页岩气勘探开发技术

页岩气资源勘探开发方案一、实施背景页岩气是一种新型能源，具有丰富的资源量和广泛的开发前景。

随着我国经济的快速发展和人民生活水平的提高，对能源的需求也越来越大。

而传统能源的开采和利用已经面临着诸多的挑战，因此，发展新能源成为了当务之急。

而页岩气资源的勘探和开发正是产业结构改革的重要方向之一。

本文将从产业结构改革的角度出发，提出一种页岩气资源勘探开发方案，以期推动我国产业结构的转型升级。

二、工作原理页岩气的勘探和开发是一个复杂的过程，需要经过多个环节的实施。

具体的工作原理如下：1.地质勘探：通过对地质构造、地质构造、岩性、地层厚度、地下水、地温、地应力等因素的综合分析，确定页岩气的分布区域和储量。

2.钻探：通过钻探工作，获取地下岩石样本和地质数据，以确定页岩气的储层特征和储量。

3.水平井钻探：水平井钻探是页岩气勘探和开发的重要手段，通过水平井钻探，可以增加储层的接触面积，提高产能。

4.压裂：压裂是页岩气开发的关键技术之一，通过压裂作业，可以破碎储层岩石，增加页岩气的渗透性和产能。

5.生产：通过生产作业，将页岩气从地下输送到地面，以供应市场。

三、实施计划步骤1.确定勘探区域：通过地质勘探，确定页岩气的分布区域和储量。

2.制定勘探计划：根据勘探区域的特点，制定勘探计划，包括钻探方案、水平井钻探方案、压裂方案等。

3.实施勘探作业：按照勘探计划，实施勘探作业，获取地下岩石样本和地质数据。

4.分析数据：通过对勘探数据的分析，确定页岩气的储层特征和储量。

5.制定开发计划：根据勘探结果，制定开发计划，包括压裂方案、生产方案等。

6.实施开发作业：按照开发计划，实施开发作业，将页岩气从地下输送到地面，以供应市场。

四、适用范围本方案适用于我国各地的页岩气资源勘探和开发。

五、创新要点本方案的创新点主要体现在以下几个方面：1.采用先进的勘探技术，提高勘探效率和勘探精度。

2.采用水平井钻探技术，提高储层接触面积，增加产能。

3.采用压裂技术，提高储层渗透性和产能。

天　然　气　工　业Natural Gas Industry第41卷第４期2021年 ４月· 41 ·复杂山地页岩气勘探开发技术创新与成效——以昭通国家级页岩气示范区为例杜建平　叶 熙　史树有　吴 晨中国石油浙江油田公司摘要：中国海相页岩气主要分布于包括四川盆地、长江流域及其周缘地区在内的扬子地块，是目前国内页岩气勘探开发最为现实的区域之一。

昭通国家级页岩气示范区（以下简称昭通示范区）位于滇黔北坳陷威信凹陷的中西部区域——川南低陡褶皱带南缘带，是典型的中国南方山地地块，受地形复杂、构造变动强烈、断裂发育、热演化程度高等特点的影响，该区页岩气勘探开发颇具难度。

为了实现复杂山地页岩气的规模效益开发，近年来中国石油浙江油田公司持续在滇黔北构造复杂带开展页岩气勘探开发实践，以昭通示范区页岩气产能建设为依托，在复杂山地页岩气基础地质理论研究、低成本工程工艺技术攻关等方面创新突破，建立了复杂山地页岩气“三元控藏”富集赋存理论、页岩储层分类评价标准和目标评价体系，创新形成了地震各向异性处理及甜点预测技术、地震地质工程一体化综合评价技术，研发了环保型高性能水平井水基钻井液，优化了页岩气水平井钻井提速技术，建立了“长段转向+多簇密切割+石英砂”高杂应力页岩复杂缝网压裂技术，初步形成了复杂山地页岩气勘探开发技术策略，实现了复杂山地页岩气勘探多点突破和高效开发。

