国内页岩气开采相关技术研究

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。

2014年2014年度信息调研成果 1国内页岩气开采现状谭正湘（信息技术中心）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。

美国是世界上最早发现、研究、勘探和开发页岩气的国家。

美国页岩气开采已有100多年历史。

美国页岩气开发技术历程经历了4个阶段：第一阶段：1997年以前——直井大型水力压裂；第二阶段：1997~2002年——直井大型清水压裂为主；第三阶段：2002~2007年——水平井压裂技术开始试验；第四阶段：2007年至今——水平井套管完井及分段压裂技术，逐渐成为主体技术模式。

随着水平井分段压裂技术的进步及成功应用，美国页岩气产量逐年增长，2000年至2012年页岩气产量由117.96亿立方米上升至2762.95亿立方米，年均增长率达到30%，特别是2006年以来年均增长更是达到48%。

与此同时，页岩气占美国天然气总产量的比重由2000年的2.2%升至2012年的40.5%。

美国页岩气革命的巨大成功，在世界范围内掀起了页岩气勘探开发的热潮。

加拿大、英国、波兰、阿根廷、墨西哥、澳大利亚、印度等国家也正在大力开发页岩气。

我国页岩气发展时间很短，大致经历了学习了解、资源调查与评价、开发试验和政策跟进等三个阶段，2010年才真正进入页岩气的钻井、压裂施工作业。

目前我国页岩气勘探开采主要集中在四川盆地。

根据国土资源部2012年3月发布的数据，全国(不含青藏)页岩气地质资源量134.42万亿立方米，可采资源量25.08万亿立方米，其中四川盆地及其周边页岩气可采资源量达到6.44万亿立方米，占全国页岩气可采资源量的25.7%。

