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1、浅谈页岩气开采技术摘要:2009年末，屮国首个页岩气合作开发项目富顺一永川区块页岩气项目正式进入实施阶段，这是中国石油与壳牌公司的首个页岩气开发项目，对我国的油气能源开发具有标志性意义。本文主要对页岩气开采技术进行研究,以期对我国页岩气的勘探开发具有一定的指导。关键词:页岩气;水平井;固井;完井中图分类号：TD8文献标识码：A文章编号：1页岩气成藏条件和开发特征页岩气是一种介于煤层吸附气和常规圈闭气之间的非常规天然气藏。其主要分布于暗色泥页岩或高碳泥页岩以及少数夹层状的粉砂岩、泥质粉砂岩等地层屮，储集方式主要
2、包括三种：以游离状态存在于天然裂缝或空隙中；以吸附状态存在于不溶有机质或矿物颗粒表面；以及少量溶解在沥青等有机溶剂中。结合天然气成藏机理，页岩气是从根状气到根缘气的连续过渡，即当地层主体为具有生气能力的泥页岩（泥岩多、砂岩少）时，天然气是以多种方式存在的页岩气;而当地层以致密砂岩为主（砂岩多、泥岩少）时,天然气主要以活塞式整体推进为主要运移及聚集方式。页岩气产自于有机质丰富的页源岩中，成藏过程中基木无运移，是典型的“口生口储”型天然气藏，成藏具有隐蔽性特点,不以常规圈闭的形成存在。页岩气的储集条件主要包括以下
3、三点：理想的页岩厚度和埋深是页岩气成藏的关键因素。一方面足够的页岩埋深能够保证有机质具备向油气转化所必须的温度和压力，另一方面足够的页岩厚度以及连续的分布面积才能够提供足够的气源和储集空间。页岩孔隙度越大，渗透率越大，游离气的储集空间就越大。而作为储层,含气页岩显示出低空隙度、低渗透率和高含气饱和度的特点。根据资料分析发现，页岩储集层含气的有效孔隙度一般只有1%〜5%,渗透率一般小于10-652。页岩中天然裂缝为页岩气提供储集空间和运移通道。含气页岩孔隙度和渗透率都较低，所以天然裂缝的存在对页岩气的开采具有非
4、常重要的意义。页岩中裂缝数量越多、走向越分散、连通性越好，页岩气的产量越高。页岩气藏具有持续产气、供气，产量低、产能稳，资源量大，但采收率较低,需要人工改造增产等特点。页岩气的开发特征主要表现为:低产或无自然产能。据美国东部早期的页岩气井完井数据统计,40%的页岩气井初期裸眼测试时无天然气流,55%的页岩气井初期流量较小，没冇工业价值，所有的页岩气井都要实施储层压裂改造。生产周期长。页岩气井投入生产后，排出的气体前期主要为裂缝以及与裂缝连通的孔隙中的游离气，而阶段生产的天然气主要來自裂缝表面以及基质中的吸附气
5、，稳产期递减速度较慢,生产周期较长，约为30〜50年。美国页岩储层属于海相沉积，层位深度范围在76-2440m,厚度通常大于30mo我国四川盆地页岩气比较有利的储层是下志留系龙马溪组和下寒武系九老洞组，这两个层位的深度分别在2188—4131m和1948—4618m,也属于海相沉积。以美国Barnett页岩和四川盆地龙马溪组和九老洞组页岩为例，从页岩储层的镜质组反射率、总有机质含量、孔隙度、渗透率等方面进行对比(见表1)。通过比较，以上几组页岩各指标基本相当，因此我国在勘探开发四川盆地页岩气藏时可以借鉴美国B
6、arnett页岩的成功开发案例。但是对于页岩储层的改造还需参考其它因素，通过试验进-步验证。2水平井钻井技术页岩气是存在于页岩裂缝等空隙中的天然气。要使其尽可能地流入井筒•就必须合理利用储层中的裂缝,使井简穿过尽可能多的储层。现在业界多利用水平钻井技术来进行页岩气的开采，虽然该技术并不是一项新技术,但是对于扩大页岩气开发却具有重大意义。美国页岩气井钻井主要包拙直井和水平井两种方式。直井主要目的用于试验，了解页岩气藏特陛，获得钻井、压裂和投产经验，并优化水平井钻井方案。水平井主要用于生产，可以获得更大的储层泄流
7、面积，得到更高的犬然气产量。在水平井钻井屮采用了旋转钻井导向工具，可以形成光滑的井眼,更易获得较好的地层评价。同时采用欠平衡钻井技术,实施负压钻井，避免损害储层。随钻测井技术(LWD)和随钻测量技术(MWD),可以使水平井精确定位，同时作出地层评价，引导中靶地质目标。水平井形式包括单支、多分支和羽状水平井。水平井的成本一般是垂直井的1.5倍左右，例如800〜lOOOin水平段的常规水平井钻井及完井投资约700万美元，而产量是垂直井的3倍右。与此同时，现代钻井技术己发展到了允许钻机转弯。钻头还可以准确地停留在一
8、个狭窄的定向垂直窗口。由于水平部分很容易控制,所以能使页岩气资源从相同储层但面积大于单直井的地理区域流出。以美国宾夕法尼亚州的Marcellus页岩气出为例，一口垂直井的驱替体积大约只有直径1320ft＞高50ft的圆柱体体积那么大。相比之下，水平井可延长至2000——6000ft,驱替体积较大,大约是直井駆替体积的5.79倍还多。驱替体积的增加使水平井比直井具有更多的优势。同时开采页岩气可以釆用以