结论认为，昭通示范区已提交了探明页岩气储量超过1 000×108 m 3，建成了18×108 m 3/a 页岩气产能规模，展现出良好的山地页岩气勘探开发前景。

关键词：海相；页岩气；昭通国家级页岩气示范区；川南低陡褶皱带；复杂山地；地质工程一体化；效益规模开发；低成本DOI: 10.3787/j.issn.1000-0976.2021.04.005Technological innovation and achievements in the exploration and development ofshale gas in complex mountainous areas: A case study of the Zhaotong National Shale Gas Demonstration AreaDU Jianping, YE Xi, SHI Shuyou, WU Chen(PetroChina Zhejiang Oilfield Company , Hangzhou , Zhejiang 310023, China )Natural Gas Industry, Vol.41, No.4, p.41-50, 4/25/2021. (ISSN 1000-0976; In Chinese)Abstract: Marine shale gas in China is mainly distributed in the Yangtze Block, including the Sichuan Basin, the Yangtze River Basin and the surrounding areas, which is one of the most realistic areas of shale gas exploration and development at home. The Zhaotong National Shale Gas Demonstration Area is located in the central-western area of Weixin sag, Dianqianbei depression, i.e., the southern margin zone of the low-steep fold felt in the southern Sichuan Basin, and it is a typical mountainous block of South China. Under the influence of complex topography, strong tectonic event, fault development and high thermal evolution degree, shale gas exploration and development in this area is difficult to some extent. In order to realize the scale benefit development of shale gas in complex mountainous areas, Pet-roChina Zhejiang Oilfield Company has been continuously carrying out practical shale gas exploration and development in the complex zone of Dianqianbei structure in recent years. Based on the productivity construction in the Zhaotong National Shale Gas Demonstration Area, innovation and breakthroughs are made in the basic geological theory study and low-cost engineering technology research of com-plex mountainous shale gas, and the "three-factor control reservoir" accumulation and occurrence theory, shale reservoir classification and evaluation standard and target evaluation system of complex mountainous shale gas are established. The seismic anisotropy process-ing and sweet spot prediction technology and the seismic -geology -engineering integrated evaluation technology are formed. The environ-mentally-friendly high-performance water-based drilling fluid for horizontal wells is developed, and the rate of penetration improvement technology for shale gas horizontal wells is optimized. In addition, the complex net fracturing technology of "long section diversion + multi-cluster close cutting + quartz sand" for shale with high complex stress is established. In this way, the technologies and strategies for the exploration and development of complex mountainous shale gas are preliminarily formed, and multiple exploration breakthroughs and efficient development of complex mountainous shale gas are realized. In conclusion, the Zhaotong National Shale Gas Demonstration Area has submitted the proved shale gas reserves of over 1 000×108 m 3 and has constructed the shale gas benefit development scale of 18×108 m 3/a, presenting a promising prospect of mountainous shale gas exploration and development.Keywords: Marine facies; Shale gas; Zhaotong National Shale Gas Demonstration Area; Low-steep fold belt in the southern Sichuan Ba-sin; Complex mountainous area; Geology -engineering integration; Large-scale benefit development; Low cost基金项目：国家科技重大专项“昭通页岩气勘探开发示范工程”（编号：2017ZX05063）、中国石油天然气集团有限公司重大现场试验项目“深层页岩气有效开采关键技术攻关与试验”（编号：2019F-31）。

页岩气的成藏过程及特征页岩系统的地层组成：多为暗色泥页岩夹浅色泥质粉砂岩、粉砂质泥页岩的薄互层。

在页岩系统中，天然气的赋存状态多种多样。

除极少量的溶解状态天然气以外，大部分均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。

吸附状天然气与游离状天然气含量之间呈彼此消长关系，其中吸附状态天然气的含量变化于20 %～85 % 之间。

因此从赋存状态观察页岩气介于煤层吸附气（吸附气含量在85 % 以上）和常规圈闭气（吸附气含量通常忽略为零）之间（张金川等，2004）。

页岩气成藏体现出了非常复杂的多机理递变特点，除天然气在孔隙水、干酪根有机质以及液态烃类中的溶解作用机理以外，天然气从生烃初期时的吸附聚集到大量生烃时期的活塞式运聚，再到生烃高峰的置换式运聚，体现出了页岩气自身所构成的完整性天然气成藏机理序列。

一、页岩气的成藏过程页岩气成藏作用过程的发生使页岩中的天然气赋存相态本身也构成了从典型吸附到常规游离之间的序列过渡，因而页岩气成藏机理研究具有自身的独特意义，它至少将煤层气(典型吸附气成藏过程) 、根缘气(活塞式气水排驱过程) 和常规气(典型的置换式运聚过程) 的运移、聚集和成藏过程联结在一起。

由于页岩气在主体上表现为吸附状态与游离状态天然气之间的递变过渡，体现为成藏过程中的无运移或极短距离的有限运移，因此页岩气藏具有典型煤层气、典型根缘气和典型常规圈闭气成藏的多重机理意义，在表现特征上具有典型的过渡意义。

