页岩气完井工艺方式的选择
【摘要】页岩气是一种重要的非常规天然气资源。在我国四川、江汉等油气盆地，页岩气都有分布。生产周期长是页岩气的显著特点。因页岩气藏的储层一般呈低孔、低渗透率的物性特征，需实施储层液压破碎才能开采。我国有加快发展页岩的有利条件，如果措施得当，可以大大缩短我国页岩气开发利用发展过程，尽快实现页岩气规模开发，将有利于缓解我国油气资源短缺的现状。
【关键词】页岩气物性特征措施
1 概述
页岩气是从页岩层中开采出来的天然气，是一种重要的非常规天然气资源。在我国四川、鄂尔多斯、渤海湾、江汉、塔里木等含油气盆地，页岩气都有分布。据估算中国主要盆地和地区页岩气资源量约为26万亿立方米，与美国大致相当，经济价值巨大。生产周期长是页岩气的显著特点。页岩气田开采寿命一般可达30-50年，甚至更长。开采寿命长，意味着可开发利用的价值大，决定了页岩气的发展潜力巨大。
2 页岩气完井工艺方式优选
关于页岩气开发的基本知识和思路 一口页岩气的勘探井一般成本加起来估计8000万至一个亿，一口页岩气井日产约2万方，一年720万方，一方气2元算，一年是1440万元。这样6-8年收回成本，但必须保证这口井的勘探成功率是100%。而目前中国天然气的勘探成功率也就是25%左右，也就是说前期投入3-4个亿年收入1400万，怎么看都是赔本买卖。页岩气勘探开发不是一般民营企业可以承受的。 页岩气(shale gas)这个概念引入中国是比较早的，目前公认的是2003年张金川老师现代地质上发表的《页岩气及其成藏机理》一文。但在当时，页岩气并没有引起业界的重视。 这和当时的油气勘探背景有很大关系，因为当时中国的天然气勘探正处于一个上升阶段，到处有大气田的发现，比如苏里格、克拉2、普光等，从碎屑岩到碳酸盐岩层系都有发现，到处开花，页岩气夹在中间不上不下的，又没有什么大的勘探开发价值，所以在当时很少人注意这种新的勘探领域。只有中国地质大学和国土资源部油气中心还在坚持这个项目的研究。 页岩气在中国大行其道为2009年，这也和当时的油气勘探背景有很大关系。2008年，国内基本上没有大的气田发现了，该找的层系也差不多了，这时候，突然发现居然有新的层系，还
有漏网之鱼—页岩气，而且实事求是地来讲，美国页岩气产量真正上台阶是在2007年之后，因此，这两个要素促使大家开始关注页岩气。但这个时候对于页岩气的研究是乱七八糟的，主要在几个方面： 1．研究人员五花八门，当时研究页岩气的人很杂，不仅仅石油与天然气地质学界，搞煤层气的，搞矿产地质的，搞区调的都在做页岩气方面的研究，导制这个时期的研究处于一种多家来做，但没有一个研究体系； 2．页岩气前景争论较大，对于页岩气的勘探开发前景，业内主要持三种思想，一种乐观认为很有发展前途；一种折中，认为收缩研究为主；一种悲观，没有前途。这三种思想目前来讲，折中的思想开始占多数了； 3．页岩气概念混乱不清，对于页岩气这个词，引入后在使用过程中存在很大的争议，因为页岩就是指具有层理构造的泥岩，如大家享受的油页岩。但页岩气的这个页岩，随着研究的深入，发现在很大程度上并不是，而是粉砂岩或砂岩或页岩内夹的较粗粒的岩层。因此，后来又修订成页岩层系气，但最终大家约定俗成还是用页岩气，但行内人如果使用这个名词，一定要注意它的范围，比原来的页岩宽多了； 4．页岩气研究区域崇山峻岭，页岩气在中国研究的区域主要位于中国的南方，但中国南方这些地区，多是山区地貌，因此
水平井完井方式及其选择 水平井完井方式可采用裸眼完井、割缝衬管、割缝衬管加管外封隔器、下套管注水泥 一、完井方式 1、裸眼完井 裸眼完井费用不高,但局限于致密岩石地层,此外,裸眼井难以进行增产措施,以及沿井段难以控制注入量与产量,早期水平井完井用裸眼完成,但现在已趋步放弃此方法。当今只有在具有天然裂缝的碳酸盐岩油气藏与油气井的泄油半径很小时才使用裸眼完井的方法。 2、割缝衬管完井 该方法就是在水平段下入割缝衬管,主要目的就是防止井眼坍塌。此外,衬管提供一个通道,在水平井中下入各种工具诸如连续油管。有三种类型的衬管可采用: 1)穿孔衬管。衬管已预先预制好。 2)割缝衬管。衬管已预先铣好各种宽度、深度、长度的缝。 3)砾石预充填衬管。割缝衬管要选择孔或缝的尺寸,可以起到有限的防砂作用。在不胶结地层,则采用绕丝割缝筛能有效地防砂,另外在水平井采用砾石充填,也能有效防砂。 割缝衬管完井的主要缺点就是难以进行有效的增产措施,因为衬管与井眼之环形空间就是裸眼,彼此连通,同样,也不能进行进行分采。 3、割缝衬管加管外封隔器 该方法就是将割缝衬管与管外封隔器一起下入水平段,将水平段分隔成若干段,可达到沿井段进行增产措施与生产控制的目的。由于水平井并非绝对水平,一口井一般都有多个弯曲处,这样,有时难以下入衬管带几个封隔器
4、下套管注水泥射孔 该方法只能在中、长曲率半径井中实施。在水平井中采用水泥固井时,自由水成分较直井降低得更多,这就是因为水平井中由于密度关系,自由水在油井顶部即分离,密度较高的水泥就沉在底部,其结果水泥固井的质量不好。为避免这种现象发生,应做一些相应的试验。 注:1、超短曲率水平井:半径1～2ft,造斜角(45°～60°)/ft; 2、短曲率水平井:半径20～40ft,造斜角(2°～5°)/ft; 3、中曲率水平井:半径300～800ft,造斜角(6°～20°)/(100ft); 4、长曲率水平井:半径1000～3000ft,造斜角(2°～6°)/(100ft)。 二、完井方式选择 在选择完井方式时,必须重点考虑以下几个方面的问题: 1、岩石地层 若考虑裸眼完井,重要的就是保证岩石就是致密的,同时钻井过程就是稳定的。经验报告与文献指出,若水平井方向就是沿着水平最小应力钻井,则井筒显示极好的稳定性。 2、钻井方法 短曲率半径仅用裸眼或可能用割缝衬管完井。