页岩气开采技术51.pptx

《页岩气开采技术51.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《页岩气开采技术51.pptx（54页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、课 程 目 录第一章第一章 页岩气开采概述页岩气开采概述第二章第二章 页岩气钻井技术页岩气钻井技术第三章第三章 页岩气完井与射孔作业页岩气完井与射孔作业第四章第四章 页岩气分段压裂技术页岩气分段压裂技术第五章第五章 页岩气连续油管技术页岩气连续油管技术第六章第六章 页岩气试气工艺页岩气试气工艺第七章第七章 页岩气井的生产管理技术页岩气井的生产管理技术第1页/共54页第一章第一章 页岩气开采概述页岩气开采概述一、页岩气概念一、页岩气概念1.1.页岩油气：页岩油气：主要以吸附和游离方式赋存于富有机质泥页岩及其夹层中的石油与天然气。2.2.页岩气：页岩气：产自极低孔渗、富有机质页岩储集系统中的天然气

2、，或自生自储、以游离气和吸附气为主赋存，富集于页岩储集系统的微-纳米级孔缝或矿物颗粒表面的天然气。?第2页/共54页第一节第一节 页岩气及其特点页岩气及其特点二、页岩气特点二、页岩气特点1.1.储集空间以裂缝为主，以游离气、吸附气和水溶气形式赋存，低渗；2.2.属于源生气，在源岩层内的就近聚集，为典型原地成藏模式，与常规天然气藏不同，页岩气“生、储、盖”自成一体；第3页/共54页抛光前 抛光后二、页岩气特点二、页岩气特点3.3.较常规天然气相比，具有单井产量低、开采寿命长、生产周期长、产量稳定的特点。4.4.分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中，连续性分布。第4页/共54页三、页岩气

3、赋存页岩类别三、页岩气赋存页岩类别页岩气主要赋存在黑色富有机质泥页岩中第5页/共54页四、页岩气与常规油气的关联性四、页岩气与常规油气的关联性1 1、页岩油气主要分布于成熟的含油气区；2 2、积累的常规油气地质资料、样品可用于确定有利区；3 3、已有的管网设施可以利用；4 4、已形成的地球物理、压裂技术等可以应用。第6页/共54页第二节第二节 国内外页岩气勘探开发现状国内外页岩气勘探开发现状概概 论论中国能源消费结构不合理，煤炭消费居高不下，天然气消费比较偏低，天然气具有很大的发展空间。第7页/共54页一、页岩气的发现及革命前期一、页岩气的发现及革命前期18211821年，William A.

4、Hart William A.Hart 在美国纽约的弗里多尼亚钻了第一口产自页岩的商业天然气井(27(27 英尺深），被认为是页岩气的首次发现。19141914年，在阿巴拉契亚盆地泥盆系OhioOhio页岩中，发现了世界第一个页岩气田Big SandyBig Sandy。受地质认识和技术手段的限制，人们对这类资源并没有重视，没有认识到它的巨大潜力，没有想到它可以被大规模地开采利用。第8页/共54页二、页岩气革命开始与发展二、页岩气革命开始与发展19811998,Mitchell19811998,Mitchell能源公司坚持在Fort WorthFort Worth盆地探索试验，综合开发了水力压

5、裂和水平井技术，最终实现了BarnettBarnett页岩气的规模商业开发，开创页岩气开发新局面。页岩气之父页岩气之父George Mitchell George Mitchell 于于20112011年获得终身成就奖，以表彰他年获得终身成就奖，以表彰他在页岩气开发方面做出杰出贡献。在页岩气开发方面做出杰出贡献。第9页/共54页三、全球非常规天然气资源开发现状三、全球非常规天然气资源开发现状全球页岩气资源储量约456456万亿立方米，相当于煤层气和致密气的总和，主要分布在北美、中亚和中国、中东和北非以及拉美等地区。第10页/共54页三、全球非常规天然气资源开发现状三、全球非常规天然气资源开发现

6、状20002000年以后，水平井钻井技术及分段压裂、同步压裂、重复压裂技术等快速发展及大规模应用，带来了美国页岩气的快速发展。BarnettBarnett页岩气年产量由19991999年的2222亿方快速增加到20092009年560560亿方，1010年间增长了2525倍。20162016年美国年产超三千亿方。页岩气水平井分段压裂模式页岩气水平井分段压裂模式美国美国1515年页岩气年产量变化年页岩气年产量变化第11页/共54页12四、我国石化页岩油气勘探开发现状四、我国石化页岩油气勘探开发现状自20062006年-2016-2016年，中国石化页岩气勘探主要开展了选区评价、重点区块评价、产能

