页岩气钻采技术现状及研究方向.doc

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1、页岩气钻采技术现状及研究方向摘要：页岩气储集层通常呈低孔、低渗透率，开采寿命长，生产周期长，采收率变化较大，且低于常规天然气采收率；页岩气开发具有其特殊的方式。本文根据国外页岩气的开发情况，认为水平井是目前页岩气开发的主要钻井方式，各类先进的压裂技术是页岩气增产的有效方式，据此,提岀国内页岩气开发研究方向和重点技术。关键词：页岩气特点钻井技术压裂技术研究方向页岩气是从页岩层屮开采出来的天然气，主体位于暗色泥页岩或高碳泥页划屮，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，它可以生成于有机成因的各种

2、阶段。近年来页岩气的开采已成为全球油气资源开发的热点。一、页岩气开采特点页岩气产自渗透率极低的沉积岩中，大部分产气页岩分布范围广、厚度大，且普遍含气，使得页岩气井能够长期地稳定产气。一般情况下，页岩气开采具有三个特点：1•生产能力低或无自然生产能力。由于页岩气储集层通常呈低孔、低渗透率。气流阻力比常规天然气大，难以开采，因此所有的井都需要实施储层压裂改造才能开采出来。2.井的寿命和生产周期长。页岩气在泥页岩地层中主要以游离态和吸附态存在。游离气渗流速度快，初期产量较高，但产量下降快；相反，吸附气解析、扩散速度慢，

3、产量相对较低，但属于页岩气稳产期，进入该时期后产量递减速度慢，使得生产周期变长。一般井生产寿命可达30〜50年。3•采收率变化较大。根据埋藏深度、地层压力、有机质含量和吸附气量等，不同页岩气藏的采收率不同。相关数据还表明，页岩气采收率通常低于常规天然气采收率，常规天然气采收率可达60%以上，而页岩气仅为5%〜60%。二、页岩气钻井技术自美国1821年完钻世界上第一口页岩气井九十多年以来[1],2002年以前，直井是美国页岩气开发的主要钻井方式，随着2002年页岩气实验水平井取得成功，水平井已成为页岩气开发的主要钻

4、井方式。页岩气储层钻水平井，可以获得更大的储层泄流面积，更高的天然气产量。根据美国页岩气开发的经验，水平井的H均产气量及最终产气量是垂直井的3〜5倍，产气速率则提高10倍。国外在页岩气水平井钻完井中主要采用的相关技术有[2]:旋转导向技术，它以旋转导向方式钻进，自动、灵活地调整井斜和方位，提高了钻井速度和钻井安全性，适合冃前开发特殊油藏的超深井、高难度定向井、水平井、大位移井、水平分支井等特殊工艺井导向钻井的需要。随钻测井技术，用于水平井精确定位、地层评价，引导中靶地质目标。泡沫固井技术，用于解决低压易漏长封固水

5、平段固井质量。套管开窗侧钻水平井技术,降低增产措施的技术难度。欠平衡钻井时，在裸眼井段，使井筒压力低于地层压力，当钻遇渗透性地层时，地层流体会不断流入井筒并循环到地面加以控制，页岩气用空气作循环介质在暗色页岩中钻进，可依据演化模式预测暗色页岩对扩散相天然气封闭的能力，以指导页岩气藏勘探，提高勘探开发水平。另外，采用欠平衡钻井技术，实施负压钻井，能够避免损害储层。三、页岩气增产技术由于页岩储层孔隙度和渗透率较低，天然气的生产率和采收率也较低，因此页岩气的最终采收率依赖于有效的压裂措施，压裂技术直接影响着页岩气井的经

6、济效益。通过对国外已有的开发实例进行分析研究得知页岩气压裂技术主要有：分段压裂技术、清水压裂技术、重复压裂技术和同步压裂技术，这些先进的技术不断提高着页岩气井的产量。如果能引进并合理利用这些先进技术，将有助于中国页岩气的开发。1・分段压裂技术分段压裂技术主要有可钻式桥塞分段压裂技术、多级滑套封隔器压裂技术和水力喷砂压裂技术。水平井可钻式桥塞分段压裂技术适用于多种套管尺寸，曾在Woodford页岩应用，压裂前无产量，压裂后产气2.83〜5.66X104m3/do多级滑套封隔器分段压裂技术通过井口投球系统操控滑套，依

7、次逐段进行压裂。水力喷砂分段压裂技术不需封隔器和桥塞等隔离工具，可自动封堵，通过施工管柱用水力喷射工具实施分段压裂［3］。2.清水压裂技术清水压裂技术的发展，在Barnett页岩气井压裂获得较大进展。清水压裂是在低渗透油气藏改造中，应用清水作为工作液，靠水力在地层中形成水力裂缝，具有低伤害、低成木、能够深度解堵等优势。清水压裂由四种机理相互作用来提高注水开发效果：①地层岩石中存在的天然裂缝具有非常粗糙的表面，裂缝闭合后仍然保持一定的裂缝缝隙，提供了有利的注入水通道；②与其它压裂技术相比，油水井实施清水压裂作业后，

8、工作液返排率高，减少了工作液残渣对储层造成的二次伤害，提高压裂效果；③压裂过程中，由于脱落的岩石碎屑沉降于裂缝中，起到支撑作用，能保持裂缝张开；④当裂缝周边的岩石在压力超过临界压力后，剪切力使两个裂缝粗糙面产生剪切滑移，停泵后粗糙面使它们不能再滑回到原来的位置，使裂缝渗透率得以保持［4］。2.重复压裂技术当页岩气井初始压裂处理已经无效或现有的支撑剂因时间关系损坏或质量下降