天然气与石油
NATURAL GAS AND OIL
2012年2月
0前言
页岩层可以作为气体的源岩和储集岩，储层具有连续分布、低孔、特低渗、脆性较高等特性。页岩中的天然气以三种形式存在：岩石孔隙中的游离气、天然裂缝中的游离气和有机质/矿物表面的吸附气［1］。这些不同的储集机理直接影响着页岩气开发的方式、速度和效率。
全球能源研究估计，大型页岩气资源主要分布在北美、拉丁美洲和亚太地区。近期研究表明，美国的页岩气资源约为415000×108~520000×108m3，加拿大约为140000×108~170000×108m3，我国主要盆地和地区的页岩气可采资源量大约为260000×108m3，而对其它地区的资源状况研究非常有限。
美国页岩气开发的经验表明：增产技术尤其是水力压裂技术，对于页岩气的开发是至关重要的，其它重要的技术包括水平井/定向井钻井以及油藏描述技术。
1页岩气完井
巴内特（Barnett）页岩是美国最先获得成功开发的页岩气层，也是当前美国最高产的页岩气田，已成为美国甚至全球其它页岩气田开发的典范。巴内特页岩开发初期采用直井开发，但生产效果并不理想，2000年前后，转向水平井开发，产量得到3~5倍的提升。当前，美国页岩气新井几乎都采用水平井，深度通常在1200~2500m之间，并且采用长曲率半径（10°~ 15°/30m）造斜，便于后期措施改造。通常水平段长度在600~1500m之间，随着水平井作业技术的进步，最新的水平段长度超过了3000m。多数Barnett页岩井水平段端部都比跟部略高（15~45m），这样有利于压裂时返排和产水后产出水流向最低的跟部。
水平井完井方式经历了从套管完井向裸眼完井方式的转变，见图1。早期的水平井通常采用114.3mm （41/2"）或139.7mm（51/2"）套管完井，压裂采用可钻桥塞实现多级压裂。近期国外更倾向于采用裸眼水平井多级压裂方式完井投产，压裂级数也逐渐由5~7级，提高到20级以上。巴内特页岩气藏在水平井开发中曾试用过以下几种完井方式。
1.1套管+不固井+射孔+笼统压裂
巴内特页岩早期典型的完井是在水平段采用不
页岩气水平井完井压裂技术综述
赵杰罗森曼张斌
中国石化江汉油田分公司采油工艺研究院，湖北武汉４３００３５
摘要：
页岩气藏是一种超低渗透非常规储藏，水平井完井和压裂技术是页岩气获得工业性开发的关键。综述了几种页岩气水平井的完井方式，包括笼统压裂完井、限流压裂完井、套管固井多级压裂和
裸眼多级压裂完井，揭示了裸眼井多级压裂具有更优的增产特性，介绍了减阻水压裂相关的液体体
系、支撑剂和施工工艺，指出我国在今后的页岩气开发中应加强水平井裸眼多级压裂技术的研发。
关键词：
水平井；页岩气；完井；减阻水；压裂
文献标识码：A
文章编号：1006-5539（2012）01-0048-04
收稿日期：
2011-10-08
作者简介：
赵杰（1972-），男，河南安阳人，工程师，石油工程学士，主要从事采油（气）工艺的信息调研和科研开发工作。
48
固井的套/衬管，压裂时不采用机械转向，只在水平段套管上射开特定数量的孔，并在施工中采用大排量（25~32m 3/min ），以获得限流效果。部分作业中还采用了封堵球和岩盐，以辅助流体在炮眼间转向。然而，由于流体可在套管和裸眼的环空间自由运动，在水平段任一部位都可能生成裂缝。现场微地震监测也表明，压裂液在套管内有时会发生转向，但裂缝生成和传播是完全随机的，并不一定是在套管射孔位置，在井筒的任一点，各种裂缝事件都可能发生。
1.2套管+固井+射孔+限流压裂
巴内特页岩初次使用固井套管是为了应用限流
压裂，以改善水平井全井段上的裂缝分布。限流技术主要采用高排量和封堵球/岩盐实行转向分流。对这些井的监测同样显示了裂缝传播非常随机，裂缝走向几乎不可预测。早期对上述两种完井方式生产效果进行的对比表明，尽管固井水泥能在套管和地层间起到一定程度的转向作用，但通常裸眼（不固）井产量和采收率都要高于套管固井完井。
1.3套管+固井+多级压裂
这是页岩地层中最常用的一种方式（见图1a ））。
完井时，先对水平井筒内的套管注水泥，然后实施“桥塞+射孔”多级压裂改造，即通过电缆或连续油管坐封桥塞实现套管内的机械封隔，通过固井实现环空的机械转向。随后多次重复这一工艺，在水平段上完成多级压裂改造。当所有小段被处理完后，采用连续油管钻除复合桥塞，使水平井筒从跟部到端部重新连通并投产。尽管这种方式可以实现水平段的分段转向改造，但每一级都要使用连续油管、射孔枪和压裂装备进行作业，生产费用非常高，而且作业效率低、费时。研究表明，采用这种方法获得的产量同样不理想，因
为固井水泥会封堵许多天然裂缝和节理，而这些裂缝和节理对于提高气井产量都非常重要。
1.4裸眼+衬管+多级压裂
2006年，一种新型裸眼井多级压裂（OHMS ）完井
方式在德克萨斯Denton 县运用（见图1b ）），该工艺最
初是在2001年提出的，旨在提高多级压裂的时间效率，降低作业成本，提高系统可靠性和可重复作业能力。裸眼多级压裂系统用水力坐封的套管外封隔器代替水泥固井来隔离各层段，封隔器通常采用弹性元件密封裸眼井筒，生产时不需起出或钻铣，同时利用滑套工具在封隔器间的井筒上形成通道，来代替套管射孔。这些滑套工具可以通过液压打开或通过投入（多
个）特定尺寸的启动球来切换套筒并打开通道。这些球可以在两级之间实现管内封隔，因而无需使用桥塞。裸眼多级压裂系统的主要优点是所有的压裂处理可以一趟管柱连续完成，无需使用桥塞，大大节省了时间和成本。增产作业完成后，可以迅速返排并投产，后期还可以钻除球座，进一步提高产量［2~4］。
国外对比了巴内特页岩固井和裸眼多级压裂完井的长期生产效果。研究表明：尽管在某些套管固井占主流的地区，传统观念仍坚持采用套管井，但巴内特页岩祼眼井的生产效果明显要优于固井生产效果，
Darrell Lohoefer 等人2010年对比了巴内特两口水平
井筒相互平行的邻井，两口井采用不同的完井方式：井A 采用裸眼多级完井（裸眼+滑套+投球压裂）；井B 采用套管固井+桥塞+射孔完井。两口井的完井级数、支撑剂和压裂液量也比较接近；然而，在3年的生产期间，井A 的累积产量几乎是井B 的2.5倍［5］。
最近，Darrell 等人还模拟了6级裸眼和6级套管固井完井的生产衰竭剖面，结果显示，裸眼完井可以更好地实现全水平段的泄油/气［5］，这是因为水平段上的水泥固井阻碍了环空的生产；页岩气储藏通常是天然裂缝和节理发育，裸眼完井恰恰可以大大发挥这些天然裂缝对产量的贡献。
2页岩气水力压裂
页岩属于一种超低渗透率储层，渗透率多在0.001~
0.01mD 之间，因此属于“纳米达西”渗透率地层，所有
储层必须经过压裂才能投产。通常美国页岩气压裂的单井成本在500万美元以上，是水平井钻井成本的2倍。页岩气井多采用大规模水力压裂，通常会加入45~
450t 支撑剂，压裂用液通常在10000m 3以上。2000
年，开始大规模采用清水压裂（又称减阻水压裂），比凝胶液压裂成本更低，而增产效果更佳。
许多经营者
b ）最新：裸眼+滑套+投球+多段压裂图1
页岩气水平井两种多级完井方式
a ）早期：套管+固井+桥塞+多段压裂
油气田开发第30卷第1期
OIL AND GAS FIELD DEVELOPMENT 49
天然气与石油
NATURAL GAS AND OIL
2012年2月
将清水压裂视为页岩气技术发展史上最重要的革命［6］。
2.1压裂液
美国页岩气压裂中主要应用了三种液体体系：液氮直接注入、注氮气泡沫和减阻水。除了成本优势外，减阻水能在高排量下泵入大量水和少量支撑剂，可携带支撑剂进入更深的裂缝网络，从而形成更大的裂缝网络和泄气面积，目前已成为压裂作业的标准做法。
减阻水组成中清水占绝大部分（99.5%），故又被称为清水压裂，见图2。在诸多添加剂中，两种必须添加的药剂为降阻剂和杀菌剂。最常用的降阻剂是部分水解丙烯酰胺。聚丙烯酰胺通常与一种内置转相剂或外加转相剂（可反转乳化液或水化聚合物）用作油外相乳化液，同时能提供一定的粘度和降低摩阻。为了提高减阻效果，工业上的降阻剂产品都具有很高的分子量，例如将聚丙烯酰胺与丙烯酸聚合形成聚合电解质，从而提高其减阻率。由于在压裂的湍流条件下支撑剂传送不需高粘度，因此能以更低的成本生成与交联液或泡沫液一样长的导流裂缝。
2.2支撑剂
