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六 页 岩气 研 究 和 开 发技 术 图4 B ar n e tt 页 岩 压裂模 式 示 意 图 气 在横 向与 纵 向的 开 采范 围 4 4 . . , 是 目前 美 国页 岩 气 快 速 发展最 关键 的 技 术 , 。 2 重 复压 裂 当页 岩气 井 初 始压裂 因 时 间 关 系失 效或质 量下 降 裂 能重 建 储 层 到 井 眼 的 线 性 流 o r , , 导 致 气 体 产 量 大 幅下 降 时 , , 重 复压 - 恢 复或 增 加 生 产 产 能 , 可使估计最 终采 收 率提 高 8 , 可 采储 量 增 加 3 0 , 。 , 是一 种 低 成 本增 产 方 法 压 裂 后 产 量接 近 能 够甚 至 超 过 初 次 , 压 裂时 期 这是 因 为 重 复压 裂 可 以 发 生 再 取 向 图 5 在原 有 裂 缝 的 基 础 上 ’ “ 一 些 新 的裂 缝 美 国 天 然 气 研 究 所 G R I 研究 证实 〔 〕 重 复压 裂 能 够 以 0 , . 还会 压 开 1 美 元/ m c f f lm c 二 8 2 3 17 m . 3 的 成本增 加 储 量 , 远 低 于 收 购 天 然 气储 量 0 5 4 美元 / . m c f 或发 现 和 开 发 天 然气 储 量 0 7 5 美元 / m c f 的平 均成 本 。 图5 重 复压 裂再取 向 4 4 3 . . 同 步压 裂 B 同 步 压 裂 技 术最早 在 m a 。 t e 页 岩 气井 实施 , 作业者在相 隔 12 5 , 。 一 30 5 m 范 围 内钻 两 , 口 平 行 的 水平 井 同时 进行 压 裂 由 于 页 岩储层 渗 透性 差 , 气体 分子 能 够移 动 的 距 离短 需要 通 过压 裂 获 得 近 距 离 的 高渗 透 率路 径 而 进人 井 眼 中 同步压 裂 采用 的 是 使压 力 液及 支 撑 剂 来增 加 水 力 压 裂 裂 缝 网络 的密 度 及 表 ・ 在 高压 下 从 一 口 井 向另一 口 井运 移 距离 最短 的 方法 4百 7 ・ 中 国煤 层 气 技 术进 展 面积 。 目前 已 发 展 成 三 口 井 。 . , 甚 至 四 口 井 同时压裂 , 采用 该技术 的 页 岩 气井短 期 内增产非 常 明显 4 4 4 . 裂缝 综合 监测 技 术 , 页 岩 气 井压裂 后 地 下 裂缝 极 其复 杂 、 , 需 要有 效 的方 法 来确定 压裂 作 业 效 果 , , 获 取压 裂诱 导 裂缝 导 流能 力 业 效 果 以 及 气 井产 能 , 几何 形 态 、 复杂性及 其方位 等诸 多 信息 。 改 善 页 岩 气 藏 压裂增 产 作 , 并提 高天 然 气 采 收率 利 用地 面 、 井 下 测 斜 仪 与 微 地震 监 测 技 术结 合 的 裂 缝 综 合诊 断技术 , 可 直接 地 测 量 因 , 裂 缝 间 距 超 过裂 缝 长 度 而造 成 的变形 来表 征 所产 生 裂 缝 网 络 评价 压 裂 作 业 效果 方便 现 场应 用 ; 实现 页 。 岩 气藏 管理 的最 佳 化 微地震 事件 的 位置 ; 〔 川 。 该技 术 有 以 下 优 点 、 测 量快 速 、 , 实 时确 定 具 有 噪音 过 滤 能力 a 作 为 目前 美 国最 活 跃 的 页 岩 气 远 景 区 沃 斯 堡 盆 地 B m e t 页 岩 的 开发 充 分 说 明 了 直 s a p a e k e ” 〕能 源 公 司 于 将 微 地震 技 接及 时 的微地 震描述 技术 的重要 性 20 0 5 年 美 国 Che , 。 , 一 确定 裂缝 的 高度 长度 倾 角及 方 位 ; 术 运 用 于 一 口 垂 直监 测 井 上 压裂 的裂 缝 高度 5 5 . , 准 确 地 确定 了 , N e w 盯k E a s t 气田一 口 水 平井 进 行 的 4 。 段 清水 、 长度 、 方 位 角及 其 复 杂性 改 善 了对压 裂 效 果 的 评价 中国 页岩气 开 发 鱼 需 解决 的问题 1 地 质 控 制 条 件评价 , 我 国页 岩气勘探 才 刚 刚起 步 比对 , 尽 管 页 岩 气 成 藏 机理 条 件 可 与美 国 页岩 气 地质 条 件 进行 , 但我 国页 岩气 的 主 要 储层 与 美 国 有 很 大 区 别 80 一 如 四 川 盆 地 的 页 岩 气 层 埋 深 比美 国 一 大 , 美 国 的 页 岩气 层 深 度在 。 26 0 0 m , 四 川 盆 地 的 页 岩 气 层 埋 深 在 20 0 、 35 0 O m 。 因 此需要 建立 适 合于 我 国地 质 条 件且 对 我 国页 岩气 资 源 战略 调 查 和勘 探 开 发 具有 指 导 意 义 的 中 国 页岩 气 地 质理 论 体 系 藏 主 要 受控 于 页 泥 岩厚度 温度 等 因素 、 应 重 点研 究 我 国 页 岩发 育 的 构 造 背 景 面积 、 成 藏 条 件 与机 理 成 矿物 岩 石 成 分 、 、 总 有机 碳 含 量 、 、 有 机质 成熟度 、 、 压力 和 , 页 岩成烃能力 如有 机 质 类 型 及 含量 、 成 熟度 等 、 、 页 岩 聚 烃 能力 如 吸 附 能力 及 影 响 因素 等 5 2 . . 