对于中、长曲率半径水平井,既可用裸眼,又可用裸眼下割缝衬管或水泥固井射孔完井。 3、钻井液 由于水平井钻井的特殊性,钻井液所造成的地层伤害较直井更大,特别就是低渗透层与负压地层。为了减少这种伤害,除了应考虑泥浆的密度与性能外,还应考虑水泥固井射孔完井这种情况,以便通过压裂酸化解除这种伤害。 4、增产措施 若考虑酸化压裂,对水泥固井射孔完井来说,易于控制,可利用桥塞分段酸化;对裸眼井或割缝衬管完井则比较困难,因为沿井段滤失量太大,必要时应利用连续油管减少均匀布酸的困难,利用化学转换剂实现分段酸化(化学转换剂过一段时间后可自行解堵)。 5、生产机理 对凝析气层或气水同产层,完井时应尽量避免水平段的轨迹上下浮动,以免凝析液或水积累在井筒的低部位,难以排出或将天然气气锁在弓形高部位。 6、井下作业及修井 应根据油气层的具体情况,分析今后的气液分布动态,预见今后的井下作业及修井,以确定采用哪种完井方式。 7、水平井报废的技术经济要求 作为完井设计人,必须预先知道水平井报废的具体技术要求与有关特殊规定,以便作出评估。 8、投资风险 使用水泥固井不仅增加了完井费用,延长了作业时间,还必须射孔完井。尽管完井费用的增加似乎还很难判断就是否合算,但如果考虑在过早的水淹与井壁产生坍塌的井中侧钻新的井眼这一问题,则注水泥固井这一做法还就是意义深远的。 与直井相比,水平井必须有一个更加完善的完井计划。完井计划的制订主要受三个因素的制约。 1、对地层的认识 1)均质地层 这类地层常见于重油砂岩。在正常情况下,它们不需要分段隔离,其完井设计相对简单而容易,水平段大多采取全井裸眼完成,依靠连续油管作业或射孔技术来解除井筒附近的伤
２０１９年页岩气行业深度研究报告
目录索引 一、美国页岩油气开发历史与现状 (5) 1.1美国页岩气开发历史 (5) 1.2美国页岩油气开发最新进展 (6) 1.3美国历经三代技术进步，效率已经大幅提升 (7) 二、中美页岩开发对比 (10) 2.1最新储量对比：潜在储量巨大，不断开发不断探明 (10) 2.2最新产量对比：中国产量已经世界第三，对应美国二十年前水平 (10) 2.3发展阶段对比：中国未来也可能复制美国“先气后油”路径 (12) 2.4单井成本对比：中国已经大幅下降，中美成本差距不断缩小 (13) 三、中国页岩气经济性分析 (14) 3.1单井成本 (14) 3.2单井产量 (14) 3.3经济性测算： (15) 四、中国油气装备行业进入新阶段 (17) 4.1能源安全叠加高端装备战略 (17) 4.2国内油气装备发展方向 (18) 4.3新补贴模式出台，更重视增量补贴 (19) 4.4中石油川南发力，投资开始加码 (21) 五、投资建议 (23) 六、风险提示 (23)
图表索引 图1：美国页岩气开发历程 (5) 图2：美国主要页岩油气产区分布 (6) 图3：美国页岩地区石油产量（千桶/天） (6) 图4：美国页岩地区天然气产量（百万立方英尺/天） (6) 图5：美国主要页岩地区石油单钻机采量（千桶/天） (7) 图6：美国主要页岩地区天然气单钻机采量（百万立方英尺/天） (7) 图7：美国页岩气钻完井成本细分（2016年） (8) 图8：美国页岩油气水平段（英尺）发展趋势 (8) 图9：美国页岩油气段数（段）发展趋势 (8) 图10：美国页岩油气成本（万美元）下降趋势 (8) 图11：美国页岩油气钻井周期（天）发展趋势 (8) 图12：美国页岩油气压裂效率（段/天）发展趋势 (9) 图13：美国页岩油气单井可采量（亿立方英尺/天）发展趋势 (9) 图14：联合国统计各国页岩气储量（万亿立方米） (10) 图15：中国自然资源部统计中国页岩气三级储量（万亿立方米） (10) 图16：2018年中国页岩气产量（亿立方米）及在天然气产量中的占比 (11) 图17：2018年美国页岩气产量（亿立方米）及在天然气产量中的占比 (11) 图18：中国历年页岩气产量（亿方） (11) 图19：美国历年页岩气产量（亿方） (11) 图20：中美页岩资源开采阶段及代表产区 (12) 图21：我国主要含页岩油盆地分布图（黄色） (12) 图22：新疆吉木萨尔页岩油开采现场 (12) 图23：中美页岩气平均单井综合成本比较（万元/井） (13) 图24：中美页岩气平均单井钻井费用、压裂费用对比（2018，万元/井） (14) 图25：基于美国Haynesville页岩气井年产量及累积产量预测趋势 (14) 图26：国内页岩气单位产气成本测算（元/立方米） (15) 图27：模拟中国页岩气开采成本回收期 (16) 图28：中国原油进口量（万吨）及进口金额（万美元） (17) 图29：中国天然气进口金额及自给率 (17) 图30：油气开采主要工序及核心装备 (17) 图31：石油钻机的电驱系统正应用于新型电驱压裂装备 (18) 图32：两桶油页岩气产气量，亿方 (21) 图33：中石油川南地区页岩气开采计划 (21) 图34：中国历年页岩气新开发井数量（口） (22) 图35：中石油川南地区页岩气中长期发展规划方案 (22) 表1：中国页岩气历年政策 (20) 表2：国家能源局页岩气开发利用补贴标准 (20) 表3：新补贴政策奖补（扣减）分配系数 (21)