7、评价、产能建设四方面工作,实现了页岩气从勘探突破到商业发现到规模开发跨越式发展。第12页/共54页13四、四、我我国石化页岩油气勘探开发现状国石化页岩油气勘探开发现状第13页/共54页20102010，宣页1 1、河页1 1井找到页岩，见气显示；20112011，黄页1 1、湘页1 1井找到页岩，获低产气流；2012.7,2012.7,彭页HF-1HF-1井找到优质页岩，产工业气流；2012.12,2012.12,焦页1HF1HF井找到优质页岩，获高产气流。20122012年，勘探分公司针对焦石坝区块志留系龙马溪组部署钻探了焦页1HF1HF井，1111月2828日放喷测试获20.320.3万方

8、/天的工业气流，取得了页岩气勘探的突破，启动了焦石坝区块的页岩气的开发工作。20122012年1212月，涪陵页岩气田正式移交江汉油田分公司开发。14四、四、我我国石化页岩油气勘探开发现状国石化页岩油气勘探开发现状第14页/共54页四、四、我我国石化页岩油气勘探开发现状国石化页岩油气勘探开发现状20132013年1 1月9 9日，焦页1HF1HF井投入试采，日产量6 6万方，成为国内第一口投入商业开发的页岩气井，标志涪陵页岩气田正式进入商业试采。20132013年1 1月，启动试验井组开发工作；并开展焦石坝区块一期产建区整体评价。20132013年1111月2828日，一期产建方案通过总部审查

9、。20142014年1 1月，启动一期产建工作。20152015年1212月，圆满建成涪陵页岩气田一期5050亿方产能。焦页1HF井放喷点火照片第15页/共54页截至20162016年底，气田累计开钻338338口，完井306306口，完成试气274274口，投产246246口；建成页岩气年产能力7070亿方，预计1717年年产页岩气可达一百亿方。并建成6060亿方/年的集输工程、6565亿方/年的脱水装置、5100051000方/天的供水系统、5353座地面集气站、110kV110kV变电站。四、四、我我国石化页岩油气勘探开发现状国石化页岩油气勘探开发现状2013年新建平台：13座开钻：30

10、口完井：24口完成试气：14口投产：13口新建产能：5亿方产气：1.42亿方销售：1.34亿方实现当年开发，当年投产，当年见效。2014年新建平台：52座开钻：148口完井：112口完成试气：75口投产：76口新建产能：20亿方产气：10.81亿方销售：10.38亿方占当年全国页岩气总产量的83%。2015年新建平台：10座开钻：112口完井：120口完成试气：109口投产：91口新建产能：25亿方产气：31.67亿方销售：30.41亿方圆满完成一期50亿方产能建设任务。2016年新建平台：27座开钻：50口完井：50口完成试气：78口投产：66口新建产能：20亿方产气：50.37亿方销售：4

11、8.36亿方二期产建建成产能20亿方。第16页/共54页课 程 目 录第一章第一章 页岩气开采概述页岩气开采概述第二章第二章 页岩气钻井技术页岩气钻井技术第三章第三章 页岩气完井与射孔作业页岩气完井与射孔作业第四章第四章 页岩气分段压裂技术页岩气分段压裂技术第五章第五章 页岩气连续油管技术页岩气连续油管技术第六章第六章 页岩气试气工艺页岩气试气工艺第七章第七章 页岩气井的生产管理技术页岩气井的生产管理技术第17页/共54页18第二章第二章 页岩气钻井技术页岩气钻井技术第18页/共54页20022002年DevonDevon能源公司在沃斯堡盆地进行了7 7口页岩气试验水平井的试采，取得了巨大成功

