页岩气开发存在的问题及建议
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页岩气开发存在的问题及建议
摘要：页岩气是一种储量巨大的非常规天然气，但是页岩气藏储藏层结构复杂，多为低孔，低渗型，开发技术要求很高，需要大量技术资金和人员投入。重点介绍了国内外页岩气勘探开发技术，主要包括储层评价技术，水平井增产技术，射孔优化技术以及压裂增产技术；分析了国内在页岩气研究开发中存在的主要问题，指出了当前页岩气开发技术的发展趋势。
关键词：页岩气开发；储层评价；水平井增产；射孔优化；压裂增产
Abstract: the shale gas is a huge reserves a kind of abnormal gas, but shale gas
storage layer structure is complex, more for low hole, low permeability model, high
requirement of technology development, which need a lot of technology funds and
personnel investment. Introduced the shale gas exploration and development of the
technology at home and abroad, including the reservoir evaluation technology, the
horizontal well production technology, perforating technology of well stimulation and
optimization technology; This paper analyses in shale gas research and development
are the main, points out the shale gas development technology development trend.
Keywords: shale gas development; Reservoir evaluation; The horizontal well
increase; Perforating optimization; Well stimulation
一、钻完井难点及研究重点
1难点分析
1)由于页岩地层裂缝发育,长水平段(1 200 m左右)钻井中易发生井漏、垮塌等问题,造成钻井液大量漏失、卡钻、埋钻具等工程事故。
2)页岩气水平井钻井中,水平段较长,摩阻、携岩及地层污染问题非常突出,钻井液好坏直接影响钻井效率、工程事故的发生率及储层保护效果。
3)页岩气单井产能低,勘探开发成本高,需要优化钻井工艺及研发低成本钻井技术及其配套装备,提高采收率,降低钻井工程成本。
2需要重点解决的问题
1)针对页岩具有易膨胀、易破碎的特点,开展页岩气钻井井壁稳定性研究,避免钻井过程中井壁的缩颈或坍塌。
2)针对页岩地层特点,开展预防水平井钻井工程事故的研究,优选或研制有关事故预防和处理工具,避免卡钻、埋钻具等工程事故发生。
3)深入开展适合页岩地层特点的控压或欠平衡钻井工艺技术研究,优化钻井液性能,降低钻具有效摩阻,提高钻井效率,预防井漏发生。
4)根据页岩地层及浆埋深特点,有针对性的研究优化井身结构和完井方式,满足高效、安全、保质及低成本要求。
5)根据地质和井深条件,研究合理优化的井下配套仪器(一般技术指标:工作温度低于150°C,工作压力小于140 MPa,工作时间120 h),以满足适合页岩特点的水平井钻井需要。
6)开展页岩气水平井固井工艺和水泥浆配方研究(如泡沫水泥浆配方等),确保水平段优质固井质量要求,避免对储层的污染。
二、储量的准确计算存在困难
页岩气基本属于自生自储型气藏。因此，页岩气藏有不同于常规气藏的特殊性。页岩气藏有独特的天然气存储特征。在形式上游离气和吸附气并存。由于页岩一般含有较高的有机质和粘土矿物，同时，其孔隙结构使其具有较大的比表面积，有利于在基质孔隙表面吸附大量的天然气，因此，除游离气外，吸附气也成为页岩气藏重要的天然气存在形式。在存储空间上基质孔隙和次生裂缝并存。因此，页岩气藏中的天然气由3部分组成:裂缝中的游离气、基质孔隙中的游离气和吸附气。
由此可见，要想准确地计算页岩气的储量，必须解决好几个问题:一是页岩基质孔隙度的准确计算；二是裂缝系统的准确评价；三是页岩基质吸附量的准确评价；四是含气饱和度的准确计算。
三、渗流机理复杂多样
页岩气藏有特殊的产气机制。与常规低渗气藏不同，天然气在页岩中的流动主要有4种机理，这4种机理覆盖了从分子尺度到宏观尺度的流动。主要表现为游离气渗流、解吸附、扩散和自吸。
第一，由于气体滑脱效应的存在，游离气在有机质和无机质基岩中的流动属非达西渗流，但在天然或水力裂缝中的流动为达西渗流。
第二，有机质上的吸附气对渗透率有不利的影响，这是由于有机质的天然气吸附层对天然气分子的引力增大所致，但是，如果有机质不属于多孔介质，仅作为连接基质孔隙或为裂缝之用，那么，在生产时，远离孔隙和裂缝的吸附气只能沿有机质表面易扩散的方式进行运移。如果有机质属于多孔介质，部分吸附气能够直接释放进入有机质孔隙，并且，这样会使扩散的重要性被减弱。
第三，自吸作用是当压裂水在致密气藏流动时发生的一种现象，在页岩储层压裂时，由于自吸作用和重力分异作用，导致压裂水的返排率不足50%。因此，气水两相在裂缝中共同流动时，往往气在裂缝的上部流动，此时，在裂缝的下部留有大量的水。在钻井液和增产措施作业水的冷却作用下，储层接触面附近会聚集更多的束缚水，因而也会恶化自吸现象的影响。
四、页岩气资源开发的建议
1.开展全国页岩气资源战略调查与评价
在已有工作的基础上，组织石油企业、大学及有关科研机构开展全国页岩气资源战略调查工作，系统评价全国页岩气资源潜力，掌握页岩气资源规模、潜力及分布情况，评价优选页岩气富集的有利区域，降低商业勘探风险，促进页岩气开发。这是促进我国页岩气开发的一项当务之急的工作。
2.研究制定全国页岩气发展规划，引导页岩气开发
充分认识页岩气在未来我国能源格局中的战略地位，将其发展纳入国家油气发展整体规划和国家新能源发展规划。同时，充分利用已有研究成果和全国页岩气资源调查评价成果，研究制定具有前瞻性的国家页岩气开发中长期发展规划，明确目标和方向，规范和引导页岩气的开发利用。
3.创新油气资源管理体制，完善区块矿权设置制度
根据我国页岩气丰度低、分布广等特点，改革和创新油气资源管理体制。页岩气区块探矿权和采矿权设置，可与常规油气、煤层气区块重合，也可单独设立。对于重复区块，以已有的矿权为准，不再新增设矿权，但明确要求开发页岩气。借鉴煤层气矿权管理，设立专门的页岩气勘探、，实行国家一级管理。可允许具备资质的民营资本、地方企业，通过合资、参股等多种方式参与页岩气的开发，也可独立投资直接从事页岩气勘探开发。
4.引进与自主创新结合，加强关键技术工艺研发
我国页岩气具有不同于国外页岩气的地质特点，演化程度较高，含气量偏低，开发工艺和技术也与国外不尽相同。因此，我们在积极引进国外先进技术的同时，需要加强对钻完井、储藏改造等关键技术的自主创新和攻关，特别要加强远距离多分支水平井、多段压裂等技术的研发，逐步形成适合我国页岩气特点的勘探开发核心技术体系。
总之，页岩气勘探开发现状的调查研究结果表明,页岩气已经成为未来天然气产量的重要组成部分,国外的页岩气开发较早,相关技术相对成熟,国内页岩气研究起步较晚,主要研究集中在地质研究方面,对页岩气的开发技术研究不深入,还有很多问题亟待解决。
参考文献：
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[2]张金,徐波,聂海宽,等•中国页岩气资源勘探潜力[J]天然气工业,
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注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