国内外页岩气研究进展 摘要：页岩气是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中,以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气聚集。从某种意义来说,页岩气藏的形成是天然气在源岩中大规模滞留的结果。在目前的经济技术条件下, 页岩气是天然气工业化勘探的重要领域和目标。美国页岩气勘探的巨大成功,极大地鼓舞了在世界范围内的类似页岩层序中寻找天然气资源的勘探热情，已成为全球油气资源勘探开发的新亮点，正在我国油气资源领域孕育着新的重大突破。 关键词：页岩气勘探资源现状 1 国内外页岩气勘探开发概况 据Rogner（1997）估计，全球页岩气资源量为456.24×1012m3，主要分布于北美、中亚、中国、拉美、中东、北非和前苏联，其中约40%将是可采出的，即世界页岩气可采资源量为180×1012m3。按2008年的世界天然气产量计算，仅全球页岩气资源就可以生产60年。 1.1 北美地区 以北美加拿大为例：加拿大页岩气资源分布广、层位多,预测页岩气资源量超过28.3×1012m3,其中加拿大西部不列颠哥伦比亚地区的白垩系、侏罗系、三叠系和泥盆系的页岩气资源量约7.1×1012 m3。目前,已有多家油气生产商在加拿大西部地区进行页岩气开发试验,2007年该区页岩气产量约8.5×108 m3,其中3口水平井日产量较高(9.9×104~14.2×104 m3)。 然而，美国的页岩气主要发现于中-新生代（D-K) 地层中，其页岩气广泛的商业性开采直到1980年实施了非常规燃料免税政策以后，特别是1981年Mitchell 能源公司在得克萨斯州北部Fort Worth盆地Barnett页岩钻探了第一口页岩气井后，再一次引起了人们对页岩气的兴趣。先后继续对页岩气投入了开发，产量如图1-1所示： 2006年，美国页岩气井增至40000余口，页岩气产量达到311×108 m3，占全国天然气总产量的 5.9%，至2007年,美国页岩气产气盆地已有密歇根盆地(Antrim页岩)、阿帕拉契亚盆地(Ohio、Marcellus页岩)、伊利诺伊盆地(New Albany 页岩)、沃斯堡盆地(Barnett页岩)和圣胡安盆地(Lewis页岩)、俄克拉河玛盆地(Woodford页岩)、阿科马盆地(Fayetteville页岩)、威利斯顿盆地(Bakken页岩)等20余个盆地。如图 据预测，世界范围内页岩气资源量为456×1012 m3，相当于煤层气与致密砂岩气资源量的总和，占3种非常规天然气(煤层气、致密砂岩气、页岩气)总资源
水平井完井主要有三种方式：裸眼完井、固井射孔完井和割缝衬管完井。在3种完井方式中，割缝衬管水平井堵水难度最大，因为割缝衬管与岩石壁面之间无隔挡,底水或边水进入井筒有径向流和横向流2种方式，机械封隔方法仅能实现割缝衬管内部空间的封隔，不能实现割缝衬管与岩石壁面之间环形空间的封隔。 国外主要针对割缝衬管水平井进行。早期主要采用化学剂笼统注入法[6-8]。90年代中期环空封隔技术(ACP)的提出为割缝衬管水平井堵水技术提供了新的 思路。 环空封隔(ACP)定位注入技术是借助连续油管(CT)和跨式封隔器(IBP)，在割缝套管与井壁之间的环空放置可形成化学封隔层的可固化液，形成不渗透的高强度段塞，达到隔离环空区域的目的。然后配合管内封隔器，实现堵剂的定向注入(图2)。如果出水部位在水平井段上部或下部，需要1个ACP，如果出水部位在水平井段中部，则需要设置2个ACP。当过量水(气)的产出不是由于断层或裂缝引起时，可考虑采用ACP直接封隔水(气)部位。 4 水平井堵水研究的难点、重点 l)难点水平井堵水具有共性的瓶颈技术难点有3个：一是出水层位判定技术，二是堵水工艺技术，三是堵水剂技术。出水层位判定技术与水平井测井技术密切相关；堵水工艺技术与井下工具、管柱技术、完井方式、堵水剂特性有关；堵水剂技术与化工技术工艺、材料科学有关，是研究比较活跃的技术难点。 2)重点水平井堵水最大的重点是堵水剂，特别是有较强的油、水选择性，合成生产方便，化学性能稳定，适应性强，施工工艺简单的选择性堵水剂的研究
开发。其次，适合油藏、油井特点的选择性堵水工艺研究也是水平井堵水的重点。两个选择性——堵剂的选择性和工艺的选择性研究的突破是水平井堵水技术能工业化应用的关键。
水平井完井方式及其选择
水平井完井方式及其选择 水平井完井方式可采用裸眼完井、割缝衬管、割缝衬管加管外封隔器、下套管注水泥射孔 （1）裸眼 （2）割缝衬管完井 （3）衬管管外分段封隔完井 （4）水泥固井射孔完井 的实际经验。完井方式对于水平井今后能否进行正常生产或者进行多种作业是非常重要的。某种钻井方式只能适应于某种完井方式。 一、完井方式 1、裸眼完井 裸眼完井费用不高，但局限于致密岩石地层，此外，裸眼井难以进行增产措施，以及沿井
段难以控制注入量和产量，早期水平井完井用裸眼完成，但现在已趋步放弃此方法。当今只有在具有天然裂缝的碳酸盐岩油气藏和油气井的泄油半径很小时才使用裸眼完井的方法。 2、割缝衬管完井 该方法是在水平段下入割缝衬管，主要目的是防止井眼坍塌。此外，衬管提供一个通道，在水平井中下入各种工具诸如连续油管。有三种类型的衬管可采用： 1)穿孔衬管。衬管已预先预制好。 2)割缝衬管。衬管已预先铣好各种宽 度、深度、长度的缝。 3)砾石预充填衬管。割缝衬管要选择 孔或缝的尺寸，可以起到有限的防砂作用。 在不胶结地层，则采用绕丝割缝筛能有效 地防砂，另外在水平井采用砾石充填，也 能有效防砂。 割缝衬管完井的主要缺点是难以进行有效的增产措施，因为衬管与井眼之环形空间是裸眼，彼此连通，同样，也不能进行进行分采。 3、割缝衬管加管外封隔器 该方法是将割缝衬管与管外封隔器一起下
