵循着扩散规律，并受到孔隙形状、尺寸、连通程度、气体性质和状态等因素的影响，可采用 Lattice Boltzmann方法

和耗散粒子动力学方法等，从细观层面上对其运动规律进行分析，但其运动机制

仍不清楚。鉴于页岩油气藏与脆性煤层气藏的相似之处，前人对其扩散规律和渗

流机制进行了较为深入的研究，本项目创新性地将此项研究成果应用到页岩油气

的扩散过程，对于认识页岩油气的扩散机制和渗流特性具有重要的科学意义。裂

隙流体的渗流过程是页岩油气的真实渗透过程，其基本特征是遵循达西定律。油

藏改造形成了一个复杂的裂隙体系，使得油水从基岩向各个裂隙中以最短距离进

行渗透，极大地降低了所需要的驱替压力，同时也改变了渗透特性。