最新资料介绍中国页岩气的可采储量达31.6万亿立方米，约占全球14.3%。

我国政府非常重视页岩气的开采，中央财政对页岩气开采企业给予补贴，2012年-2015年的补贴标准为0.4元/立方米，补贴标准将根据页岩气产业发展情况予以调整。

贵州省盘州地区页岩气研究进展贵州省盘州地区作为中国页岩气资源富集区之一，近年来取得了一系列重要的研究进展。

本文将对盘州地区页岩气研究的最新进展进行详细介绍，包括页岩气地质特征、资源潜力评价、开发技术等方面的研究成果，以期为页岩气开发提供科学依据和技术支持。

一、盘州地区页岩气地质特征研究盘州地区位于贵州省西南部，地处黔滇地块西南缘、元江断裂带南段，地处贵州页岩气富集区核心区域。

近年来，针对盘州地区页岩气地质特征进行了系统研究，取得了重要成果。

在地质构造与沉积特征方面，研究人员通过地震资料解释及钻井岩心分析，揭示了盘州地区的地质构造体系、构造演化过程以及沉积环境特征。

研究发现，盘州地区地质构造复杂，沉积环境多样，页岩气资源富集条件良好。

在页岩气储层特征研究方面，研究人员通过钻井岩心观察、实验室分析等手段，详细描述了盘州地区页岩气的储层特征。

研究表明，盘州地区页岩气储层孔隙结构复杂，孔隙类型多样，储层孔隙率、渗透率较高，具有较好的页岩气储集条件。

在页岩气成藏条件研究方面，研究人员结合地质、地球物理、化学等多学科知识，系统评价了盘州地区页岩气的成藏条件。

研究认为，盘州地区受构造、地层、热液活动等多方面因素影响，形成了较好的页岩气富集条件，具有较高的页岩气资源潜力。

盘州地区页岩气资源潜力评价是页岩气勘探开发的重要基础，针对盘州地区页岩气资源潜力开展了多层次、多方法的评价研究。

通过地震勘探、钻井测试等技术手段，研究人员获取了大量的地质、地球物理数据，并利用地质统计学方法对盘州地区页岩气资源量进行评估。

研究结果显示，盘州地区页岩气资源潜力巨大，具有较高的勘探开发价值。

研究人员利用数学模型、地质统计学方法等手段，对盘州地区页岩气的富集规律进行了深入研究，揭示了页岩气的分布规律、富集模式等重要信息。

研究表明，盘州地区页岩气资源呈现出集中分布、富集程度高的特点。

针对盘州地区页岩气资源的可开发潜力进行了评价，确定了优先开发区块和勘探目标，为后续的页岩气开发提供了科学依据和技术支持。

页岩气钻井工程中的钻井液技术页岩气是当前我国绿色可持续发展战略支撑下的，一项绿色能源热点开发工程。

我国贵州省遵义市正安县有着储量丰富的页岩气资源，是我国绿色能源开发的重要地点之一。

本文就围绕这一地区的页岩气钻井开发工程中的钻井液技术，展开了相关探讨和分析。

标签：页岩气;钻井工程;钻井液;技术分析引言钻井液技术是当前国际上开采页岩气的关键点，是保证页岩气开采过程中提高钻井效率和保障紧闭安全的重中之重。

随着我国绿色可持续发展战略对绿色能源开发的力度加大，钻井液技术在页岩气的开采中受到了越来越多的关注。

本文就贵州省遵义市正安在页岩气的开采过程中的钻井液技术进行了分析和探讨。

一、针对遵义正安页岩气钻井的简介随着我国新时期绿色可持续发展战略在社会发展中的不断实施，在极大程度上改变了我国工业发展和社会发展对能源类型的针对性，随着天然气等绿色能源在社会发展中的应用力度不断扩大，我国也加大了对该类能源的探索和开发程度。

而在这其中页岩气就是以多种形态汇聚并存在的一类天然气，为响应我国绿色可持续发展战略和促进经济发展的需求，存在广大面积页岩气的遵义正安县，对页岩气的钻井开发技术和储层压裂改造技术，以及水平井等多方面进行了重点开发和研究，而通过广泛的页岩气开发实践证明，水平井是当前形势下开发的主要方式。

但依托于当前科技的页岩气开发技术在实际操作中，仍有着一系列亟需解决的问题存在，其中地层污染、摩阻以及卡钻和井壁坍塌是其中的重点问题。

针对这些问题在施工过程中，工作人员可以利用欠平衡气体钻井技术和钻井液技术，来防止页岩水化和促进页岩气开发工程顺利进行。

其中钻井液技术在实际应用中对页岩气气钻井的实际效率和储层保护有着极大的影响[1]。

二、在页岩气开发过程中利用钻井液技术时应解决的相关问题（一）利用相关技术对岩屑进行清理在实际的页岩气开发过程中对水平井井眼进行清理是一项非常重要的工作，但是因为水平井井眼清理难度大，受岩屑重力影响和水平段页岩坍塌以及经验空间较小和泵压较高等众多因素的影响，导致这一工作环节在实际实施过程中增加了许多难度。