入水平段，将水平段分隔成若干段，可达到沿井段进行增产措施和生产控制的目的。由于水平井并非绝对水平，一口井一般都有多个弯曲处，这样，有时难以下入衬管带几个封隔器 4、下套管注水泥射孔 该方法只能在中、长曲率半径井中实施。在水平井中采用水泥固井时，自由水成分较直井降低得更多，这是因为水平井中由于密度关系，自由水在油井顶部即分离，密度较高的水泥就沉在底部，其结果水泥固井的质量不好。为避免这种现象发生，应做一些相应的试验。 注：1、超短曲率水平井：半径1～2ft，造斜角（45°～60°）/ft； 2、短曲率水平井：半径20～40ft，造斜角（2°～5°）/ft； 3、中曲率水平井：半径300～800ft，造斜角（6°～20°）/（100ft）； 4、长曲率水平井：半径1000～3000ft，造斜角（2°～6°）/（100ft）。 二、完井方式选择 在选择完井方式时，必须重点考虑以下几个方面的问题： 1、岩石地层 若考虑裸眼完井，重要的是保证岩石是致密的，同时钻井过程是稳定的。经验报告和文献指出，若水平井方向是沿着水平最小应力钻井，则井筒显示极好的稳定性。 2、钻井方法
完井工程 完井工程定义:完井工程是衔接钻井和采油工程而又相对独立的工程，是从钻开油层开始，到下套管注水泥固井、射孔、下生产管柱、排液，直至投产的系统工程。 完井工程的内容 （1）岩心分析及敏感性分析 根据勘探预探井或评价井所取的岩心，进行系统的岩心分析和敏感性分析，并根据实验分析的结果，提出对钻开油、气层的钻井液，射孔液，增产措施的压裂液、酸液，以及井下作业的压井液等的基本技术要求。 岩心分析及敏感性分析项目如下： 1）岩心分析：常规分析、薄片分析、X射线衍射（XRD）、电镜扫描（SEM）。 2）敏感性分析：水敏、速敏、酸敏、碱敏、盐敏。 （2）钻开油层的钻井液 钻井液的选择，主要是考虑如何防止钻井液的滤液侵入油层而造成油层的损害，同时又考虑到安全钻进的问题，如钻遇高压层、低压层、漏失层、岩盐层、石膏层和裂缝层时的钻井液，根据测井资料、岩心分析、敏感性分析数据和实践经验去选择钻井液类型、配方及外加剂。 （3）完井方式及方法 根据油田地质特点及油田开发方式和井别，按砂岩、碳酸岩盐、火成岩和变质岩等岩性去选择完井方式，完井方式基本分为两大类，即裸眼完井和套管射孔完井。裸眼完井又有不同的方法，如裸眼、割缝衬管、绕丝筛管砾石充填；射孔完井也有不同的方法，如套管射孔、尾管射孔、套管内绕丝筛管砾石充填等方法。 （4）油管及生产套管尺寸的选定 根据节点分析（Nodal Analysis）即压力系统分析，进行油层——井筒——地面管线敏感性分析。油管敏感性则是根据油层压力、产量、产液量、流体的粘度、增产措施和开采方式等方面的综合分析去选定油管的直径，然后根据油管尺寸去选定生产套管尺寸。过去传统的作法是先选定生产套管尺寸，然后再确定油管尺寸。现代完井工程没有沿用过去传统概念和做法，而是建立了用油管尺寸去确定生产套管尺寸的新思路和新方法。 套管系统设计本应包括表层套管、技术套管与生产套管，但这里仅仅论述了生产套管设计，至于表层套管和技术套管，它有专门的设计要求，这应按钻井工程要求进行设计，这里就不涉及了。 （5）生产套管设计 以下述井别、油气层物理性质、地应力及工程措施等方面的资料，作为套管设计基础依据： 1）井别：油井、气井或注蒸汽采油井、注水井、注气井或注汽井。 2）油层压力及油层温度。 3）地下水性质、pH值、矿化度以及对套管的腐蚀程度。 4）天然气中是否含H2S或CO2等腐蚀性气体。 5）油层破裂压力梯度，压裂、酸化增产措施的最高压力。 6）地应力走向、方位及大小。 7）注蒸汽时的压力、温度。 8）盐岩层的蠕动。 9）注水开发后的压力变化及油层间窜通状况。 10）油层出砂情况。 根据选定完井方式，在依据上述因素，选择套管的钢级、强度、壁厚以及连接螺纹类型和螺纹密封脂的类型，以及上扣的扭矩等。若用衬管完成，这要设计悬挂深度及方式。对于注蒸汽井，这要考虑到套管受热时套管螺纹承受的拉力和螺纹的密封性，以及预应力完成。对于定向井、水平井，同样考虑套
ＣＯＮＴＥＭＰＯＲＡＲＹＥＣＯＮＯＭＩＣＳ 创意人才的投入。目前，欧美发达国家高校普遍开设了文化管理学、艺术管理学等相关专业，为本国的文化创意产业发展培养了大量的优秀人才。相比之下，我国的优秀创意人才资源还相对比较稀缺，因此要发展文化创意产业，还需要政府提供相应的引导政策，以国家的力量调配物力、财力促进各行业创意人才的培养，如在高校开设相关专业、调拨资金促其发展、增设各行业的人才培养站点等。 3、营造鼓励创新的政策环境 文化创意产业的源泉在于“创意”，而创意更加强调“个性”，所以难以像高新科技那样由一个企业或单位研发后进行推广。在创意的培育上，国家应在重视人才培养的同时出台积 极的政策措施鼓励社会创新，扶持各企业的独立研发。 4、充分发掘丰厚的中华文化资源 国内外的发展经验告诉我们，文化资源是发展文化创意产业的重要依托。我国在悠久的历史中沉淀了丰富的文化资源，应本着“民族的也是世界的”的思想，从民族文化着手，将文化创意与中国传统文化相结合，打造中国特色的文化创意产业，形成独特的竞争力。 5、明晰产权，完善文化产业体制机制 文化创意产业是一种知识密集型的产业，政府对于知识产权的保护、对文化创意产业的发展具有非常重要的意义。只有当文化创意企业的知识产权明晰并得到有效保护的情况下，企业投入的回报才能得到保障，文化创意企业也才具有开发和创新的动力。因此，我国政府应当采取多种措施，完善我国知识产权保护的法律体系建设。只有产权明晰，才能保证产权拥有者获得应得收益，提高文化生产和文化创意的积极性，并为知识产权的市场化打好基础。 6、加强政府资金扶持力度 当前文化创意产业是一个新兴的产业，发展需要大量的资金投入，但是在产业的发展初期，个人和企业都缺乏动力进行大量投资，此时就需要政府通过资金扶持、税收优惠、出口政策、财政支持等推进文化创意产业发展。政府应设立专项资金，重点扶持具有示范效应和产业拉动作用的重大创意项目，为文化产业提供信用担保资金，降低融资风险，实行税收优惠，促进文化产业的发展。 【参考文献】 [1]亚当·斯密：国民财富的性质和原因的研究（上）[M].