含 气 页 岩 区 域沉 积 环 境 、 储层特 征 页 岩 气 富集 类 型 与 模 式 。 系 统 研究 我 国 页 岩 气 资源 分 布规 律 资源 潜 力 和 评价 方法 参 数体 系 等 , 战 略选 区 作 为 可 商业规 模化 开 采 的页 岩 气 战略选 区是 页 岩 气 勘探 开 发 前 的 基 础 性 。 、 前 瞻性工 . 作 , 除 了地 质控制 因素 的考 虑 一 , 还 应 特别 重视 页岩 气 开 发 可 行性 1 0 . 我 国页 岩 气起 步 阶段 应 1 0 . 首先要 考 虑海 相 厚 层 页 岩 中那 些 总 有 机 碳 含 量 大 于 埋深介 于 2 0 30 0 m 、 R O 介于 ; 一 2 5 之间 、 之间 ; 、 厚度 大 于 3 0 m 的 富 含 有 机质 页 岩发 育 区 ; , 其 次 考虑 海 陆交 互 、 相 富含 有 机质 泥 页岩 与致 密 砂岩 和 煤 层 在层 位 上 的 紧 密 共 生 区 然 气 资 源 多 层 合 采技 术 对 于 湖 相 富 含 有机 质 泥 页 岩 。 但 同 时 要 研 发 不 同类 型 天 岩 石强 度 重 点 考虑 硅 质 成 分 高 大 、 有 利 于 井 眼 稳 定 的层 系 5 3 . 技 术 适 应 性试 验 美 国 页 岩 气 成功 开 发 的 关 键 原 因 之 一 在 于 水 平 井 技 术 、 多 段 压裂 技 术 、 水力 压裂技 。 术 、 微 地震 技术 、 地 震 储 层 预 测技术 、 有效 的 完井 技 术 等 一 系 列 技 术 的成功 应用 还 值 得 进一 步 的现 场 试 验 才 能 得 出结 果 , 。 但这 些 手段 在 中 国是 否 会取得 比较好 的 效果 46 8 , 中国 页 岩 气 的 开 发急需要 研究 出一 套 适 合 中 国地 质条件 以 及 页 岩气 特 点 的开 发 技术 ・ ・ 使分 布广 泛 的 六 页 岩 气 资 源 量 逐 步 转 化 为 经济 和 技 术 可 采 储 量 5 . 页 岩 气 研 究 和 开 发技 术 。 4 对 e n t , Ba m 环保 因素 的考 虑 t 页 岩 开采 地 区 的研 究 表 明 e . , 钻 井 和 压 裂 需 要 大量 的 水 资 源 , , 2 00 0 年在 Ba卜 页 岩 中 开 采 页 岩 气需 8 6 3 x 10 4 耐 的 地 表水 和 地 下 水 , 200 7 0 倍 年这 一 用 量 增 长 了 1 , 多 约 6 0 , 一 0 的水 会 返 回地 面 8 其 中含有 大 量 的 化 学物 质 或 放 射 性 元 素 。 会造成水 污染 因 此 页 岩气 开发 过 程 中对 于环 境 的 保 护也是 需要 重视 的 问 题 6 l 结论 美 国 页 岩气 的 高速 发 展 表 明 , , , 除 了 天然 气 价 格 上 涨 , 、 天 然 气 需 求增 加 以 及 国 家 政 策扶 持等 因 素外 技 术 的 综合 运 用 主 要 得 益 于 以 下开 发 技 术 的进 步 与推广 运 用 , 水平 井钻 井 与分 段压 裂 使 页 岩开 发领 域 在 纵 向 和 横 向上延 伸 能 够改 善 储 层 渗 流 能 力 , 单 井产 量上 了 新 台 阶 ; 重 复压 裂 延 长 页 岩 气井 高产 时 期 ; 裂 缝 监 , 与同步 压裂 通过 调 整 压 裂 方 位 管 理 的最 佳 化 2 。 , 测 技术 能 够 观 测 实 际裂 缝几 何 形 状 有 助 于 掌握 页 岩 气 藏 的 衰竭 动 态 变 化情 况 实 现气 藏 、 目前 中 国 的 页 岩 气 开 发 急 需 要 解 决 以 下 几 个 方 面 的 问 题 地 质 控 制 条 件评 价 、 战略 选 区 技术 适 应 性 试验 、 环 保 因 素的 考 虑 , 从 而 推动 中国 页 岩 气产 业 的 快速 发展 。 参 考 文 献 l 〕张 金 川 【 , 薛会 . , 张德 明 等 te e . 20 3 o . 页 岩 气 及 其 成藏 机理 ia n . 现 代地 质 n a , 7 1 4 o 466 n e si g l e l W ll A n a , o [ 2 〕 Ca l s r ee e n E 5 Ch te di g n s o f th e . e S PE E a s 1 99 4 , c r a m R . iz r a on tio n fD i t n e vo n S ha l e Ga s R , ese v r o ir s U s in g C o , n 司i a te d yL ie a l Mo d e s l p 价 n - i g l M a ee g , C ha l r e s to n W est V i匆 i [C] , . 19 9 4 i g h t 1 9 94 C py r S 祀 ie ty o fp e 的l e u m E i e g n s r , n I , 3 〕陈 波 【 X 旧 上 扬 子 地 区 下 寒 武统 页 岩气资 源 潜 力 兰 正凯 2 , . 中 国 石 油 勘探 , , 3 1 一 巧 一 4 」 张 金川 【 金 之钧 , , 袁明 生 s . 