对于减阻水压裂液，通常采用小直径（40/70目）支撑剂，对于天然裂缝发育的页岩地层需考虑更小粒径（100目）支撑剂。这是因为在减阻水/清水中支撑剂的传送性能较差，采用小直径会在一定程度上改善悬浮性能，同时也能得到较高的导流能力。生成裂缝中将有很大一部分得不到支撑，但由于页岩岩石脆性破碎、地层滑移和支撑剂的桥堵/嵌入作用，裂缝体系内仍会形成“无限”的导流区，这即是国外学者提出的“无支撑”裂缝导流能力。
在早期减阻水压裂中，一些页岩气井实施不加砂压裂同样获得了很好的生产效果，因此对于压裂时是否必须加支撑剂，目前业界尚存在争议，但更普遍的认识是，加砂能提高地层导流能力，有助于提高增产效果。
2.3压裂工艺
通常页岩气藏都很厚，而且页岩开发中水平段长度逐渐加大，水力压裂施工会在水平段上分多级/段实施，每次泵注针对页岩气储层的一个层段进行，每两段间都进行分隔。另外每一层段的压裂液在泵送时也会分成多个段塞完成，旨在地层内形成更加复杂的裂缝网络［6］。
地面设备试压后，先泵入一种“岩石酸”（通常为HCl），以清洗近井污染；第二步是注入“减阻水”段塞，由于添加了降阻剂，水能以大排量快速地进入地层；之后，开始注入大量的减阻水和低浓度的细砂，其间逐渐提高加砂浓度；加砂即将结束时注入减阻水和粗砂，以保持近井裂缝张开和获得近井高导流能力；最后采用减阻水洗井返排，清除设备和井筒内的砂。洗井后，将井下工具移到另一层段，开始下一级压裂施工。
为了进一步提高作业效率，降低作业成本，国外最近在页岩气开发中提出了“井工厂”的理念，即将井场或平台做为一个联合作业的“工厂”，将钻井、固井、射孔、多级压裂等施工视为流水线作业上的一个个工序，在同一井场完成多口井的钻井、完井和投产。据报导，国外已实现在一个井场上完成了16口水平井、共400多级的压裂完井。这种作业模式不仅极大地提高了设备和车组的利用率，同时还使地下生成的裂缝网络更加复杂，现场应用也表明，生产效果比单井压裂产量高75%~130%［6］。
压裂中还可采用微地震成像和数字模拟器来监测每一级页岩储层内的裂缝特性，观察裂缝的生长轨迹，评价裂缝高度、长度和方位。施工中，作业者尤其要注意裂缝垂向生长，以确保水力裂缝不会穿透页岩储层并延伸至邻近水层。
资料来源：ALL Consulting公司，Fayetteville页岩压裂数据［5］，2008
图2页岩气压裂液组成（体积）
50
3结论
a ）水平井钻完井和压裂技术已成为页岩气开发的
主流技术。页岩气水平井压裂完井应用较多的是固井射孔桥塞压裂和裸眼多级滑套压裂，后者一次可以处理20级以上，提高了作业效率，且长期生产效果更佳。
b ）减阻水压裂能提高页岩储层内裂缝的复杂程度，
降低了成本，提高了增产效果，成为页岩气压裂的首选液体体系。
c ）减阻水压裂中通常采用小直径支撑剂，生成裂
缝中将有很大一部分得不到支撑，但由于页岩的脆性、岩层滑移，以及支撑剂桥堵/嵌入作用，裂缝体系仍会提供较高的“无支撑”裂缝导流能力。
d ）我国页岩气开发目前处于起步阶段，应整合现
有技术力量，加强攻关，着力解决页岩气开发中与裸眼水平井多级压裂技术相关的井下工具、施工液体和施工工艺等关键技术，推动和实现页岩气这种“非常规气”向“常规气”的转变。
参考文献：
［1］李武广，杨胜来，殷丹丹，等.页岩气开发技术与策略综述
［J ］.天然气与石油，2011，29（1）：34-37.
［2］郭建春，赵志红，赵金洲，等.水平井投球分段压裂技术及现
场应用［J ］.石油钻采工艺，2009，31（6）：86-88.［3］杨
富，邹国曙，马得华，等.苏里格气田苏平36-6-23井裸眼完井分段压裂技术［J ］.石油钻采工艺，2010，32（4）：46-
49.
［4］詹鸿运，刘志斌，程智远，等.水平井分段压裂裸眼封隔器的
研究与应用［J ］.石油钻采工艺，2011，33（1）：123-125.［5］Lohoefer Darrell ，Snyder Daniel J ，Seale Rocky.Long -term
Comparison of Production Results From Open Hole and Ce -mented Multi -stage Completions in the Barnett Shale ［C ］.SPE 136196，2010.
［6］Nash M ，Katelyn.Shale Gas Development ［M ］.New York ：Nova
Science Publishers ，2010.69-73.
（上接第43页）
3结论
a ）铝基润滑脂的工艺条件：反应温度110～120℃，
反应时间1.5～2.0h ，同时加料，反应结束后加水置换异丙醇，待异丙醇全部放出后，升温脱水，达到最高炼制温度190～210℃。
b ）在铝基润滑脂制备过程中，应用较高粘度的矿
物油，可以提高润滑脂的粘附性和改善脂的胶体安定性以及机械安定性。对于不同用途的润滑脂根据实际情况慎选基础油。
参考文献：
［1］郭永刚，卢锦华，李来红，等.EP 润滑脂的研制［J ］.天然气
与石油，2009，27（4）：24-27.
［2］朱廷彬，润滑脂技术大全［M ］.北京：中国石化出版社，2005.
596.
［3］郭永刚，廖赟姬，李来红.高温润滑脂的研制［J ］.天然气与
石油，2007，25（1）：39-42.
［4］颜志光.润滑材料与润滑技术［M ］.北京：中国石化出版社，
1997.453-458.
［5］张澄清.润滑脂生产［M ］.北京：烃加工出版社，2003.145.［6］黄文轩.润滑剂添加剂应用指南［M ］.北京：中国石化出版
社，2007.38.
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
油气田开发
第30卷第1期
OIL AND GAS FIELD DEVELOPMENT 51
SELECTED ABSTRACTS
NATURAL GAS AND OIL（BIMONTHLY）
Vol.30No.1Feb.2012
toring technologies used frequently for shale gas wells in other countries at present mainly include conventional near-well-bore fracture-diagnostic technique，microseismic monitoring technique，tiltmeter monitoring technique and distributed a-coustic sensing（DAS）monitoring technique.Analyzed are adaptability and monitoring capability of these fracture moni-toring technologies.Among these technologies，the conventional near-wellbore fracture-diagnostic technique is only used as a complementary method，the microseismic monitoring technique，widely used in shale gas well hydraulic fracturing at present，is the most accurate method.The tiltmeter monitoring technique is also used widely，but it can't be applied for deep wells.The distributed acoustic sensing（DAS）monitoring technique，used initially in field fracture monitoring in 2009，is still in its initial stage.Application of advanced fracture monitoring techniques to shale gas hydraulic fracturing will enhance the effectiveness and economical efficiency of hydraulic fracturing stimulation treatment.