商务印书馆，2008. [2]马克思、恩格斯著，中共中央马克思恩格斯列宁斯大林编译局编译：马克思恩格斯文集[M].人民出版社，2009. [3]蔡荣生、王勇：国内外发展文化创意产业的政策研究[J].中国软科学，2009（8）. [4]苏玉娥：我国政府支持文化创意发展的政策选择[J].学术交流，2011（6）. [5]中国统计年鉴（2011）[Z]. [6]中国创意产业研究中心：中国创意产业发展报告[R].2011. （责任编辑：张琼芳） 【摘要】随着页岩气勘探的逐步推进，页岩气开发的诸多环境问题凸显，引发了国际众多领域学者的质疑和讨论，有的国家甚至因环保压力减缓了页岩气的开发进程。我国的页岩气勘探开发正处于起步阶段，应谨慎面对页岩气勘探开发中的环保问题。唯有对其进行科学的分析和评估，探寻出适应我国国情的应对策略，才能推进该资源的有序、健康和快速发展。 【关键词】页岩气开发环境问题研究 页岩气在全球范围内大量开采的同时，环境问题也日益凸显，有的甚至影响到了政府开采的决心。事实上，已有页岩气商业开采的美国、加拿大都存在对页岩气开采过程中环境影响的争议，部分州、地区也因环境问题中止了部分页岩气开发项目。除波兰外，欧洲的大部分地区尚未进行页岩气系统勘探，欧洲对页岩气开发还存在不小的疑问。２０１１年法国成为第一个对页岩气开采说“不”的国家，英国也对页岩气开发持谨慎态度，至今已有许多国际环保组织开展了类似“反对页岩气开采”的活动。 我国业界在该领域的研究尚属起步阶段，针对其中的关键问题，应客观分析现状，充分利用已有研究成果和国外先进经验，以积极的态度应对新型能源时代所带来的环境问题。 一、页岩气开发过程中的主要环境问题 ２０１１年４月，美国康奈尔大学的研究小组公布了一份关于页岩气的研究报告，该报告严厉指出了页岩气开发所带来的包括温室气体排放和破坏水资源等在内的一系列环境问题。不久ＢＢＣ也制作了一期节目，斥责页岩气的清洁程度甚至不如煤炭。同年７月，美国著名杂志《今日物理》刊载ＤａｖｉｄＫｒａｍｅ的题为“页岩气开采面临越来越大的公众反对压力和法规监管挑战”的文章，认为页岩气开采过程的环境问题延误了其在美国东北地区的发展。 页岩气开发过程中面临的主要环境问题有以下几种：一是水力压裂过程中使用压裂液的潜在风险；二是压裂之后的废水处理问题；三是压裂造成的地下水污染问题；四是淡水资源的大量消耗问题；五是温室气体排放问题；六是开采过程中伴生的其他环境问题。 1、水力压裂过程中使用压裂液的潜在风险 水力压裂技术是目前唯一可以开启页岩气矿藏的金钥匙，高压液体注入井下并使岩层裂开，液体中的支撑剂可以保持住裂缝，使其成为油气导向井筒的高速渗透通道。页岩气水力压裂技页岩气开发 ○王楠 （国土资源部油气资源战略研究中心 宏观经济
目前国内外常见的完井方法有：射孔完井、裸眼完井、衬管完井、砾石充填完井等。 1．裸眼完井 所谓裸眼完井是将套管下至油气层顶部或稍进入油气层，然后注水泥固井，待水泥凝固后钻开油气层完井。其优点是： （1）减少油气层污染； （2）油层全部裸露，整个油层段井径都可以开采； （3）一般不需要射孔，减少射孔污染； （4）井眼容易在加深，并可转为衬管完井； （5）后期采用砾石充填可保持高产。 其缺点是： （1）不能克服井壁垮塌和油层出砂对油井生产的影响； （2）不能产层范围内不同压力油、气、水层的相互干扰； （3）无法进行选择性酸化压力； （4）先期裸眼完井在未打开油气层时就固井，对油层情况还不够清楚，打开油气层时遇到特殊情况，会给钻井和生产造成麻烦； （5）后期裸眼完井不能消除泥浆对产层的污染。 裸眼完井法的使用条件是： （1）岩性坚硬致密、井壁稳定的碳酸岩盐岩、砂岩储层； （2）无气顶、无底水、无含水夹层及易跨塌的夹层储层； （3）单一厚储层或压力、岩性均质的多层储层； （4）不需要实施分隔层段及选择性处理的油层。 裸眼完井分为先期裸眼完井和后期裸眼完井两种： （1）先期裸眼完井 先期裸眼完井是指钻至油气层顶部下套管固井，然后钻开油气层。如图1所示。有的厚油层上部有气顶或顶界有水层时，可将套管下过油层顶界，进行裸眼完井，必要时射开其中的含油层，称为复合型裸眼完井。如图2所示。 后期裸眼完井是指直接钻开油气层，然后下套管至油气层顶部注水泥固井。如图3所示。先期裸眼比后期裸完经优越在于： （1）排除了上部地层的干扰，为采用清水或符合产层特点的洗井液打开油气层创造了条件；（2）缩短了洗井液对对产层的侵泡时间，减少油气层污染； （3）钻开产层后，如遇到复杂情况，可将钻柱起到套管内进行处理； （4）消除高压油气层对固井质量带来的影响。 2．射孔完井 射孔完井是将套管下入油气层底部注水泥固井，然后进行射孔将油层与井眼连通起来。 射孔完井的优点是： （1）能有效地封隔和支撑跨塌层； （2）能分隔不同压力和不同特点的油气层，可进行分层测试、分层开采和酸化压裂；（3）可进行无油管或多油管完井；
区块页岩气水平井钻井完井技术 摘要：相对于发达国家，我国区块页岩气勘察起步较晚，仍然处于起步阶段， 勘察技术有待提高。而一些发达国家已经积累了丰富的经验，特别在页岩气水平 井钻井完井技术上，起步较早、技术水平趋于成熟。就此，文章就区块页岩气水 平钻井完井技术展开分析 关键词：区块页岩气水平井；钻井完井；技术分析 笔者以涪陵焦石坝区块为例，该地区地理环境复杂、各向差异显著容易出现 井下安全事故且钻井时间长。经过对该区块页岩气钻井完井技术难点展开适应性 评估，制定可行性方案从而为涪陵焦石坝区块页岩气开发创造条件。 一、页岩气水平井钻井特点分析 水平井和页岩之间的储层和中裂缝相交，基于现有条件下扩大接触面积，完 善页岩气流动状态。由于水平井井眼在最小的主应力位置，可以使井眼基于压裂 条件下与井筒相交从而压裂增产。