頁岩气的开发和利用随着人口的不断增长和科技的不断进步，能源需求的日益增长成为全球面临的一个重要问题。

传统能源的供应方式已经不能满足社会的需求，因此寻找新的能源来源成为当前重要的任务之一。

而在这个领域中，頁岩气开采已成为发展的热门领域之一，其具有广泛应用的前景和良好的经济效益，因此受到了越来越多的关注。

本文将探讨頁岩气开发和利用的相关问题。

一、頁岩气概述頁岩气，也称为致密天然气，是一种存在于頁岩岩石层中的天然气，以甲烷为主要成分，同时含有其他烃类物质。

頁岩气的开发利用技术主要是水力压裂技术，即在高压条件下将大量的水和砂岩等填充物质压入岩层中，使之裂开，从而释放頁岩气。

与传统自然气勘探不同的是，頁岩气勘探需要通过水力压裂技术来开采，这使得勘探成本增加，但开采量也随之增加。

二、頁岩气的开发利用1、頁岩气的应用领域頁岩气的应用领域较为广泛，其中最主要的是发电、工业和家庭供气等。

頁岩气的产量相对较大，并且利用技术较为成熟，因此可用于取代传统煤炭和石油等能源，有效降低对环境和健康的影响。

2、頁岩气的利益分配在頁岩气的开发过程中，利益分配是一个关键的问题，因为勘探和开发技术需要投入大量资金和人力资源，并且相关政策和法律条款也需要满足一定的要求。

通常，利益分配的主要参与方包括政府、勘探公司和居民。

政府通常会通过税收、准入条件等方式参与利益分配，勘探公司则通过销售收益和开采成本的调整来获得利益，而居民则通过土地使用权、矿产资源权利等来获得一定的收益。

3、頁岩气的环境问题与其他能源开发一样，頁岩气的勘探和开发可能会对环境造成影响。

许多人担忧水力压裂技术可能会导致水污染，而且开发过程可能会对当地家庭和自然资源产生负面影响。

但实际上，只要采取正确的管理策略和技术，减少环境影响并保护当地生态和自然环境是完全可行的。

三、頁岩气的未来頁岩气开采和利用已经成为了一个越来越重要的话题，在未来的发展中也将继续发挥着重要的作用。

随着技术和管理策略的不断发展，頁岩气的开采和利用也将变得更加高效和环保，同时也将创造更多的就业机会和经济效益。

页岩气水平井钻井技术难点及对策研究[摘要]：我国已探明的页岩气储量丰富，已然成为油气勘探领域的热门。

目前，我国针对页岩气的钻探主要采用的是水平井钻井技术，在实际勘探开发过程中暴露出了许多问题，本文主要概述了页岩气水平井钻井过程中的常见问题，有针对性的提出了一些完善对策，旨在能够进一步的推动我国页岩气水平井钻井技术更上一个台阶。

[关键词]：页岩气水平井钻井难点对策一引言石油天然气资源是我国目前主要的能源物质，随着勘探开发的不断推进，油气资源的开采难度越来越大。

近些年，页岩气资源的开采研究工作如火如荼的进行着，根据探明储量表明，页岩气资源储存量大已然成为一种新型的能源物质。

目前，我国针对页岩气资源的钻探主要采用的是水平井钻井技术，但是在钻进的过程中会遇到一些新的问题比如页岩遇水易膨胀、井壁失稳等，这在一定程度上严重的制约了页岩气钻井技术的发展。

因此，本文从页岩气的特征出发，指出了在页岩气水平井钻井过程中存在的难点，并有针对性的给出了完善措施，旨在能够为我国的页岩气勘探开发奠定一定的理论基础。

二页岩气特征页岩气是一种存在于泥岩或者页岩结构中的天然气，由于其自身的产能很低，所以必须要借助更加先进的钻采技术来提高页岩气资源的产量。

相比于常规气藏而言，页岩气藏有很多独特的特征。

首先是从成藏条件上来说，页岩气主要是通过自生自储的方式，而常规气藏主要是通过在路径上进行圈闭；其次，从储集介质上来看，页岩气的岩层主要是页岩和砂质岩夹层，但常规的气藏的介质主要是多孔隙的碳酸盐岩；再者，从气藏的分布来看，页岩气分布面积广，丰度低，但常规气藏相对比较集中，丰度也较高；最后，在气藏的开采方式上来看，页岩气的开采主要是通过压力驱动的方式来进行开采，但常规气藏主要通过储层压裂改造，开采的周期更长。

三页岩气水平井钻井技术难点3.1 钻井摩阻较大页岩气主要通过水平井的方式进行钻采，由于存在着水平段，而且页岩气水平井自身的结构比较复杂，所以在进行钻进的过程中，钻柱在重力的作用下就会和井壁之间产生一定的摩擦力。

2201 页岩气的概念 页岩气是勘探开发技术人员采取压裂等技术手段，从页岩层中开采出来的天然气，作为一种非常规的天然气资源，页岩气在近年来得到越来越多的重视。

通过我国地质人员的广泛调查与研究，我们发现页岩气的形成和富集区有点显著的特点，在页岩烃源岩地层中，以及盆地内厚度较大的区域往往分布较多。

大部分产气页岩厚度大、分布范围广，这使得页岩气虽然开采难度大，但一旦能够正常投产，将能够稳定长期地实现生产。

从技术层面来讲，页岩气主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中，由于是从页岩层中开采，所以气体以吸附或游离状态存在于高碳泥岩、泥岩、页岩中的气体为主，大约50%以游离相态存在于裂缝、孔隙及其它储集空间，还有极少量储存于沥青质及粉砂岩、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，页岩气与油砂、油页岩、地沥青等存在着较大的区别。