KEYWORDS：Shale gas；Hydraulic fracturing；Fracture monitoring
Review on Completion Fracturing Technology for Horizontal Shale Gas Well
Zhao Jie，Luo Senman，Zhang Bin（SINOPEC Jianghan Oilfield Company Oil Production Technology Research Institute，Wuhan，Hubei，430035，China）NGO，2012，30（1）：48~51
ABSTRACT：Shale gas is an unconventional reservoir with ultra low permeability，horizontal well completion and frac-turing are two key methods for industrial development of shale gas.Summarized are different types of horizontal well com-pletion，including commingled fracturing well completion，limited entry fracturing well completion，cemented casing multi-stage fracturing well completion and open-hole multi-stage fracturing well completion.It is pointed out that open-hole multi-stage fracturing well completion has better stimulation performance.Introduced are relevant slick water fracturing fluids，proppant and operation procedure.It is suggested that research and development on open-hole mul-ti-stage fracturing of horizontal well shall be strengthened in future domestic shale gas development.
KEYWORDS：Shale gas；Horizontal well；Completion well；Slick water；Fracturing
Considerations in Salt Cave Gas Storage Well Completion Design and its Technology Development
Li Guotao，Zhu Guanghai，Zhang Qiang，Song Guihua，Liu Zaitong，Wang Yuxin（PetroChina Dagang Oilfield Com pany Drilling Technology Institute Gas Storage Project Department，Tianjin，300280，China）
Hao Guoyong（PetroChina Bohai Sea Drilling Company Underground Work Branch，Renqiu，Hebei，062552,China）NGO，2012，30（1）：52~54
ABSTRACT：Salt cave gas storage is one of important gas storages in China and has a wide development space espe-cially in the south of China.At present，the first salt cave gas storage in China has been put into operation in Jintan city of Jiangsu province and millions of m3high pressure gas is stored in salt cave dissolved artificially.Gas injection（produc-tion）well is a unique channel through which gas is injected into or produced out from salt cave and its gas tight perfor-mance is one of critical factors for assuring its proper operation.To ensure safety of gas storage，analyzed are actual situ-ations of salt cave gas storage construction in China，introduced are mature concepts in foreign salt cave gas storage de-signs，described in detail is to how to assure gas tight performance of gas injection（production）well during salt cave gas storage well completion，summarized are critical factors needed to be considered in salt cave gas injection（production）well completion design and forecast are new technologies in well completion，which will provide valuable guidance for future salt cave gas injection（production）well completion design in China.
KEYWORDS：Salt cave；Gas storage；Well completion
Application of Gas Seal Testing Technology for Oil Casing to Horizontal Well in Gas Storage
Lin Yong，Chen Junbin（Xi’an Petroleum University，Xi’an，Shaanxi，710065，China）
Xue Wei，Li Zhi，Zhang Shucheng（Changqing Oilfield Company Gas Storage M anagement Office，Yinchuan，Ningxia，750006，China）NGO，2012，30（1）：55~58
ABSTRACT：Underground gas storage has such functions as seasonal gas peak shaving and energy reserves，its well completion casing string bears the alternating pressure for a long time and sealing of the casing string directly affects ser-vice life of entire gas storage.In order to ensure the integrity of the well completion casing string，gas seal testing tech-nology used for the string is introduced for the first time during gas storage construction in Changqing Oilfield.Described are equipment used in the new gas seal screw thread testing technology and its testing principles and applied is the testing technology to conduct test on3SB oil casing in two horizontal injection and production wells of Changqing Oilfield.Test