2 X抖 u . 页 岩气 成藏机理 和 分布 . . . 天 然 气工 业 i p , 4 2 7 e 5 1 8 1 st e [5 ] da S h, JC o R eyn o l d M M , B r k a e L H 20 沁 S ha l Co e Ga s l e r , 以l , u et on o te n ti a l n d T a e , h n ie en l Ch a a l l 罗 5 in W e n Ca r n a- p c o r [6 e d e in 罗 f the Ca n r d in a a In , te r n ti o o n l a e 的l P . . . e u m e f n n ee Ca l g 曰。 w in l e b a t r ue [e 〕 Se d im ti e n va d 即u 」Ja u sti n F , Fis h e r D , Un s w 汕 u M 2007 . Na n , t r o , le Ga a l o s F ee o Sha l e Ga s ts J] 【 , 6 4 p 10 [7 〕 B U n eo n ven A M M e B u st n o i R M e r n ee , C i X 2 加8 I m K , 即 a n f Fa l r i 〕 , e o n h t e p 瓜I n o o fGa s Sha l m e s c o r ee d in , f o th e Sp E tio n l R a a , r v C L e一 u o io C e f n m , e ys to n e , C l o r o d a r U SA C」 〔 . . So c ie y O t f p n s e 如l n eu E n i g n ee s r [ 8 〕C i即 ll Pr o , W 呷 in s k i N R at en M a ye t h e f o e e M J et L Z a 8 X e h T e R e la tio h ip B e tw Co er f e ee n Fr a e tu e r e x ty , Co m p l i R o ib it i n , ese v o ir r e p o , t r ie s , n a , d Fr a e Tr r e t D esi , E P 舰 d in g s O f t h S PE A n n u l T e e h n ie a a l n ee n a d E h x D en ve r , C o lo - d a r U SA [C] , . So f pe c ie t y o t l o r . eu m n in g e e、 . 9 〕钱 伯 章 【 朱建芳 , . 20 1 0 es 页 岩 气 开发 的现 状 与 前 景 . 天然 气 技 术 s s o , 4 Ga s 2 R e 1 o 一 3 1 p n [ e T G e 10 〕 比w i s A M n ee H u h g RG , 2 8 X D . P , 耐 u et o n i o t a a , A a ly i n , f sha l e s er s v ir c o r e d e in 罗 O f t e h S PE A n n u l a h n ie a l Co e f n , a d E x h ib it io n n , e n ve r o Col a do r U SA . [C . ] a . S x ie ty o f P e 肋 le u m S tim u l a En o u i e g e s r p 仁 川 as M a ye t h i o fr M J e e r , 助l F o o n E o , w h , 明 〕n s i ki N R , e t l 20 8 a . h W e t 15 o t d e E s Ro c k V n l m , e d e in 邵 o f rh e S p E s ha le P d o r 12 u et o n C o e f n nu n ee , t r W , t r s 介 a x u e . U SA . , [ C 」 So y c it io n f e to P id e s , l e u m i e g n 。 ve o 【 in g s o t hu 〕 r ; JD l a B o hm B K e Com D 2 叉 9 E n v n m e n l a t Co n s t a r io n u f M司 e r O n S ha le Ga s De a , lp e m m n t n p c o r ee d - f the S PE n 介 e hn i a l Co e f n , n ee n d a o E h ib it i x , e N w ol re n a 助 is ia n [C 」 , S 汉 ie ty f o e 吻l P e u E i g n ee s r ・ 4 69 ・
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