頁巖氣壓裂技術發(fā)展的回顧

1、頁巖氣壓裂技術發(fā)展的回顧,2011.1,美國從頁巖里生產(chǎn)天然氣開始于19世紀20年代(1820’s).頁巖氣技術發(fā)展,主要是近十年,使天然氣地質(zhì)儲量(GIP)的采收率由2%提高到現(xiàn)在大多數(shù)頁巖氣井最終采收率(EUR)可到15%到35%,甚至有的到達50%以上(EOG在Barnett頁巖,5口井同時壓裂) 氣井的生命期按50年計算,最大的挑戰(zhàn)是如何保持老井穩(wěn)定生產(chǎn) 和低產(chǎn)條件下的排液生產(chǎn),這里主要將美國近三十年頁巖

2、氣壓裂技術發(fā)展的幾個感興趣的側(cè)面進行簡略介紹 認識基礎 主題技術 必備技術 完井設計 壓裂工藝,認識基礎,1、沒有兩個頁巖是相同 2、頁巖結(jié)構(gòu)是不同的，要求的完井技術和

3、 增產(chǎn)措施不同 3、認識和預測井的性能，要收集和確認關 鍵資料以優(yōu)化完井和增產(chǎn)設計 4、沒有一種類型和規(guī)模的完井／增產(chǎn)設計 能滿足所有的頁巖氣井要求,主體技術,１、滑溜水壓裂（SWF） 　　?。?、水平井代替直井 ３、10~12級以上分級壓裂　　　 ４、同時壓裂

4、或有序（拉練）壓裂,必備技術,1,確認和得到關鍵信息，足夠供選擇、優(yōu)化和置放于完井和增產(chǎn)技術的需要 2,增加裂縫與頁巖的接觸面，從微地震監(jiān)測估算最大接觸面到9km2 3,改進小裂縫的發(fā)展﹑置放和壽命，來不斷提高和穩(wěn)定產(chǎn)量,4,在SWF不能提供足夠支持導流能力的頁巖氣，采用混合壓裂方法置放主體支撐劑 5,增強頁巖氣采氣技術是必要的,重點包括壓裂返排和排水（包括產(chǎn)出水和凝折水）

5、 6,發(fā)展壓裂液回收和處理技術，減少新鮮清水使用量,完井設計,完井設計由于對有效置放多裂縫的能力和增大裂縫復雜性、適應頁巖氣開發(fā)有巨大影響完井對整個頁巖氣生產(chǎn)開發(fā)期都有影響，主要與儲層性質(zhì)，增產(chǎn)目標和生產(chǎn)裝量要求以及環(huán)境的限制都有密切的關系 從直井+單級壓裂――水平井+多級壓裂 從水平段2000ft――水平段3000~4000ft 從600方位射孔――簇式、孔徑10mm,用18個變量來評價頁巖生產(chǎn)商業(yè)氣量的

6、前景,作為完井選擇的原理與基礎頁巖儲層的有效性將取決于克服挑戰(zhàn)形成天然氣產(chǎn)量的費用和技術能力 最重要的生產(chǎn)限制通常是它的經(jīng)濟性,天然裂縫的存在是它的顯著特點 密集的天然裂縫系統(tǒng)可以忽略某些基質(zhì)滲透率的重要性如果天然裂縫可能是張開而且比較穩(wěn)定 生產(chǎn)的天然氣包括游離氣和吸附氣,如果天然裂縫可能是張開而且比較穩(wěn)定 生產(chǎn)的天然氣包括游離氣和吸附氣在頁巖里成熟度提供了第二個有利的條件,即經(jīng)過碳酸鹽的溶解作用和地球化學反應發(fā)展了

7、孔隙,在油頁巖和碳酸鹽巖骨架周圍形成了二次孔隙,套管固井與射孔完成是普遍的完井方式易損害 但可滿足多裂縫壓裂和裂縫起裂的要求采用可溶性水泥和低密度水泥,減少損害,裸眼完成，現(xiàn)在使用封隔器和滑套節(jié)約時間和費用，損害少， 但管徑限制壓級，工具機械復雜性水平段：支持水平段頂端抬升（高）而入端偏低，避免波浪式軌跡,油管： 滿足目標排量16m3/m 砂比120