随着页岩气被视为未来能源的“明星”而大量开采，其对地下水和土壤的影响也受到高度关注。美国一项研究表明，页岩气开发过程中的污水处理问题不容小觑。 杜克大学研究人员2013年10月2日在《环境科学与技术》期刊上报告说，他们对美国宾夕法尼亚州西部一个页岩气污水处理厂排污口附近河水及河底沉淀物进行取样，并把检测结果与该河流上下游的情况进行对比，结果发现，排污口附近河水及河底沉淀物受到高放射性污染，且盐与金属含量严重超标。 检测还发现了高浓度的溴化物、氯化物与硫酸盐。研究人员指出，河水中含有大量溴化物尤其让人担心，因为它可与自来水厂中消毒用的氯及臭氧等发生反应，产生毒性非常强的副产物。 近日，备受争议的页岩气开发再一次成为人们关注的热点，针对页岩气开发，美国地缘政治学家威廉·恩道尔在他的新书《目标中国：华盛顿的“屠龙”战略》中详细分析了世界范围内页岩气开发的情况和页岩气开采技术对环境的危害。 页岩气——环境帮手还是凶手？ 2012年初，中国部分石油公司开始加入美国引导的对页岩气进行开发的浪潮中，开始采用极具争议的方法来开采埋藏于页岩层的天然气。页岩是一种富含黏土的岩石，内含多种矿物质。 2012年6月，中国石油巨头中石化开始在重庆钻取第一口页岩
气井，共计划钻井九口，预计到年底可以生产110亿－180亿立方英尺（约3亿－5亿立方米）天然气——略等于中国一天的天然气消耗量。中国希望到2020年页岩气能满足全国6%的能源需求。 页岩气开采技术由美国发明。中国石油公司邀请美英石油巨头共享开采技术，以满足日益增长的国内能源需求。2012年3月，英荷皇家壳牌集团（Anglo－Dutch Royal Dutch Shell Company）在华与中国石油天然气集团公司（简称中石油）签署首份页岩气生产技术共享协议。埃克森美孚（ExxonMobil）、英国石油公司（BP）、雪佛龙（Chevron）以及法国道达尔（Total）都相继与中国的石油公司签署了页岩气合作协议。 中国中央政府收到美国能源部能源信息管理局（EIA）的地质评估资料，该资料显示中国“可能”拥有全世界最大规模的“技术性可开采”资源，估计约1,275万亿立方英尺（约36万亿立方米）或占世界资源的20%。若评估属实，这将远远超过862万亿立方英尺（约24万亿立方米）的美国页岩气评估储量。美国能源信息管理局的研究表明，除重庆外，最具页岩气开采前景的当属新疆塔里木盆地。值得注意的是，近几年来，高度机密的美国情报工作中有一小部分已逐步通过美国能源部运作，提供虚假情报和进行情报侦察总是相伴相生。美国能源信息管理局是否故意抛出评估报告诱使中国仓促上阵开发页岩气，从而放弃寻求干净、安全的新能源来替代石油与天然气？如果是，那这就不是美国政府第一次通过篡改情报报告来实现政治目的了。
油气井智能开采技术综述与发展趋势 刘宁(长江大学石油工程学院)王英敏(河南油田勘探开发研究院) 摘要 油田数字化是目前油气田发展的新趋势,而智能井技术是实现油田数字化的主要构成部分,是实时油藏管理的关键结构单元,通过安置在油藏平面上的传感器与控制阀,可以对油藏与油井的动态进行实时监测,分析数据,制定决策,改变完井方式,以及对设备的性能进行优化,从而提高油藏采收率,增加油井产量;减少作业中投入的劳动力,更有效地进行油气藏管理。本文叙述了智能井技术的发展历史、原理及特点,并结合实例说明了其技术优势以及国内外智能井的发展趋势。 关键词 数字油田 智能井 系统 传感器 智能完井 DOI:10 3969/j.issn.1002-641X 2010 11 009 1 简介 智能井技术是为了适应现代油藏经营管理和信息技术应用于油气藏开采而发展起来的新技术,通过生产动态的实时监测和实时控制,达到提高油藏采收率和提高油藏经营管理水平的目的[1] 。 自从1997年世界上第一套智能井系统(SCRAM S)在北海首次安装,全球智能井系统的应用迅速加快,其功能和可靠性有了显著的提高。例如,贝克休斯公司1999年推出的液压智能井系统InForce TM 已商业化;2000年下半年将其全电力智能井系统InCharg efM 推向市场;其他的智能井系统有斯伦贝谢公司的油藏监测和控制(RM C)系统、BJ 公司的系列智能井仪器和威德福公司的Simply Intellig ent TM 智能井系统[2]。 目前,各种类型的电力智能井系统、电力-液压智能井系统与光纤-液压智能井系统均已成功应用,这些技术将油藏动态实时监测与实时控制结合在一起,为提高油藏经营管理水平提供了一条崭新的途径。 2 智能井技术原理及特点 智能井这个术语一般指基本过程控制向井下的 转移,是一个实时注采管理网络,是一种利用放置在井下的永久性传感器实时采集井下压力、温度、流量等参数,通过通信线缆将采集的信号传输到地面,利用软件平台对采集的数据进行挖掘、分析和学习,同时结合油藏数值模拟技术和优化技术,形成油藏管理决策信息,并通过控制系统实时反馈到井下对油层进行生产遥控、提高油井产状的生产系统[2]。智能井系统的主要构成和用途,如图1所示 [3] 。 图1 典型智能井系统组成和用途 在油田开发过程中,智能井的主要优点是: 优化产量和储量采收率; 最大限度地降低基建费用(CAPEX)和作业费用(OPEX);!更加有效地管理油藏。 在油田开发过程中,智能井的基本用途: 控制注入井内的注入水或注入气沿井眼分布; 控制或隔断生产井内无用流体从井眼流出;!通过合采加速生产。 智能井的其他用途: 能够有效地管理油藏采油过程,特别是对二次注水或三次EOR 采油项目尤为重要; 智能井还能控制注入水或注入气在井内层间、隔层间和油藏间的分布,从而限制或隔断无用的流出物从井内不同产层产出,因此,作业者能够管理注水或采油过程,使未波及到的储量得以动用;!控制压降,确保井眼的稳定性;不同储层流体组分混合;控制自流;连接井;气举和自动气举;减少干扰或进行遥控等作用[4]。 总之,智能井技术是一种强有力的工具,它有助于处理油田开发中经常遇到的各种地下不确定因素,解决各种挑战性问题。包括:驱动机理对采收 33 刘宁等:油气井智能开采技术综述与发展趋势
页岩气开采压裂技术分析与思考 摘要：目前，社会进步迅速，页岩气存储于致密泥页岩地层中，页岩连续分布、区域广，含有一定量的黏土矿物，塑性强，在高应力载荷下易发生形变，页岩储 层具有低孔低渗等特性，需对页岩储层进行改造才具备商业开发价值。目前涪陵 区块和川东南区块，均已实现页岩气大规模开发，形成一套成熟的页岩气开采工艺，工艺实施需借助现场施工实现，只有严格把控施工质量，确保工艺有效实施，才能够实现对页岩气资源的高效开发。下文对此进行简要的阐述。 关键词：页岩气；开采压裂技术分析；思考 引言 伴随着油田行业的深入发展，如今能源紧缺问题已经成为了社会性现实。页 岩气储层低孔低渗，往往要投入巨大的精力对其进行压裂改造才能够保障产能稳定。水力压裂中压裂液性能带来的影响十分直观与突出。 1页岩气压裂施工质量技术现状 当前，经常使用的技术大多是多级压裂、清水、压裂、水力喷射压裂、重复 压裂与同步压裂等等，页岩气开发过程中所使用的储层改造技术还有氮气泡沫压 裂和大型水力压裂也是国内外目前的主流压裂技术。影响页岩气产量的主要原因 是裂缝的发育程度，如何得到较多的人造裂缝是压裂设计主要应该考虑的。如何 才能得到有效而又经济的压裂成果，在实行水力压裂以前，经常要实行压裂的设计。然而，压裂设计的工作确双有许多，最为主要的核心应属压裂效果的模拟， 经过压裂的模拟才可以预测裂缝发育的宽度及长度，从而知道压裂能否顺利成功。 2页岩气压裂开采中对环境的影响 页岩气压裂在开采的过程当中必定会因为一些噪声及废水废气等开采事故灾 害对环境造成一些污染影响，通常会对水资源进行大量的消耗以及地下水层进行 污染。目前，有些专家和环保人士在对页岩气压裂开采的过程也是提出了很多相 关环境污染的影响问题，同时，岩气压裂在开采过程中确实造成了较为严重的环 境污染。 2.1大量消耗水资源 页岩气压裂的开采使用的水力压裂法是压裂液最为重要的，分别由高压水、 砂以及化学添加剂而组成的。页岩气压裂的开采其用水量也是较大的，一般情况 页岩气压裂开采需消耗四至五百万加化的水资源才能使页岩断裂。 2.2污染地下水层 页岩气压裂开采过程当中，其化学物质有可能会直接通过断裂及裂缝由地下 深处慢慢转向向上移动到地表或者浅层，同时也可能页岩气压裂开采过程中由于 质量问题或者某些操作的不当导致破裂或者空洞。某些石油公司把页岩气压裂使 用过程中的的压裂液中的化学添加剂当成非常重要化学物质，然而，也因为这些 化学物质就可能会造成地下水层的污染。其中的化学物质可能会泄露到地下水层 当中，从而就污染了湖泊及蓄水池等等的地下水资源。当整个开采过程完成以后，其很大部分的压裂液又转回流向了地面，而流回地面的压裂液当中不光只有压裂 液里面某些化学物质，也还有部分地壳中原本就存在的放射性物质以及大量盐之类。当一些有毒污水再流回现场时，转而再流向污水处理厂以及回收再利用，当 遇到雨季来临时，整个过程就造成了严重的地下水层污染。 3页岩气压裂施工工艺 随着页岩气开发力度的不断增大，常规的压裂施工技术已经不能满足大规模