页岩既是天然气生成的源岩，也是聚集和保存天然气的储层和盖层，这点与常规储层气藏有着不同的特点。

在这种地质的条件下，可以得出结论，最好的页岩气发育条件，就是在高碳泥岩等有机质含量高的黑色页岩。

页岩气几乎存在于各个盆地中都有发现，但是由于含气饱和度、埋藏深度的不同，会使工业价值出现较大的不同，使它们具有不同的开采前景和利用前景。

传统意义上的泥页岩油气藏、泥页岩裂隙气、裂缝性油气藏、泥岩裂缝油气藏等没有考虑吸附作用机理，基本上可以确定为游离相油气，所以它们属于不完整的页岩气。

通过对我国泥页岩裂缝性油气藏概念分析，分别在烃类的储存相态、物质内容、来源特点及成分组成等方面存在较大差异。

经过地质条件勘察，中国主要盆地和地区页岩气资源量约为15~30万亿立方米，与美国大体相当，因此具有巨大的经济和社会价值。

2 页岩气的特点及成藏机理 由于页岩气开采难度较大，储集层渗透率低，这对于以往传统能源较为普遍的情况下，并不具有广泛的吸引力。

但近年来，伴随着全世界不断攀升能源消费形势，非常规能源逐渐走进了大家的视线。

页岩气开采技术研究一、页岩气概述页岩气，是指存在于页岩岩层中，通过水平钻井及压裂等技术获得的天然气资源。

随着天然气需求的增加和传统天然气储量的逐渐枯竭，页岩气逐渐成为全球能源领域的新热点。

二、页岩气开采技术1.水平井钻探技术水平井钻探技术是页岩气开采的关键技术之一。

它的原理是将垂直钻探井逐渐转向为水平或近水平方向，穿过页岩岩层，实现页岩气的开采。

水平井钻探技术主要分为两种：一种是常规水平井钻探技术，另一种是超长水平井钻探技术。

常规水平井的长度一般为300~500米，而超长水平井的长度则可以达到1500米以上。

超长水平井技术可以最大限度地提高单井生产能力，降低单井成本，能够有效提高页岩气的开采效率。

2.压裂技术压裂技术是页岩气开采的另一项重要技术。

它通过注入高压液体进入井口，使页岩岩层内部的岩石裂缝扩张，从而释放出嵌藏在其中的天然气。

目前，常用的压裂技术有液态压裂技术和油酸压裂技术。

液态压裂技术是使用高压水液作为压裂介质，能够更加深入地刺激岩石裂缝；而油酸压裂技术则是使用油酸作为压裂介质，能够更好地与页岩岩层内的油气相容，从而提高压裂效果。

3.人工虚高势能储层技术人工虚高势能储层技术是近年来刚刚兴起的一项新技术。

它的原理是将水射进垂直井口，形成向上喷涌的水柱，从而产生虚高势能，压力垂直传递到页岩岩层，使其裂缝扩张，释放出天然气。

这种储层技术具有无需压裂、安全环保、成本低等优势，能够在一定程度上解决传统压裂技术对环境的影响，适用于页岩气开采中深部高渗透率储层的开采。

4.非常规页岩气采集技术非常规页岩气采集技术是一种新型的天然气采集技术。

它的原理是利用天然气的渗透性，利用渗透引力或静电吸附等方式集中气体，再通过分离提纯的方式得到天然气。

这种非常规技术有很大的创新性，便于在资源丰富而之后探明的油气区进行页岩气采集和二次回采。

此外，采用此技术还能够大幅度减少煤炭矿山火灾事故的发生，提高安全性和效率。

三、结语随着页岩气开采技术的不断发展，页岩气正逐渐成为全球能源领域的新希望。

四川盆地页岩气储层特征与开发技术研究近年来，四川盆地页岩气资源的探索和开发备受瞩目。

页岩气储层作为一种新型非常规天然气储层，其取代传统天然气的前景备受期待。

因此，研究四川盆地页岩气储层的特征和开发技术，对于我国能源结构调整和经济可持续发展具有重要的意义。

一、四川盆地页岩气储层的特征四川盆地位于华南板块和扬子板块的交界处，是我国主要的页岩气开发区之一。

下面从以下几个方面介绍四川盆地页岩气储层的特征。

1. 储层类型四川盆地页岩气储层属于致密气储层，主要包括下寒武统龙马溪组、二叠系长兴组和上侏罗统龙马溪组等。

其中，下寒武统龙马溪组储集页岩气的条件最为优越，是当前页岩气勘探开发的重点。

其储集物质主要为甲烷，含气量高达7%-11%，较高的含气量为其勘探和开发创造了良好的条件。

2. 物性特征四川盆地页岩气储层具有一定的共性物性特征。

首先，储层孔隙度极低，一般小于1%，常规地质勘探手段难以获取详尽的储层信息；其次，储层渗透性非常低，水平井采用滑套完井技术后产量一般只有几十立方米/天；再次，储层含气量高达7%-11%，是其勘探开发的主要依据。