8、kg/m3~360kg/m3套管: 對液體有要求流速不能超過 23.5m/sec,井的方向　井距和縫距　　原則 1,計算額外壓裂級與額外井數(shù)的平衡值 2,在最靠近新要求的區(qū)域，裂縫延伸可靠性 和穩(wěn)定能力 3,形成的具體頁巖生產(chǎn)工程接近頁巖氣最大 采收率,壓裂工藝,1,如

9、何使每段裂縫起裂 a、如何定位 b、形成復雜裂縫 c、優(yōu)化排量，確定數(shù)量（縫） d、形成所要求的數(shù)量（縫）,2,如何使每段縫延伸 a、優(yōu)化提高排量 b、優(yōu)化與鄰井間距 c、保持三級裂縫張開 d、地質(zhì)風險

10、,壓出邊界,3,壓裂材料和方法的選擇 從1980s,－2009年期間,德州有8000口 Barnett頁巖井滑溜水壓裂獲得具大成功，被認為是主體方法和材料的重大突破 其儲層特點是 a,頁巖具有成千個微裂縫和迭片結(jié)構(gòu) b,大體積的水壓裂液增大了縫接觸面積;水與 巖石

11、不反應 c,砂比低于240~360kg/m3,對塑性頁巖是可 以的 d,測得水的目前視損害對大多數(shù)頁巖氣不是 很突出;含粘土少,其工藝要做到 a,最關心之一，支撐劑能傳遞到難井底遠距難并置放入細小的次生裂縫 b,產(chǎn)生的窄裂縫，其支撐劑傳遞形成了小砂丘，并不隨壓力下降其縫閉合和失去寬度 c,支撐

12、劑在水力壓裂時是垂直覆蓋，這是關鍵之一，形成有效寬﹑高﹑長 ,增大了體積,壓裂儲層體積（SRV） 是根據(jù)裂縫監(jiān)測計算 在Bornett頁巖2005年達到0.57K m2 從圖可以看出，用交聯(lián)壓裂液計算 SR＝430百萬呎２ 而用滑溜水壓裂 SR＝1450百萬呎２,同時也要證明裂縫連通性，一般是用化學

13、示蹤劑在反排液體和鄰近井的監(jiān)測，用以確 認水的連通性,微地震的信息一般是復雜壓裂的很好信息，但這也要增加其它信息源，如示蹤劑反排，生產(chǎn)測井，實際水和氣產(chǎn)量資料，加以確認 圖示是一口直井壓裂，周圍五口井暫時壓井，壓裂后，各井產(chǎn)量都證實高于壓前。,支撐劑 一般在多數(shù)頁巖氣壓裂用不同品質(zhì)的石英砂，許多實例是證明砂子是適應頁巖儲層，特別是100目，對于比較深的頁

14、巖氣要研究采用高強度支撐劑 裂縫密度和天然裂縫張開數(shù)量是主要控制井底附近砂堵的因素，一般加砂砂比（100目）的程序在起始點為20~40kg/m2，壓裂穩(wěn)定后為40 kg/m2，最后為300 kg/m3，若是40／70目則為240 kg/m3.,一般單級的液量為 1300～2400m3/級 一般單級的砂量為 36～140t/級 在頁巖壓裂中液量比砂量的地位重要得多.,

15、同時壓裂與有序壓裂 最有名的同時壓裂是EOG在Barnett頁巖進行的5口井用5套裝備，同時進行壓裂 .五口井的井距為114m，壓前96×104m3/日,壓后產(chǎn)量增加一倍，EUR也達到54％，同時壓裂的要求其井距必須是小于450m，主要是改變應力方向而達到改變壓裂裂縫方向 有序壓裂（稱交替或拉鏈壓裂）是在近井距平行的井進行，一口井壓裂，另一口井觀察但不能排液，再返

16、過來交替進行,重復壓裂 頁巖氣的重復壓裂較之常規(guī)壓裂取得明顯突出的成功 其原因有二： １、原來的壓裂使用凝膠壓裂液，沒有 形成復雜裂縫的延伸 ２、支撐在頁巖里的小裂縫和微裂縫， 可能因裂縫閉合，排液