页岩气是一种非常规天然气，它与常规天然气的理化性质完全一样，只不过赋存于渗透率极低的泥页岩之中，开采难度更大，因此被业界归为非常规油气资源。但是随着技术的突破，页岩气开发逐渐进入我们的视野，并以其巨大的资源储量引得各国油气公司纷纷将眼光投向这块未来能源新领域[1]。 在中国开发页岩气资源的前景十分广阔，近年来,我国的油气勘探专家、学者也积极开展了泥页岩气的探索,初步研究表明,我国泥页岩气资源十分丰富,估算资源量为23.5×1012～100×1012,中国的泥页岩气资源主要分布在松辽盆地白垩系、渤海湾盆地及江汉盆地的古近系和新近系、四川盆地中生界、扬子准地台、华南褶皱带和南秦岭褶皱带等,其勘探潜力巨大。泥页岩气的勘探开发将成为未来我国天然气能源新的增长点[2]。 尽管如此我国的页岩气资源的开发却也只是处在勘探阶段，开发技术十分不成熟，为了为我国的页岩气的开发提出建议，做出指导，对开发页岩气所需要的各方面技术进行调研与分析是不可或缺的工作。美国作为开发页岩气的先驱也指出技术进步是推动美国页岩气快速发展的关键[3]。 1988年到2007年Barnett页岩气产量与技术的关系如下[4]： 图1 产量与技术关系 由图中我们可以看出每一次技术的进步都带来了页岩气产量的飞速增长，特别是在重复压裂以及水平井分段压裂技术的引入之后产量的增长更为显著。因此我们进行页岩气调研，不仅可以对我国页岩气开发中的增产作业做出指导，也可以为日后的工程研究提供一些基本的理论知识，推动我国页岩气压裂增产技术的进步。 对于页岩气储层的评价与常规储层应该有所不同，常规储层首先想到的都是储量，孔、渗、饱等储层物性参数，而对于页岩气我们应该首先考虑的则是，该处的页岩是否有能够适应压裂的一些特性。因为不能通过压裂增产的页岩是没有开采价值的。从这个考虑出发，我们跟据美国开发的经验初步拟定了如下的一些特性评价标准： 天然裂缝存在并可以在压后维持一定的导流能力对于页岩气的生产是十分
长宁页岩气田钻井技术难点及对策探讨 谢果1，任虹宇 2 （1.中国石油西南油气田分公司工程技术研究院，四川 广汉 618300； 2.中国石油西南管道德宏输油气分公司，云南 芒市 678400） 摘要：随着时代的进步，科技的发展，人类社会对油气资源需求量越来越大，油气资源成为了人类发展史上最为主要的资源之一。国家经济发展建设离不开油气资源，工业生产、国防建设离不开油气资源。随着油气资源开采力度的加大，世界范围内能源紧缺加剧，这使得页岩气成为油气勘探的新方向。我国页岩气虽然资源丰富，但地质条件较复杂，开发存在难度，气田钻井技术存在难点，如何解决值得研究。本文将针对长宁页岩气田钻井技术难点及对策展开研究和分析。 关键词：钻井技术；页岩气田；技术难点；对策中图分类号：TE242.9 文献标识码：A 作者简介：谢果（1987-），男，大学本科学历，助理工程师，研究方向：钻井技术及固井技术研究。收稿日期： 2016-03-10随着我国经济发展速度的加快，能源消耗问题日益突出，为了缓解国内能源供求矛盾，解决能源供应问题，寻找新能源势在必行。相关调查研究表明，全世界目前拥有6 600万亿立方英尺的可开发页岩气，中国拥有1 275万亿平方英尺可开发页岩气，占全球存储量的五分之一，说明我国完全可以开发页岩气田，缓解能源紧缺压力。但目前我国页岩气田开发刚刚起步，相关技术经验缺乏，尤其在钻井技术方面存在难点，如何进行技术改进值得研究。 1 页岩气田基本特征及其开发情况 页岩气是蕴藏于页岩层可供开采的天然气资源，指赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气，其成分以甲烷为主，主要分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中[1]，属于高效、清洁能源，应用领域非常广泛。当前很多发达国家都在尝试开发页岩气，从而解决常规天然气存储量下降问题。页岩气勘探开发成功率高，相对成本低，生产周期长，具 有较高工业经济价值[2]。 中国页岩气储备量世界第一，但开采难度较大，储层一般呈低孔、低渗透率的物性特征，气流阻力比常规天然气大，所有井都需实施储层压裂改造才能开采出来。目前中国页岩气开发仍处于起步阶段，距离商业化仍有一定距离。 2 长宁页岩气田钻井技术难点 长宁地形地势复杂，属于典型盆地，南北两端小， 中腹较大，地势南高北低，南部为中低山，中北部为丘陵。目的层埋深大于2 300 m ，深层页岩气埋深超过了4 500 m ，页岩气形成机理复杂，所储位置特殊，开发难度大。 （1）地层井壁稳定性差。保障地层井壁稳定性很重要，是保障正常开发的前提条件。影响井壁稳定性的因素多种多样，具有不确定性。长宁页岩地层非均质性及各向异性突出，有层理裂缝特征。因此，在钻井过程中，在外力作用下，页岩地层结构发生改变，超出应力荷载范围，将造成裂缝延伸，诱发质量安全问题，对井壁稳定性造成影响，导致井壁不能满足质量要求[3]。另一方面，长宁页岩地区，矿物成分脆性矿物含量较多，已经达到50%以上，所以脆性好，页岩地层强度低，也会严重影响井壁稳定性，甚至引起井下故障，发生井壁垮塌事故。 （2）井眼轨道复杂。为了保障经济效益的实现，减少井场数量，目前开发中主要采用的是丛式水平井。而这种井与常规水平井相比井眼轨道差距非常大，复杂性较强。丛式水平井是偏移距大的三维井眼轨道。为了实现地下井网全覆盖，所以通常情况下会利用交叉式开发模式，更进一步加大了井眼轨道复杂性。开发过程中长水平段，开发效率高，成本低。但水平井段并不是越长越好，长度增加不仅会诱发垮塌，更会加大钻井难度，提高钻井成本。此外，由于轨道复杂，工具的使用也会存在诸多限制和困难，会严重影响工具面摆放与控制。 3 长宁页岩气田钻井技术难点的对策 (下转47页) 谢果 等·长宁页岩气田钻井技术难点及对策探讨
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/405603803.html, 中国石油压裂酸化业务的发展综述 作者：刘烈明孟军 来源：《中国科技博览》2016年第30期 [摘要]近些年，中国石油压裂酸化发展声势夺人，水平井裸眼分段压裂酸化工具等一批技术利器先后登场。从技术工艺来说，历经直井分层压裂、水平井分段压裂和井组整体压裂，由单纯追求裂缝长度发展到最大限度寻求被压开储层体积。 [关键词]中国石油压裂酸化业务发展 中图分类号：TE357.12 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）30-0262-01 今年，一吨瓜尔胶一度高达每吨2.1万美元，两年前这一价格还仅为1950美元。作为传 统压裂液，瓜尔胶身价倍增的推手正是全球如火如荼的压裂酸化业务。且不说压裂酸化在北美页岩气开发中大显身手，仅从中国石油压裂技术的发展就可窥见一斑。 压裂酸化是一种旨在改善石油在地下流动环境，提高油井产量的储层改造工艺技术，虽应用年头不短，但整体发展速度相对较慢，不仅是工程技术产业链上的一块短板，而且在井下作业业务的庞大队伍中也势单力薄。 然而近些年，中国石油压裂酸化发展声势夺人，水平井裸眼分段压裂酸化工具等一批技术利器先后登场。昔日低调的角色为何成为今日的新秀？ 时势造英雄。随着油气资源劣质化加剧，低渗透油气储量成为新增储量和上产主体，越来越多油气井需要储层改造。压裂酸化技术发展，不仅关系到稳定并提高单井产量“牛鼻子”工程的实施，而且影响着油气藏开发动用程度。 据统计，“十二五”期间，中国石油目标市场压裂酸化工作量需求约13.9万井次，年平均2.8万井次，2015年将比2010年增长30.5%，压裂层（段）数及加砂量将增长40%以上。 1 整合出尖兵 大环境中，压裂酸化正迎来一展身手的美好时代。而在内部，中国石油正努力为其探索最佳的发展环境。 长期以来，集团公司从事压裂酸化作业的油气田企业和钻探企业多达17家。因为市场竞争压力小、力量相对分散，各家发展水平良莠不齐。2008年工程技术重组开始，集团公司对 包括压裂酸化在内的井下业务不断进行整合。
页岩气开采技术 1 综述 页岩气是一种以游离或吸附状态藏身于页岩层或泥岩层中的非常规天然气，是一种非常重要的天然气资源，主要成分是甲烷。页岩气的形成和富集有其自身的特点，往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中。如图1.1所示。页岩气一般存储在页岩局部宏观孔隙体系中、页岩微孔或者吸附在页岩的矿物质和有机质中。页岩孔隙度低而且渗透率极低，可以把页岩理解为不透水的混凝土，这也是页岩气与其他常规天然气矿藏的关键区别。可想而知，页岩气的开采过程极为艰难。根据美国能源情报署（EIA）2010年公布的数据，全球常规天然气探明储量有187.3×1012m3，然而页岩气总量却高达456×1012m3，是常规天然气储量的2.2倍。与常规天然气相比，页岩气具有开采潜力大，开采寿命长和生产周期长等优点，至少可供人类消费360年。从我国来看，中国页岩气探明储量为36×1012m3，居世界首位，在当今世界以化石能源为主要消费能源的背景下，大力发展页岩气开采技术，对我国减少原油和天然气进口，巩固我国国防安全有很重要的意义。我国页岩气主要分布在四川盆地、长江中下游、华北盆地、鄂尔多斯盆地、塔里木盆地以及准噶尔盆地，如图1.2所示。 图1.1页岩气藏地质条件图1.2中国页岩气资源分布页岩气开采是一种广分布、低丰度、易发现、难开采、自生自储连续型非常规低效气藏，气开采过程需要首先从地面钻探到页岩层，再通过开凿水平井穿越页岩层内部，并在水平井内分段进行大型水力加砂压裂，获得大量人工裂缝，还需要在同一地点，钻若干相同的水平井，对地下页岩层进行比较彻底的改造，造成大面积网状裂缝，最后获得规模产量的天然气。因此，水平井技术和水力压裂技术的页岩气成功开采的关键。 2 页岩气水平井技术 1821年，世界上第一口商业性页岩气井在美国诞生，在井深21米处，从8米厚的页岩裂缝中产出了天然气。美国也是页岩气研究开采最先进的国家，也是技术最成熟的国家。国外页岩气开采主要在美国和加拿大（因为加拿大和美国地质条件类似，因此可以承接美国的开采技术），主要得益于水平井技术、完井及压裂技术的成功应用。 2.1 开采技术 早期的页岩气开采主要运用直井技术，直井开采技术简单，开始投入成本低，但是开采