页岩气的成藏过程可以划分为三个成藏阶段。

1．第一阶段（页岩气成藏阶段）该阶段是天然气在页岩中的生成、吸附与溶解逃离（图1－6 ①），具有与煤层气成藏大致相同的机理过程。

在天然气的最初生成阶段，主要由生物作用所产生的天然气首先满足岩石中有机质和粘土矿物颗粒表面吸附的需要，当吸附气量与溶解的逃逸气量达到饱和时，富裕出来的天然气则以游离相或溶解相进行运移逃散，条件适宜时可为水溶气藏的形成提供丰富气源。

世界页岩气资源与勘探开发技术综述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。

这是天然气生成之后在烃源岩层内就近聚集的结果，表现为典型的“原地”成藏模式。

页岩气是目前经济技术条件下天然气工业化勘探的重要领域和目标[ 1－2 ]。

一、世界页岩气资源1. 页岩气储量从全世界范围看，泥、页岩约占全部沉积岩的60%，页岩气资源前景巨大。

全球页岩气资源量为456.24×1012m3。

主要分布在北美、中亚和中国、拉美、中东和北非、前苏联（表1）[3－5 ]。

中国南方志留系地层中发育黑色页岩，演化程度高，可形成的页岩气资源潜力大。

四川盆地为古生代海相沉积背景下形成的富含有机碳页岩，与美国东部地区页岩气发育盆地相似。

四川盆地威远和泸州地区的页岩气资源潜力为（6.8～8.4）×1012m3，相当于四川盆地的常规天然气资源总量。

中国松辽盆地白垩系、江汉盆地的第三系、渤海湾盆地、南华北、柴达木以及酒泉盆地均具有页岩气资源。

2. 页岩气产量页岩气产量与储层性质有关。

影响储层性质的因素有：储层内流体的流动；利于油气流动的孔喉大小；水动力系统是否良好以及开采技术水平的高低。

目前美国有页岩气井4 259口，年产量已跃升至（168～204）×108 m3，图1反映了美国近年页岩气井数增加的情况。

预测2010年美国页岩气产量将占其天然气总产量的13%。

二、页岩气勘探技术1. 页岩气地质理论页岩气藏因为页岩基质孔隙度很低, 最高仅为4% ~5%，渗透率小于1×10-3 μm2，因此，主要由裂缝提供其储气空间。

页岩在地层组成上多为暗色泥岩与浅色粉砂岩的薄互层。

在页岩中，天然气的赋存状态多种多样，除极少量溶解状态的天然气以外，大部分均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。

吸附状态天然气的赋存与有机质含量密切相关，其中吸附状态天然气的含量变化于20%～85%之间。

页岩气开发的地质与工程一体化技术一、绪论1.1 研究背景1.2 研究意义1.3 研究目的1.4 研究内容1.5 研究方法二、页岩气地质勘探技术2.1 页岩气地质特征及分布规律2.2 地球物理勘探技术2.3 地震勘探技术2.4 测井技术2.5 岩石学分析技术三、页岩气井的钻井与完井技术3.1 页岩气井的钻井技术3.2 页岩气井的完井技术3.3 工程钻井与地质勘探的一体化技术3.4 页岩气井施工总成本的影响因素及对策分析四、页岩气开发与生产技术4.1 页岩气开发模式4.2 页岩气生产技术4.3 页岩气增产技术4.4 页岩气生产过程中遇到的问题及解决方案五、页岩气环保技术5.1 页岩气开发对环境的影响5.2 页岩气环保技术研究进展5.3 页岩气环保技术现状与发展趋势5.4 页岩气环保技术的应用六、总结与展望6.1 研究结果总结6.2 研究成果的应用6.3 研究的局限性和不足之处6.4 展望未来的研究方向。

一、绪论1.1 研究背景页岩气是指自然存在于页岩中的天然气储备资源，是伴随着人类社会的发展而不断增长的一种不可再生能源。

在能源资源充足、价格廉宜的基础上，页岩气对于现代能源体系的构建和经济社会的发展具有重要意义。

近年来，随着人们对传统化石能源的限制和环境保护的呼声越来越高，页岩气被广泛认为是一种清洁、低碳的新能源，具有优化能源结构、改善环境质量的双重作用。

1.2 研究意义页岩气开发处于资源探明和可商业开发的初期，开发难度较大，需要运用先进的技术手段进行勘探开发。

地质与工程一体化技术是页岩气开发的重要技术之一。

通过对页岩气储层的地质知识、钻井技术、完井技术和生产技术等方面的研究和应用，提高气井的产能，保障资源可持续开发利用，降低生产成本，进一步促进了页岩气产业的发展。

1.3 研究目的本文旨在探究页岩气开发中的地质与工程一体化技术，研究气井的地质勘探、钻完井，生产技术及环境保护技术等方面，以及如何加强工程和地质一体化，提高页岩气开发效率。