水平井比直井要求较低，地下延伸性较大，防 止受到地面因素影响。基于费用投资上分析，水平井经济造价多，但是采量较多 有助于经济收入的提升。因为页岩气在钻完井上呈现复杂性、系统性特点，特别 在低空隙度和低渗透上。所以，钻井开采过程中应注意储存保护。泥页岩呈现碎 花膨胀特点，目前当务之急是提高钻井工艺。此外，由于经济投入较多需要注意 垂直井段深度控制。钻井时避免坍塌问题，采取科学的控制方案。这样做的原因 的是：不同区域的页岩气地质和储量不同，在页岩气水平开采过程中应立足于现 实状况、学习发达国家成功经验从而研发适应国内的水平井开采技术。 二、页岩水平井钻井液研究 泥页岩自身有着吸水膨胀性特点，所以容易发生井壁失稳，这也是导致安全 事故的主要原因。由于页岩地层层理和页岩裂缝发育，岩心外层存在细小缝隙， 钻井液流入垮塌页岩层内并通过体表水化反应在泥页岩地层内产生膨胀，引发坍 塌与井壁失稳。所以，在选择页岩气水平钻井液过程中应做好密封工作。伴随着 开采页岩气的快速发展，有关技术并未得到了研发使得实际开采成功率较低。国 内关于开采页岩气研究上缺少充足的资料依据与经验积累，极容易出现钻井液密 度较大，尤其是钻井开采过程中井壁失稳严重。就此，页岩气水平井钻井开采多 利用基础钻井液，直井段开采会利用水基钻井液。开采页岩气钻对水基站井液有 着严格要求，油基钻井液要求有细小的润湿角与页面张力，有助于提高水平井井 壁强度。同时，防止井壁塌陷。 三、页岩气水平井固井技术分析 页岩气水平井固井多利用分段压裂方法提高产量，这对固井胶结性提出了较 高要求。因为页岩气有着水化膨胀特点，作业时间长容易出现井壁失稳。此外， 井眼椭圆度较高使得水平井段下套管难度大。由于页岩气水平井集中选择油基钻 井液，特别是低温浅井时期固井时顶替率较差。页岩气提高产量的方法为射孔与 压裂，使得生成射孔的过程中导致水泥破损。针对这一问题，可以采取以下方法：第一，检查铜井并对井眼质量给予重视。第二，通过套管漂浮固井技术缩减上提 套管拉力与下放阻力，保证施工稳定性。此外，确保套管下放作业有效开展。第三，利用套管抬头下套技术与前置液固币清洁技术，尽可能规避油膜残留影响。 页岩气水平井完井技术分为：裸眼射孔完井、组合式桥塞完井，其中常见的 是套管固井后射孔完井技术与组合式桥塞完井技术。射孔完井技术多利用下套管 固井后，作为生成射孔的目标。
国内部分 2009--上扬子区志留系页岩气成藏条件 王社教等，对四川盆地长芯1井120m处所取岩心开展了70℃的等温吸附实验，该样品为志留系龙马溪组黑色页岩，有机碳含量为5.9，成熟度为3.26%。在70℃等温条件下，随着压力增高，页岩吸附甲烷的能力逐渐增大，在压力达到8.5 MPa时，页岩的甲烷吸附能力达到l m3／t。推测成熟度过高是导致吸附能力较低的主要原因。 2010--四川盆地下志留统龙马溪组页岩气成藏条件及有利地区分析蒲泊伶等，在温度为40 ℃、湿度为1.68% ~ 2 .25%、甲烷浓度为99.999% 的实验条件下进行的等温吸附实验表明，龙马溪组页岩具有较强的吸附气体的能力。龙马溪组页岩的压力系数可达1.4~ 1.89，埋深大致为0~3000m，选定8. 28MPa 作为地层平均压力，在8.28 MPa下页岩的吸附气含量为1.12~ 1.74m3/ t，平均为1.28 m3/ t。将实测数据拟合后发现，页岩中吸附气含量与压力和有机碳含量呈正相关关系。
2010--页岩等温吸附异常初探 方俊华等，对9个下志留统龙马溪组的页岩样进行了等温吸附实验，采用美国Terra-Tek公司的等温吸附解析仪IS-100型，实验前页岩样经平衡水分处理，温度为30℃。将页岩样品破碎到小于6 0-8 0目(0.25 mm )，再进行筛分分析，以确定样品的粒径分布。页岩样的水分含量达到平衡，就分别将80~150g的样品密封在两个不同实验缸内。在压力点早期，以0.01s的间隔收集数据，而在压力点晚期，则以0. 1min的间隔收集，连续进行，至30min内压力变化小于要求值为止。逐渐加压至最终压力。 结果表明，压力在130896~1034kPa时，页岩吸附量达到最大值，随后，随着压力的增加，吸附量逐渐减少，等压力达到一定程度时，吸附量减少到负值，出现所谓的“倒吸附”现象。 倒吸附的原因：1、煤与页岩在粘土矿物含量等方面不同；2、煤与龙马澳黑色页岩中有机组分存在方式不同；3、CH4的超临界赋存。 建议：1、选用新鲜样品粉末进行等温吸附实验；2、确立页岩实验测试的最佳粒度；3、选取新参数作为评价依据。
页岩气吸附特征实验 1 实验区块 国内：上扬子区志留系四川盆地（王社教，2009）；鄂尔多斯盆地上古生界太原组（郭少斌）；四川盆地下志留统龙马溪组（蒲泊伶，2010；方俊华，2010）；湘中地区泥盆-石炭系（罗小平，2012）； 国外：Devonian页岩（Lu，1993）；Geysers地热矿区（Satik，1995）；加拿大英属哥伦比亚省东北的Jurassic和Devonian地层（Ross，2007）；英属哥伦比亚省东北部Gordondale Member页岩和上覆的Porker Chip页岩（Ross，2007）；加拿大英属哥伦比亚省东北部白垩纪早期及同期地层的页岩（Chalmers，2008）；加拿大北英属哥伦比亚省Devonian–Mississippian (D–M)和Jurassic页岩（Ross，2008） 2 实验仪器 吸附解吸： 计算机自动控制高温吸附分析仪（Satik，1995）； 体积法Boyle’s Law气体吸附仪器（Ross，2007）； 高压体积法吸附仪（Chalmers，2008）； 美国TerraTek公司的等温吸附解析仪IS-100型（方俊华，2010） 罐解气测试（（熊伟，2012） 孔渗： Micromeritics Autopore IV 9500 Series来确定泥岩总的开启孔隙体积（Bustin，2007）； 岩样在110℃下，抽真空干燥1小时，除去所有的自由水合吸附水，之后使用压汞法确定孔隙大小（从0.004-206MPa，45个压力台阶）（Bustin，2007）。 Poroperm-200型孔渗仪（熊伟，2012）； TOC： 确定TOC含量的两种方法：1、使用CM5014CO2库仑计测定无机碳含量，Carlo Erba NA1500 CNS分析仪确定总碳含量，TOC含量（wt%）等于总碳含量