第13卷第2期重庆科技学院学报（自然科学版）2011年4月 收稿日期：2010-11-29 基金项目：国家重大专项（2008ZX05022-005） 作者简介：胡进科（1985-），男，四川合江人，西南石油大学在读硕士研究生，研究方向为页岩气储层保护理论与技术、欠平衡钻 完井。 页岩是一种渗透率极低的沉积岩，通常被认为是油气运移的天然遮挡。在含气油页岩中，天然气产自其中，页岩既是气源岩，又是储层。天然气可以储存在页岩岩石颗粒之间的孔隙空间或裂缝中，也可以吸附在页岩中有机物的表面上。我国页岩气勘探开发起步较晚，尚有待进一步发展完善。美国是世界上勘探开发页岩气最成功的国家。在此我们对国外页岩气勘探开发现状进行分析，以资借鉴。 1资源量概况 从全球范围来看，页岩气拥有巨大的资源量。 据统计，全世界的页岩气资源量约为456.24× 1012m 3，相当于致密砂岩气和煤层气资源量的总 和，具有很大的开发潜力，是一种非常重要的非常规资源[1]。页岩气资源量占3种非常规天然气（煤层气、致密砂岩气、页岩气）总资源量的50%左右，主要分布在北美、中亚和中国、中东和北非、拉丁美洲、前苏联等地区，与常规天然气相当。页岩气的资源潜力甚至还可能明显大于常规天然气。世界各地区非常规天然气分布和资源量情况如表1和图1所示，图1中1tcf=2.8317×1010m 3。 2 勘探开发情况 2.1 勘探 勘探方面主要采用地震勘探技术。高分辨率三 维地震技术有助于准确认识复杂构造、储层非均质 国外页岩气勘探开发综述 胡进科 李 皋1 陈文可2 姚 远3 蒋延娜4 （1.西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，成都610500； 2.中石化江苏油田钻井处泥浆公司，扬州225263； 3.中石化胜利油田钻井泥浆公司，东营257064； 4.中石化西南石油局地质录井公司，绵阳621605) 摘要：美国是世界上勘探开发页岩气最成功的国家，主要采用水平井+水力压裂进行开发。调研表明，页岩气资源 量约占全球非常规天然气资源量的一半。国外页岩气勘探主要采用三维地震和微地震技术优化设计，已形成一套资源评价系统。国外钻井选择直井和水平井两种方式。完井储层改造多采用裸眼、筛管等完井方式，配合大型水力压裂改善页岩的超低渗透率。 关键词：页岩气；钻井；完井；储层改造中图分类号：TE132 文献标识码：A 文章编号：1673-1980（2011）02-0072-04表1 世界各地区非常规天然气资源量分布情况 m 3 地区页岩气 煤层气致密砂岩气合计 北 美 108.7×10 12 85.4×10 12 38.8×1012 232.9×1012拉丁美洲59.9×1012 1.1×101236.6×101297.6×1012中欧+西欧15.5×10127.7×101212.2×101235.4×1012前苏联17.7×1012112.0×101225.5×1012155.2×1012中东+非洲79.9×1012 1.1×101245.5×1012126.5×1012中亚+中国99.8×101234.4×101210.0×1012144.2×1012太平洋地区65.5×101213.3×101220.0×101298.8×1012其他亚太地区8.9×1012 1.1×101221.0×101231.0×1012全世界456.0×1012256.1×1012 209.6×1012 921.7×10 12 图1 页岩气全球资源分布情况
Q/SYCQZ 川庆钻探工程有限公司企业标准 Q/SYCQZ 647.2—2013 页岩气水平井钻井作业技术规范 第2部分：钻井作业 2013-12-22发布2014-01-22实施
目次 前言................................................................................. II 1 范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 钻井工程设计 (1) 4 井眼轨迹控制 (2) 5 防碰作业 (3) 6 水平段安全钻井 (3)
前言 《页岩气水平井钻井作业技术规范》分为五个部分： ——第 1 部分：丛式井组井场布置； ——第 2 部分：钻井作业； ——第 3 部分：油基钻井液； ——第 4 部分：水平段油基钻井液固井； ——第 5 部分：井控。 本部分为第 2 部分。 本标准按 GB/T 1.1-2009《标准化工作导则第 1 部分：标准的结构和编写规则》进行编写和表述。 本标准由川庆钻探工程有限公司提出。 本标准由川庆钻探工程有限公司钻井专业标准化技术委员会归口。 本标准起草单位：川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院、川庆钻探工程有限公司川东钻探公司、川庆钻探工程有限公司川西钻探公司 本标准主要起草人：张德军、赵晗、卓云、叶长文。
页岩气水平井钻井作业技术规范第2部分：钻井作业 1 范围 本标准规定了页岩气丛式井组钻井工程设计、井眼轨迹控制、防碰作业、水平段安全钻井等内容和要求。 本标准适用于川渝地区页岩气井的钻井作业。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 SY／T 1296 密集丛式井上部井段防碰设计与施工技术规范 SY／T 5088-2008 钻井井身质量控制规范 SY／T 5416 定向井测量仪器测量及检验 SY／T 5435-2003 定向井井眼轨迹设计与轨迹计算 SY／T 5547 螺杆钻具使用、维修和管理 SY／T 5619 定向井下部钻具组合设计方法 SY／T 6332-2004 定向井轨迹控制 SY／T 6396 钻井井眼防碰技术要求 Q／SYCQZ 001 钻井技术操作规程 Q／SYCQZ 372-2011 丛式井井眼防碰技术规程 3 钻井工程设计 3.1 井身结构 3.1.1 表层套管应封隔地表漏层和垮塌层，相邻两井表层套管下深错开20 m以上。 3.1.2 水平井技术套管下入位置井斜应不低于60°，若井下出现严重垮塌、钻遇高压油气，可提前下入技术套管。 3.1.3 油层套管尺寸不小于 11 4.3 mm，抗内压强度与增产改造施工压力之比＞1.25。 3.1.4 水平段长度宜控制在800 m ～ 1400 m。 3.2 靶区 3.2.1 靶区半径设计符合SY／T 5088-2008的规定，且满足井眼轨迹控制要求。 3.2.2 水平段井眼方向与地层最小主应力方向的夹角不小于 15°。 3.3 井眼轨道 3.3.1 每口井地下靶心与井口位置连线相互之间不宜空间交叉。
油气井酸化技术综述 曾业名1,刘俊邦2 (1.大庆油田采油七厂地质大队,大庆 163517;2.长庆局采油二处特修公司,庆城 74100) 摘 要 酸化是油井增产的一项重要措施,在油田得到了广泛的应用。本文综述了酸化的发展、历史、酸的处理方法、酸的类型及其化学反应,并结合油田目前常用的酸处理方法,详细介绍了压裂酸化原理及影响压裂酸化效果的主要因素。 关键词 油气井;酸化;增产措施;压裂酸化 1 酸化的发展历史 油气井的增产处理工艺中,酸化很早就开始使用了。诸如水力压裂等其他技术只有几十年的历史,而酸化作为一种油气井增产措施始于上世纪。 1.1 第一次酸化作业 第一次酸处理作业始于1895年,赫曼.佛拉施(Herm an Fr asch),当时俄亥俄州利马市标准石油公司太阳炼油厂的总化学师,采用盐酸进行了酸化作业处理,并获得了这项技术的发明专利。佛拉施的专利采用盐酸与石灰岩反应产生可溶性生成物——二氧化碳及氯化钙,它们可随井中油气排出地层。佛拉施的酸化工艺含有许多现代技术要素。当时一些实验井酸处理后,井泵抽达40天左右。油产量增加了300%,气产量增加了400%。继续采油期间,增产幅度一直保持稳定。此后两三年内,这项新技术得到多次应用,但由于某种原因,后来的三十年中其应用逐渐减少,这方面的历史记载亦无据可考。 1.2 早期的除垢处理 盐酸在油井处理中的另一重要应用是由海湾石油公司的一家分公司——吉普西石油公司在俄克拉荷马州进行的。当时吉普西公司面临的问题是,一些砂岩层油井的油管及设备发生钙质积垢。为了寻求除垢的有效方法,吉普西公司采用盐酸作除垢剂并获得了成功。 1.3 酸化新时代的开端 所谓酸化新时代是以1932年普尔石油公司与道化学公司之间的磋商为起点的。