3. 地质构造特征四川盆地页岩气储层在地质构造上主要分布于长宁-宜宾、涪陵-永川和达州-广元等地区。

在断块构造和古隆起构造的控制下形成了一系列的气藏，其中以长宁-宜宾地区的气藏储量最为丰富。

二、四川盆地页岩气开发技术的研究四川盆地作为我国重要的页岩气资源区之一，其页岩气勘探和开发技术的研究也备受关注。

下面从以下几个方面介绍四川盆地页岩气开发技术的研究。

1. 勘探开发技术四川盆地页岩气勘探开发的核心技术包括：水平井钻探技术、多级压裂技术、CO2增产技术、间隔反吹技术等。

其中，水平井钻探技术是实现高效开采的关键，利用该技术可以大大提高储层的可采储量；多级压裂技术和CO2增产技术则是实现储层增产的主要手段；间隔反吹技术则可以帮助实现不同气藏的开发和集成。

2. 井网布置技术四川盆地页岩气储层的特点是分布范围广、气藏数量多、储层厚度大，因此需要采用合理的井网布置和开采方式。

工程技术角度分析页岩气开采页岩气已成为全世界非常规油气资源勘探开发的重点领域。

由于页岩气具有区别于常规气藏的显著特性，导致页岩气资源勘探开发成为一个庞大的系统工程，涉及复杂的技术体系，最主要的不同之处在于将工程技术前移至页岩气资源评价和开发过程。

水平钻井、滑溜水多段压裂、裂缝检测等一系列关键技术的突破是美国页岩气近年来飞速发展的重要原因。

中国非常规油气藏潜力很大，不同机构的评价结果表明，中国陆域页岩气可采资源量很大，是常规天然气资源量的1.1~2.4倍。

目前，中国页岩气第二轮招投标已顺利结束，距离实现65亿立方米/a产量目标只有不到3年的时间，多个区块页岩气的勘探及评价即将陆续展开。

目前，页岩气水平井分段压裂已占单井建设投资的40%~50%,进一步体现了工程技术的重要性。

为此，在勘探开发过程中提出了工程技术的早期介入、合理应用和深入理解，以有助于页岩气的资源评价。

1 页岩气储层压裂机理及实现策略1.1压裂改造原理页岩气之所以能在页岩气中存留，缘于页岩极为致密的孔隙结构和极低的渗透率。

页岩气储层中天然气基本无法运移到井筒，其主要原因在于2个方面:1.天然气分子直径在页岩气纳米级孔隙中运移难度大。

甲烷的分子直径大小是:0.40nm，乙烷的分子直径大小是0.44nm，而页岩的孔隙大小是0.5~100nm，远远小于砂岩的孔隙(大于1μm)。

对于孔隙直径较小的页岩，天然气基本是无法运移的。

即使孔隙直径在100nm的页岩，天然气的运移难度也较大。

2.天然气在致密孔隙结构中运移时间较长。

理论研究表明，基质渗透率在0.000001mD时，流体穿透100m基质流入井筒需要的时间将超过1Ma。

因此，页岩气得以开采利用，必须通过水力压裂在页岩储层里形成具有相当大体积、形态分布复杂、具有一定渗透能力的裂缝网络体系，使页岩气通过这个裂缝网络体系流入到井筒。

页岩气压裂与常规压裂形成的双翼对称的平面张开缝不同，页岩气压裂(或称之为“体积改造”)旨在形成相互交错的复杂的“网络”裂缝体(含张开缝和剪切缝)，增加平面与纵向上的储层改造体积SRV(stimulated reservoir volume)，达到与页岩最大裂缝接触面积，提高初始产量和最终采收率。