完井方法：贯眼完井与衬管完井 贯眼完井法 这种方法是用同一尺寸的钻头钻穿油，气层，然后下油层套管注水泥固井。特点是正对着油，气层部位的套管是带眼的，一般为园孔，也可以做成割缝的孔，在油，气层顶部的套管外面装有水泥伞，水泥伞是一把倒置的用钢片做筋的帆布伞，以阻止环形空间的水泥浆下流堵塞油，气层；注水泥时水泥浆从注水泥短节的孔眼向外返出，注水泥短节下部的套管内装有反向的单流凡尔，防止水泥浆从套管中下沉。固井后，再把水泥塞和倒装的单流凡尔钻掉下入油管完井。 贯眼完井法的优点是：井身结构比较简单，油、气层裸露面积大，能防止油层塌坍。缺点是水泥伞易被压坏，使水泥浆侵入油，气层，在水泥凝固期间油、气层部位的泥浆稠化，给以后的洗井投产带来困难；在生产过程中油，气层出水后不易封堵水层。由寸：这些缺点的限制，所以此法目前使用较少。 衬管完井法 衬管完井法是钻至生产层顶部下套管固井，换小钻头钻开油，气层，然后在油，气层部位下入带割缝眼的衬管。衬管可以直接座于井底，适用于油，气层薄、衬管短的情况。也可以通过衬管顶部的衬管悬挂器把衬管的重量悬挂在油层套管上，并密封套管和衬管之间的环形空间，适用于油，气层厚度大，衬管较长的井。 割缝筛管是在石油套管或油管上用多种方式切割出多条一定规格的纵向或螺旋直排式缝隙。采用特殊超薄切割片和光束切割后而成，其缝宽（0.2— 0.4）mm（根据客户需求而定），缝长可大于20mm （可根据用户需求而定）。缝截面为矩型和梯形两种，缝隙的布置可根据用户要求进行加工。本产品防沙性能好、无堵塞，提高采油质量，多用在水平井、侧钻井和分枝井中。国外同类井完井方式可达90％以上采用石油割缝筛管，是当前特殊采油工艺首选的配套专用管材。 对于一些油、气层较疏松，出砂较严重的油、气井，为了更好的支撑井壁，防止形成砂堵，可在衬管与井壁的环形空间人为的充填—层一定尺寸的砾石，这种方法称为砾石衬管完成法。 砾石衬管完井法需在钻开油，气层后采用偏心钻头扩眼，然后下入衬管，再用洗井掖将砾石送至衬管与井壁的环形空间内，也可以在地面上将砾石放好在预制的砾石衬管(即双层衬管中间预先充填好砾石)内，然后下入并内。 充填的砾石与衬管可起双层阻砂作用，防砂能力强，油，气层裸露面积大，可防正井壁坍塌。砾石衬管完成的缺点是：有夹层水时不宜采用，施工亦较复杂，一般在疏松的砂岩油，气层中采用。 从完井方式上讲： 贯眼完井属于后期完井，即先打开产层再固井； 衬管完井属于先期完井，即先固井后打开产层，再甩衬管。 从套管柱结构上讲： 贯眼完井套管柱结构是：套管+与之等径割缝套管，即套管与割缝套管一体下入； 衬管完井套管柱结构是：套管固井后，再下入小尺寸割缝套管，即套管与割缝套管先后下入。 从后期处理上讲： 贯眼完井的割缝套管不能再取出； 衬管完井的割缝套管可拔出进行扩孔和加深作业。
页岩气行业研究报告 一、页岩气概述： 页岩气是从页岩层中开采出来的天然气，是一种重要的非常规天然气资源。页岩气的形成和富集有着自身独特的特点，往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中。 生烃源岩中一部分烃运移至背斜构造中形成常规天然气，尚未逸散出的烃则以吸附或游离状态留存在暗色泥页岩或高碳泥页岩中形成页岩气。 以吸附、游离和溶解状态赋存于泥页岩中的天然气与常规天然气相比，其气藏的特点是页岩既是源岩，又是储层和封盖层。因此页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点，大部分产气页岩分布范围广、厚度大，且普遍含气，这使得页岩气井能够长期地以稳定的速率产气。 图一：页岩气地质状况 页岩气有机成因来源种类多，即有生物气、未熟一低熟气、热解气，又有原油、沥青裂解气。页岩演化和各个阶段均有可能形成具备商业价值的页岩气藏，但高演化阶段页岩气藏的规模更大。目前发现
的具有商业价值的页岩气藏有机质类型以I-II型为主，页岩中有机质丰度与页岩气产能之间有着良好的线性关系。但是页岩孔隙中的含水量和矿物组成的变化会影响这种线性关系。 图二：页岩气与天然气情况对比 二、世界页岩气发展情况 1、页岩气资源全球分布状况 世界范围内来看，页岩气资源开发潜力巨大。目前全球页岩气资源量约为456万亿m3，约占全球非常规天然气资源量的50%,与常规天然气472万m3的资源量大概相当，主要分布在中国、北美、拉美、中东、北非和独联体等地区。其中,北美地区页岩气资源量达108.7万亿m3,占全球总资源量的23.8%;中国和中亚资源量合计为99.8万m3,占全球总资源量的21.9%。 图三：全球页岩气分布图 根据美国能源信息署（EIA）对全球页岩气资源的初步评估,全球