当时普尔公司在密执安拥有石油产权,并制定了该地区的有效开发方案。道公司物理研究实验室的负责人约翰.葛利伯(John Grebe)提出并赞同道公司用酸处理本公司一口井。实验井选定后,1932年2月,在该井中了进行酸化处理,这大概是缓蚀酸在石灰岩层的首次应用。处理前不出油的这口井后来产量达16桶/日。随后对其他井亦做了酸处理。 1.4 酸化作业公司的形成 酸化的技术经济影响迅速扩大,提供酸化服务的公司纷纷成立。道公司于1932年11月19日新成立一个专门经营这项业务的分公司,命名为道威尔公司。随后出现了一批专业公司。 1.5 早期砂岩酸化历史 盐酸与氢氟酸混合液的首次工业性应用是由道威尔公司于1940年着手进行的。当时所研制的这类产品称为土酸,其用途是溶解旋转钻井过程中以滤饼形式出现的钻井泥浆沉积物。第一次现场应用是在海湾沿岸进行的,这次成功使这项技术收到了更广泛的注意及应用。这种处理方法后经改进一直沿用至今。2 酸处理方法 由于酸能够溶解地层矿物及钻井或修井作业时漏入地层的泥浆等外来物质,所以被用于油气井增产措施。溶解上述物质所获得的增产程度取决于许多因素,其中包括选用的酸处理工艺。常用的酸化工艺可粗分为三大类:酸洗、基质酸化及压裂酸化。 2.1 酸洗 酸洗是一种清除井筒中的酸溶性结垢或疏通射孔孔眼的工艺。它是将少量酸定点注入预定井段,在无外力搅拌的情况下与结垢物或地层起作用。另外,也可通过正反循环使酸不断沿井眼或地层壁面流动。以此增大活性酸到井壁面的传递速度,加速溶解过程。 2.2 基质酸化 基质酸化是在低于岩石破裂压力下将酸注入地层孔隙(晶间,孔穴或裂缝)。基质酸化的目的是使酸大体沿径向渗入地层。一般是通过扩大孔隙空间,溶解空间内的颗粒堵塞物,以消除井筒附近地层渗透率降低的不良影响(污染),从而获得增产效果。由于页岩的易碎,或者为了保持天然液流边界以减少或防止水、气采出,而不能冒险进行压裂酸化时,一般最有效的增产措施就是基质酸化。成功的基质酸化作业往往能够在不增大水、气采出量的情况下提高产油量。2.3 压裂酸化 压裂酸化是用酸液作为压裂液实施不加支撑剂的一种工艺。如果处理后高导流的通道仍旧张开,则可达增产目的。通道是由酸对裂缝酸溶性壁面的酸蚀作用而形成的。施工后压力消失、裂缝闭合时,裂缝的溶蚀壁面若不粘合,裂缝便具有很高的导流能力。压裂酸化形成的传导性人工裂缝长度取决于酸反映速度与酸从裂缝到地层滤失速度的综合效果。传导性裂缝的长度是决定增产效果的一个要素。 2.4 其他应用 除上述应用外,酸还具有下列用途: (1)用作压裂前置液,溶解射孔过程中形成的细粉粒,使压裂液能进入所有射孔孔眼。 (2)当乳化液对pH值下降很敏感,或因酸溶性细粉粒促使乳化稳定时,可用作破乳剂。 (3)压裂处理用的酸敏性胶质在施工后尚不破胶时,可用来破胶。 (4)用作水泥挤注前的预洗液。 3 酸的类型及其化学反应 目前常用的酸可分为无机酸,稀释有机酸,粉状有机酸,多组分(或混合)酸或缓速酸等类型。每类酸的常用品种如下: (1)无机酸:盐酸,盐酸-氢氟酸(即土酸) 44内蒙古石油化工 2005年第6期
摘 要 随着我国天然气勘探开发的不断深入，复杂难开采的低品味储量比重不断上升，经济有效开发难度 逐步加大。水平井技术是降低单位产能建设投资、提高开发效益的最有效手段之一，为此统计并分析了水平井在我国5种主要类型气藏开发应用中的经验教训，指出：水平井是经济开发低渗透砂岩气藏的有效方法，地质条件适应性是成功开发的关键；火山岩气藏Ⅰ类储层中的水平井开发是成功的，Ⅱ、Ⅲ类储层表现出一定的不适应性；疏松砂岩气藏水平井开发效果呈现出Ⅰ类好于Ⅱ类、Ⅱ类好于Ⅲ类的特征；准确钻遇有效储集层是水平井开发碳酸盐岩气藏的关键；水平井开发凝析气藏效果较好。同时结合水平井技术的特点和实践经验，总结了该技术在气藏开发中的使用条件，并建议今后应持续开展水平井储层适应性、配套技术研发及经济效益分析工作。 关键词 水平井天然气藏适应性发展建议 综述 我国气藏水平井技术应用综述? 孙玉平1 陆家亮1 巩玉政2 霍瑶1 杨广良3 （1.中国石油勘探开发研究院廊坊分院，河北廊坊065007；2.中国石油塔里木油田公司开发事业部桑吉作业区，新疆 库尔勒841000； 3.中国石油大学胜利学院石油工程系，山东 东营257097） 收稿日期：2010－10－22修订日期：2011－01－24 ?基金项目：中国石油科技部2008B-1101《特殊天然气藏开发技术应用基础研究》。作者简介：孙玉平（1983－），硕士，从事天然气开发战略规划方案及基本方法研究。E-mail:sunyuping01@https://www.doczj.com/doc/405603803.html, 网络出版时间：2011-02-17网址：https://www.doczj.com/doc/405603803.html,/kcms/detail/51.1736.TE.20110217.1420.003.html 中图分类号：TE243.2 文献标识码：B 文章编号：2095-1132（2011）01-0024-04 Vol.5，No.1 Feb.2011 doi ：10.3969／j.issn.2095－1132.2011.01.006 2011年第5卷·第1期 0引言 国外水平井技术于1928年提出[1]，20世纪40～ 70年代，美国和前苏联等国钻了一批试验水平井，由于缺乏经验，应用效果并不好，并一度认为水平井没有经济效益[2]；20世纪70年代末80年代初，此项技术在全世界范围内得到广泛重视，并由此形成了一个研究和应用水平井技术的高潮[3-5]，水平井技术逐渐成为提高油气田单井产量及开发效益最有效的技术手段。截至2007年底，世界各种水平井总数超过4.5万口，分布在60多个国家和地区[6]。目前水平井已广泛应用于薄层、低渗透及稠油油藏和气藏等的开发中[7-9]，尤其是近年在页岩气藏开发中的成功应用为世界开发页岩气等非常规资源开辟了新的道路[10]。 我国是世界上第三个能钻水平井的国家，1965年在四川盆地钻成国内第一口水平井——磨3井[11]，此技术应用于塔里木、胜利等油田开发中取得了较好的效果[12-13]。受制于我国天然气气藏类型复杂及水平井技术不完善等因素，继第一口水平井之后的近40年 里，气藏水平井的开发应用几乎处于停滞状态，规模应用更是近几年才开始。因此，及时跟踪该项技术的应用动态，总结应用中的经验教训十分必要。 1水平井开发油气藏的优势 水平井，有文献定义为“井斜角大于或等于86° 并保持这种井斜角钻进一定井段后完钻的定向井”[14]，也有定义成“在钻到目的层位时，井段斜度超过85°，水平距离超过目的层厚度10倍的井”[15]，还有定义为“最大井斜角保持在90°左右，并在目的层中维持一定长度的水平井段的特殊井”[16]。上述定义虽然略有不同，但都明确了水平井必须具备的两层含义：较大的倾斜角和较长的水平段。 水平井技术之所以能够在国内外得到广泛应用，主要得益于它较好的投入产出比。目前，国外水平井钻井成本已降至直井的1.2～2倍，而产量则是直井的4～8倍[17-19]。水平井技术作为一项有潜力的新技术，主要有以下优势[1,20-23]：①恢复老井产能。在停产老井中侧钻水平井较钻调整井或加密井更节约费用，能以较少的投入获得更高的采收率。 /Natural Gas Technology and Economy 天然气技术与经济 Natural Gas Technology and Economy 24
页岩气开采压裂技术 摘要：我国页岩气资源丰富但由于页岩地层渗透率很低,页岩气井完井后需要经过储层改造才能获得理想的产量,而水力压裂是页岩气开发的核心技术之一。在研究水力压裂技术开发页岩气原理的基础上,剖析了国外的应用实例,分析了各种水力压裂技术( 多级压裂、清水压裂、水力喷射压裂、重复压裂以及同步压裂技术)的特点和适用性, 探讨了天然裂缝系统和压裂液配制在水力压裂中的作用。 关键词：水力压裂页岩气开采压裂液 0 前言 自1947年美国进行第1次水力压裂以来,经过50多年的发展,水力压裂技术从理论研究到现场实践都取得了惊人的发展。如裂缝扩展模型从二维发展到拟三维和全三维; 压裂井动态预测模型从电模拟图版和稳态流模型发展到三维三相不稳态模型,且可考虑裂缝导流能力随缝长和时间的变化、裂缝中的相渗曲线和非达西流效应及储层的应力敏感性等因素的影响; 压裂液从原油和清水发展到低、中、高温系列齐全的优质、低伤害、具有延迟交联作用的胍胶有机硼和清洁压裂液体系;支撑剂从天然石英砂发展到中、高强度人造陶粒,并且加砂方式从人工加砂发展到混砂车连续加砂;压裂设备从小功率水泥车发展到1000型压裂车和2000 型压裂车;单井压裂施工从小规模、低砂液比发展到超大型、高砂液比压裂作业;压裂应用的领域从特定的低渗油气藏发展到特低渗和中高渗油气藏(有时还有防砂压裂)并举。同时, 从开发井压裂拓宽到探井压裂,使压裂技术不但成为油气藏的增产增注手段,如今也成为评价认识储层的重要方法。 1 国内外现状 水力压裂技术自1947年在美国堪萨斯州试验成功至今近半个世纪了,作为油井的主要增产措施正日益受到世界各国石油工作者的重视和关注,其发展过程大致可分以下几个阶段: 60 年代中期以前, 以研究适应浅层的水平裂缝为主这一时期我国主要以油井解堵为目的开展了小型压裂试验。 60 年代中期以后, 随着产层加深, 以研究垂直裂缝为主。这一时期的压裂目的是解堵和增产, 通常称之为常规压裂。这一时期,我国进入工业性生产实用阶段,发展了滑套式分层压裂配套技术。 70年代，进入改造致密气层的大型水力压裂时期。这一时期,我国在分层压裂技术的基