12、。水平井最终评价的开采储量是直井的3 3倍以上，成本只相当于直井的1.51.5倍，初始产量与最终总产量也有很大关系，由此，业界开始大力推广水平钻井 。国外页岩气钻井分析国外页岩气钻井分析常规直井钻井模式与水平钻井模式对比第19页/共54页EOGEOG公司页岩气藏开发以丛式井组为主，每井组一般3-63-6口水平井，段长一般为1000-1500m1000-1500m，两水平井之间井距为150m150m；井眼轨迹设计为“勺型”井眼，以实现尽可能的水平段长度和储层接触面积，水平段微微上翘，便于排水。国外页岩气钻井分析国外页岩气钻井分析常规直井钻井模式与水平钻井模式对比第20页/共54页当前，直井的主要

13、目的是用于勘探（探井、实验井），取得地层岩心资料，了解油气藏特性，以获得钻井、压裂和投产经验。水平井主要用于生产，增大储层的泄流面积，得到更高的天然气产量。国外页岩气钻井分析第21页/共54页20092009年-2011-2011年底为川庆页岩气钻井的第一阶段，共完钻1212口（其中直井9 9口，水平井5 5口），主要采用常规钻井技术进行页岩气钻井，钻井过程中普遍表现出钻速慢、事故复杂多、钻井周期长的特点。我国（我国（四川四川）页岩气钻井页岩气钻井川庆页岩气第一阶段钻井指标第22页/共54页1.1.山地复杂条件井场选址困难，建设费用大，环保要求高山地复杂条件井场选址困难，建设费用大，环保要求高

14、长宁、威远、涪陵等页岩气示范区地处山区，地面沟壑纵横，海拔4004001500m1500m，人口密集，平台井场建设难度大，费用高。一、我国（一、我国（四川四川）页岩气钻井主要难点页岩气钻井主要难点国外页岩气井场地表环境 我国页岩气井场地表环境第23页/共54页2.2.多层段钻井易漏、易垮多层段钻井易漏、易垮我国四川、重庆在青藏高原和四川盆地过渡带，部分地区属于卡斯特地貌。地质构造异常复杂。属于地质灾害高发地区，灾害类型多以地震、滑坡、崩塌、泥石流为主。一、我国（一、我国（四川四川）页岩气钻井主要难点页岩气钻井主要难点 地表易坍塌层 地表溶洞第24页/共54页3.地层老，可钻性差，前期钻井机械钻

15、速低，单只进尺少4.产层埋藏深度深，纵向剖面上压力系统复杂，钻探难度高一、我国（一、我国（四川四川）页岩气钻井主要难点页岩气钻井主要难点第25页/共54页1.1.页岩气钻井主要井身结构设计数据包括：页岩气钻井主要井身结构设计数据包括：1 1）钻头程序及深度；2 2）套管程序及深度；3 3）水泥返深；4 4）射孔井段及深度；5 5）完井管柱规格及深度。二、二、页岩气钻井井身结构设计页岩气钻井井身结构设计序号开钻次序钻头程序套管程序水泥返高外径mm井深m外径mm壁厚mm下深m1导管2一开3二开4三开第26页/共54页2.2.页岩气钻井主要井身结构设计图：页岩气钻井主要井身结构设计图：二、二、页岩气

16、钻井井身结构设计页岩气钻井井身结构设计第27页/共54页二、二、页岩气钻井井身结构设计页岩气钻井井身结构设计不同类型完井管柱类型图不同类型完井管柱类型图不同规格完井管柱柱状图不同规格完井管柱柱状图3.3.页岩气钻井主要完井管柱状态类型：页岩气钻井主要完井管柱状态类型：第28页/共54页三、三、页岩气钻井页岩气钻井第29页/共54页四、四、页岩气地质导向钻井技术页岩气地质导向钻井技术发挥地质录井作用，采用MWD+MWD+伽玛随钻仪器跟踪储层，调整井眼轨迹，可实现一次性入靶，储层钻遇率可达93%93%以上。第30页/共54页1.PWD+伽马随钻监测伽马随钻监测PWDPWD随钻测压是MWDMWD随钻

17、测量技术的一个部分，通常由MWD+PWDMWD+PWD组合，测量井眼轨迹数据和井底环空压力，通过泥浆脉冲信号传输到地面，再由地面解码系统解码后获得相应的数据，进而由软件生成实时曲线图。第31页/共54页2.PWD随钻测压优势随钻测压优势1.1.精确监测井底环空压力；2.2.为控压钻井与控压完井提供可靠依据与保障；3.3.动态测试地层压力窗口；第32页/共54页2.PWD随钻测压优势随钻测压优势4.4.有效控制井底环空压力，减少溢流和漏失，降低井控风险；5.5.有利于实现安全、快速钻进；6.6.可串接伽玛探管（MWD+PWD+GammaMWD+PWD+Gamma），监测井底环空压力的同时，进行随