页岩气国内外研究现状 一、页岩气的定义 关于页岩气的定义，Curtis 认为页岩气可以是储存在天然裂隙和颗粒间孔隙中的游离气，也可以是干酪根和页岩颗粒表面的吸附气或者是干酪根和沥青质中的溶解气。中国地质大学张金川教授给出的定义是：主体位于暗色泥页岩或者高碳泥页岩中，以吸附和游离状态为主要存在方式的地层中的天然气聚集。 二、页岩气资源的地质特征 2.1 多相态存在于致密页岩中 页岩气是以有游离、吸附和溶解状态存在于暗色泥页岩中的天然气，其赋存形式具有多样性，但以游离态和吸附态为主，溶解态仅少量存在。从美国的情况看，游离气在20%~80%之间，吸附气在80%~20%之间，范围很宽，其中部分页岩气含少量溶解气。游离气主要存在于粒间空隙和天然裂隙中，吸附气则存在于基质表面。随着页岩气研究的不断深入，学者们开始认为吸附态页岩气至少占到总储量的一半。天然气在页岩中的生成、吸附与溶解逃离，如图1 所示，当吸附在基质表面的气量达到饱和后，富余的气体会解析进入基质孔隙，然后随着天然气的产出，裂隙内压力降低，基质内气体进入裂隙聚集后流出。 2.2 源岩层系 页岩系统包括富有机质页岩，富有机质页岩与粉砂岩、细砂岩夹层，粉砂岩、细砂岩夹富有机质页岩；页岩气形成于富有机质页岩，储存于富有机质页岩或一套与之密切相关的连续页岩组合中，不同盆地页岩气层组合类型不相同。即页岩气为源岩层系天然气聚集的一种，为天然气生成后，未排出源岩层系，滞留在源岩层系中形成的。源岩层系油气聚集除页岩气外，还包括煤层气、页岩油和油页
岩。 2.3 页岩气为连续型油气聚集 Curtis对页岩气（Shale gas）进行了界定，并认为页岩气在本质上就是连续生成的生物化学成因气、热成因气或两者的混合，它具有普遍的地层饱含气性、隐蔽聚集机理、多种岩性封闭和相对很短的运移距离，它可以在天然裂缝和孔隙中以游离方式存在，在干酪根和粘土颗粒表面上以吸附状态存在，甚至在干酪根和沥青质中以溶解状态存在。即页岩气为连续型气藏（图1）。 2.4 页岩气为源岩层系油气聚集 在页岩气藏中，天然气也存在于夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩，甚至砂岩地层中，为天然气生成之后在源岩层内就近聚集的结果，表现为典型的“原地”成藏模式。从某种意义来说，页岩气藏的形成是天然气在源岩中大规模滞留的结果。 中国页岩气藏与北美地区相比较有以下特殊性：( 1) 海相页岩热演化程度较高(Ro值为2. 5%～5. 0% ) 、构造活动较强，需寻找保存有利的地区，避开露头和断裂破坏区：( 2) 陆相页岩热演化程度较低、分布非均质性较强：( 3) 地面多山地、丘陵等复杂地表，埋藏较深(5000～7000m) 。所以在勘探开发过程要有针对性地采取合理措施开发我国页岩气。张金川等学者认为页岩气成藏模式介于煤层气和根缘气之间，表现为过渡特征，并将我国页岩气资源富集类型分为：南方型、北方型和西北型。
页岩气研究现状与发展趋势 摘要：页岩气作为一种重要的非常规天然气，已成为全球油气资源勘探开发的新热点。本文将从页岩气概况、形成条件、生产现状、技术进展等多方面探讨了页岩气开发的技术可行性和经济性，并提出了页岩气开发在水资源消耗和环境污染等方面存在的问题。 关键词：页岩气；非常常规油气；现状与问题； The current situation and trend of development of shale gas Abstract: Shale gas, as an important unconventional gas, has become a global oil and gas exploration and development of new hot spot.This article will from the shale gas situation, forming conditions, production status, technological progress and other aspects discusses the technical feasibility and economic behavior of shale gas development, and put forward the development of shale gas in water resources consumption and environmental pollution problems. Key words:Shale gas; Very conventional oil and gas; Current situation and problems 随着世界对油气资源需求的持续增长，以及应对气候变化、发展低碳经济的现实需要，全球正在由常规油气向非常规油气转化，特别是非常规天然气(页岩气、煤层气、致密气等)日益受到各国的重视。页岩气为近年来在北美地区广泛勘探开发的天然气新目标，在全球非常规油气勘探开发中异军突起，成为突破最晚、近期发展最快的非常规天然气资源。我国页岩气储量丰富，具有极高的开采价值。 页岩气系指泥岩或页岩在各种地质条件下生成的、已饱和岩石自身各种形式的残留需要、进入了排烃门限但尚未完全排出的以吸附、游离及溶解等多种形式残留于泥页岩内部的天然气资源。页岩气是指以热成熟作用或连续的生物作用为主以及两者相互作用生成的聚集在烃源岩中的天然气，大部分以吸附状态赋存于岩石颗粒和有机质表面，或以游离状态赋存于孔隙和裂缝之中，还有少数为溶解状态。页岩气的形成与分布独具特征，往往分布在盆地内厚度较大、分布较广的有效烃源岩层中，具资源潜力大、开采寿命长的优势[1, 2]。 按成因机制，页岩气为典型的自生自储、大面积连续聚集型的天然气藏。富有机质暗色页岩既是气源岩，又是储层和封盖层。富有机质暗色页岩生成的油气除部分排出、运移至砂岩或碳酸盐岩等渗透性，岩石中形成常规油气藏外，余者大量（高达总生烃量的 50% 以上）在“原地”滞留、富集，以游离气和吸附气为主赋存于纳米级孔隙及微裂缝中。页岩气可生成于有机质演化的各个阶段，形成生物成因气、热成因气、热裂解气、混合成因气等，其化