第31卷 第4期2010年7月 石油学报 AC TA PET ROLEI SINICA V o l .31July N o .4 2010 基金项目:国家自然科学基金项目(No .40730422)资助。 作者简介:陈尚斌,男,1983年3月生,2009年获中国矿业大学硕士学位,现为中国矿业大学在读博士研究生,主要从事煤层气与页岩气地质的学习 和研究工作。E -mail :shangbin chen @https://www.doczj.com/doc/405603803.html, 文章编号:0253-2697(2010)04-0689-06 综 述 中国页岩气研究现状与发展趋势 陈尚斌1,2 朱炎铭1,2 王红岩3 刘洪林3 魏 伟3 罗 跃1,2 李 伍1,2 方俊华1,2 (1.中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室 江苏徐州 221116; 2.中国矿业大学资源与地球科学学院 江苏徐州 221008; 3.中国石油勘探开发研究院廊坊分院 河北廊坊 065007) 摘要:借助维普中文科技期刊全文数据库,系统检索了中国页岩气的研究论文,分析了这百余篇论文的分布特征,归纳了研究机 构、科研群体及基金资助等情况,综述了中国页岩气研究现状,探讨了未来其研究的走向和发展需求。研究结果表明:①中国页岩气论文总数少,具有典型发展初期阶段分布特征,说明基础研究与勘探开发刚驶入一个全新的起步发展阶段,在未来一个较长时期,页岩气资源评价理论与方法将是研究的主要方向,地质基础研究工作必受重视,勘探试井及与之相关的产能模拟、压裂等增产开发措施研究也会逐步展开;②基于地质条件、成藏要素及油气产区特殊条件的综合分析,四川盆地南部地区很可能会成为中国第一个页岩气勘探开发的先导性试验建设基地;③在政策扶植和基金支持下,坚持科技攻关,开展多种合作,增进学术交流,促进人才培养,中国页岩气研究将迅速发展,并会较早结束探索阶段而逐步向商业化方向发展。关键词:页岩气;论文分布特征;研究现状;发展趋势;综述;维普中文科技期刊全文数据库;中国中图分类号:T E 122.2 文献标识码:A Research status and trends of shale gas in China CH EN Shangbin 1,2 ZH U Yanming 1,2 WANG H ongyan 3 LIU H onglin 3 W EI Wei 3 LUO Yue 1,2 LI Wu 1,2 FANG Junhua 1,2 (1.K ey L aboratory of Coalbed Methane Resources and Reservoir Formation P rocess of the Ministry of E ducation , China University o f Mining and T echnology ,X uzhou 221116,China ; 2.School of Resources and Earth Science ,China University of Mining and Technology ,Xuzhou ,221008,China ; 3.L ang f ang Branch ,PetroChina E x ploration and Development Research Institute ,Lang f ang 065007,China ) A bstract :With the aid of VI P Chinese sci -tech periodical full -tex t da tabase ,the pre sent paper sy stematically searched for the research papers on shale ga s in Chinese ,analyzed the distributio n char ac te ristics of these ov er o ne hundred pape rs ,summarized the research units ,research g roups and fo undatio n sponso rships ,etc .involved in shale -g as researches ,review ed the cur rent status of shale -g as researches in China ,and pr obed into the trend and develo pment necessity of shale -g as researches in the future .T he results sho wed tha t firstly ,shale -g as paper s in Chinese a re characterized by a limited number and a typical distributio n of the initial resea rch ,indica -ting an infancy for both the basic research and the explo ration and develo pment .W ithin a longe r period of time in the future ,the as -sessme nt theo ry and me tho ds on shale -gas resour ces will be the focus of the research ,basic resea rche s on geo log ical a naly ses w ill be highlighted ,and studies on the pro specting well -te sting a nd the related pro duction and development measures including capacity sim -ula tion and fr acturing w ill be gr adually put o n the agenda as well .Seco ndly ,comprehensiv e analyses o f geolog ical co nditio ns ,reser -v oir elements a nd specific conditio ns o f oil -ga s pro vinces indicated that the so uther n reg io n o f the Sichuan Basin is mor e likely to be the first pio neering ex perimental area fo r shale -g as explora tion and development in China .T hirdly ,the shale -gas resea rch in China will develop rapidly ,end the exploring stag e soo n and trend to the co mmercial develo pment prog ressively prov ided tha t the po licy fostering and fund suppor t a re available ,key problems in scientific and technological researches are solved via persistent effo rts ,va ri -eties o f co operation are ex panded ,academic exchang es are enhanced and per so nnel training is pr omo ted . Key words :shale gas ;pape r distribution char acte ristics ;r esear ch status ;developing trend ;review ;VIP China sci -tech pe riodical full -tex t database ;China 随着油气资源的日趋紧缺和对于能源安全的考虑,页岩气这一新能源已成为世界能源研究的热点 之一,而中国的页岩气研究与勘探开发尚处于探索起步阶段 [1-2] 。一个领域内论文的分布蕴含着丰富