18、钻伽马测量，为地质分层提供依据。第33页/共54页五、页岩气钻井固井情况五、页岩气钻井固井情况1 1、针对水平井面临的固井困难，采用以下技术措施保证固井质量；2 2、优化浆柱结构（前冲洗液+水基钻井液+后冲洗液），提高井壁亲水性；3 3、水平段套管安装滚珠扶正器，减少摩阻。3口水平井139.7mm套管固井质量第34页/共54页六、钻机快速移动装置六、钻机快速移动装置1 1、长宁H2H2平台：机械钻机，配备滑轨式移动装置，井间纯移动时间2 2小时（移动前倒部分钻具）2 2、长宁H3H3平台：电动钻机，配备步进式移动装置，井间纯移动时间1.51.5小时（移动前需倒全部钻具）滑轨式液压移动装置 步进

19、式液压移动装置第35页/共54页课 程 目 录第一章第一章 页岩气开采概述页岩气开采概述第二章第二章 页岩气钻井技术页岩气钻井技术第三章第三章 页岩气完井与射孔作业页岩气完井与射孔作业第四章第四章 页岩气分段压裂技术页岩气分段压裂技术第五章第五章 页岩气连续油管技术页岩气连续油管技术第六章第六章 页岩气试气工艺页岩气试气工艺第七章第七章 页岩气井的生产管理技术页岩气井的生产管理技术第36页/共54页第三章第三章 页岩气完井与射孔作业页岩气完井与射孔作业第37页/共54页一、页岩气完井类型一、页岩气完井类型 1.1.裸眼射孔完井；2.2.套管（尾管）固井射孔完井；3.3.组合式桥塞完井；4.4.

20、机械式组合完井。第一节第一节 页岩气完井概述页岩气完井概述裸眼封隔器分段改造第38页/共54页二、页岩气完井技术二、页岩气完井技术第39页/共54页二、页岩气完井技术二、页岩气完井技术第40页/共54页射孔是用磁性定位器或放磁组合下井仪所测曲线进行深度校正后，利用油气井专用的聚能射孔弹爆炸时产生的高温、高压射流，依次射穿枪体、套管、水泥环及污染带，从而形成由目的层通向井筒的油气通道。射孔是完井工艺的重要组成部分，射孔质量的好坏对油气井的完井方式、产能、寿命和开发生产成本等都有重大的影响。第二节第二节 油气井射孔概述油气井射孔概述第41页/共54页一一 油气井射孔概述油气井射孔概述-1-1套管射

21、孔完井是目前国内外使用最广泛的完井方法。该种完井方式的优点是可选择性地射开不同压力、不同物性的油层，以避免油层间干扰，还可避开夹层水、底水和气顶，避开夹层的坍塌，具备实施分层注、采和选择性压裂或酸化等分层作业。采用合适的射孔器和射孔工艺，就可以使射孔对产层的伤害最小，完善系数高，从而获得理想的产能。第42页/共54页一一 油气井射孔概述油气井射孔概述-2-2按耐热性能分类：一般按射孔弹主炸药的4848小时耐热性能划分，分为三种类型：1 1）常温炸药黑索金RDXRDX：耐温小于121/48h121/48h。2 2）高温炸药奥克托金HMXHMX：耐温介于121121163/48h163/48h。3

22、 3）超高温炸药六硝基芪HNSHNS、皮威克斯PYXPYX：耐温大于163/48h163/48h。第43页/共54页一一 油气井射孔概述油气井射孔概述-3-3射孔弹聚能射孔弹是根据聚能效应原理设计的。聚能射孔弹是射孔器的主体部件，由传爆药、主炸药、药型罩和壳体四部分构成，当射孔弹被引爆后，装药爆轰，压垮药型罩，形成高温高压高速聚能射流，射流冲击目的物，在目的物内形成孔道，达到射孔目的。装药量、药型罩配方及药型罩几何形状尺寸决定了聚能射孔弹的穿透深度。射孔弹结构示意图第44页/共54页一一 油气井射孔概述油气井射孔概述-4-4导爆索导爆索能以每秒6000m6000m以上的速度传爆并能引爆与它接触

23、的炸药、射孔弹、切割弹、传爆管等。如果密集盘绕，其爆炸威力很大，可用于爆炸松扣或段管作业。分类：1 1）按耐温性能可分为常温(120)120)和高温(170)170)导爆索。2 2）按承受压力的性能可分为承压导爆索和不承压爆索，承压导爆索用于无枪身射孔和爆炸松扣；不承压导爆索用于有枪身射孔。第45页/共54页一一 油气井射孔概述油气井射孔概述-5-5雷管用来引爆导爆索的关键部件，按起爆条件分为电雷管和撞击雷管两大类。电磁雷管属于电雷管的一种，因在其内部装有一个选频器件，只有在外界供给特定频率及功率条件下才能引爆，可以防静电和射频。主要用于江汉本土电缆射孔作业。第46页/共54页一一 油气井射孔

24、概述油气井射孔概述-6-6使用雷管安全事项1 1、雷管应放于干燥通风及有防雷、防火设施的库房内。2 2、雷管不能与射孔弹、导爆索一起运输及同库存放。3 3、检查雷管电阻必须用雷管测试仪，严禁使用万用表。4 4、使用中要轻拿、轻放，严禁摔打、挤压。5 5、领取出库要用专用的安全保险箱，领发手续要齐全。6 6、使用后的剩余雷管，要及时送回库房，不得擅自私存。第47页/共54页一一 油气井射孔概述油气井射孔概述-7-7射孔枪管射孔枪分为有枪身射孔枪和无枪身射孔枪。1 1、无枪身射孔器弹架的结构和分类无枪身射孔器弹架的结构比较简单，型式也比较多，国外在这方面有许多专利，从结构的型式分为钢丝弹架式、板式

25、、链接式、杆式和张开式等。第48页/共54页一一 油气井射孔概述油气井射孔概述-8-82 2、有枪身射孔器的射孔枪通常由枪头、枪身、枪尾形成了一个完全密闭的空腔，其作用是保护置于其中的射孔弹、弹架、导爆索、雷管等部件，不受井下高压、酸碱及施工时产生的振动撞击等复杂环境的影响，保证射孔弹等爆破器材的可靠起爆，完成射孔。射孔后，爆轰残留物在枪中可以回收，不落入井中。第49页/共54页二二 多级分段射孔概述多级分段射孔概述-1-1 封隔器+投球滑套分层压裂技术1 1、技术特点n投球打开滑套自下而上逐层压裂n分层压裂，合层排液2 2、技术水平n不动管柱分压4 4层3 3、应用效果n近年来保护薄隔层分压

26、技术在大庆应 用 超 过 320320口 井，单 井 日 增 油9.75t9.75t。第50页/共54页二二 多级分段射孔概述多级分段射孔概述-2-2 发展历程：发展历程：江汉自主泵送桥塞与多级射孔联作技术于江汉自主泵送桥塞与多级射孔联作技术于20092009年开始调研；年开始调研；20102010年立项，年立项，20112011年获突破，年获突破，20122012年在江年在江汉内部区块试验应用。汉内部区块试验应用。经过现场考察和前期调研，页岩气分经过现场考察和前期调研，页岩气分段压裂与完井射孔关键技术的关系：段压裂与完井射孔关键技术的关系：1 1、水力推送技术；2 2、多级点火控制问题；第5

27、1页/共54页二二 多级分段射孔概述多级分段射孔概述-3-33 3、电缆桥塞与射孔联作工艺；4 4、电缆高压密闭井口问题（大通井防喷器）；5 5、特殊材料的桥塞；6 6、水平井电缆射孔校深问题；7 7、交叉作业、多种工艺协同作业问题。第52页/共54页三三 爆炸切割、解卡爆炸切割、解卡在油田的勘探开发过程中，因各种原因可能造成起下管串如油管、钻具被卡事故。在其他方法无效的情况下，应用爆炸切割工艺能够最大效率回收井筒中的生产管柱。优点是省时、高效、成本低。油气井用爆炸切割分为两类：油管切割和套管切割。油管切割弹切断油管后不能损坏套管，套管切割弹切断套管后不能损坏油井本身。切割后效果图第53页/共54页54感谢您的观看！第54页/共54页