页岩气储层缝网压裂理论与技术研究新进展

为破解页岩气开发技术的瓶颈,借鉴北美地区页岩气开发已取得的成果与经验,基于我国自2005年来页岩气开发技术的探索与实践认识,并结合最新的研究成果,综合分析了页岩气储层缝网可压性评价、缝网扩展机理、压裂改造体积评价、压裂液研制等方面的理论新进展,主要包括：页岩脆性从建立矿物、力学的半定量门限值测定发展到整合了岩石组分、弹性力学、天然裂缝发育特征的综合评价;缝网扩展从定向延伸理论发展到随机天然裂缝分布下的缝网形成模拟;储层改造体积从依赖微地震监测等仪器技术发展到依托于离散裂缝网络、扩展有限元的数学理论评价方法;压裂液从滑溜水（减阻水）和线性胶压裂液体系的泛用到少水或无水等新型压裂液的研制与应用。在此基础上,指出了页岩气储层缝网可压裂性综合评价、深层页岩气压裂、页岩气压裂施工曲线诊断、页岩气重复压裂理论、新型压裂液体系研制及其返排控制等理论和技术所面临的挑战,并预测了相关技术的发展趋势,以期为我国后续页岩气高效开发提供理论与技术指导。     

渝西区块页岩气储层改造优化对策与适应性分析

泸州—渝西深层页岩气区块分布面积占四川盆地南部的86％,其中奥陶系五峰组—志留系龙马溪组是进一步实现天然气规模上产的主力储层.其中,渝西区块面临诸多地质挑战,包括储层厚度偏薄,地质工程"双甜点"汇聚在同层,孔缝连通性较差,埋藏深度大,断裂系统发育和地应力条件苛刻等.基于区块内已实施井的地质与工程参数,结合页岩气缝网压裂...     

页岩储层不同赋存状态气体含气量定量预测——以四川盆地焦石坝页岩气田为例

国内外学者已总结出多个页岩气含量及其相关参数的计算模型,但都存在着一定的缺陷。为了提高计算结果的准确度,基于四川盆地东南缘焦石坝页岩气田上奥陶统五峰组至下志留统龙马溪组一段页岩储层4口取心井的岩心描述及室内分析成果,结合连续的地球物理动态数据,充分考虑页岩储层在纵、横向上的非均质性,在兰格缪尔(Langmuir)模型中加入硅质矿物和黏土矿物组分,在体积模型中加入有机质影响因子,动态修正了以兰格缪尔模型和体积模型为基础的吸附气量和游离气量外推预测模型。计算结果表明:①修正后的模型对涪陵国家级页岩气示范区焦石坝页岩气田单井天然气赋存状态关键参数的预测结果与岩心分析结果相关性好,其计算所得的游离气量、吸附气量和总含气量均与储层的实际含气特性相吻合;②该预测方法更适用于陆相或构造改造作用较强的海相页岩储层含气量的计算。结论认为,修正后的模型对焦石坝气田页岩储层吸附气、游离气含气量的预测是合理可行的。     

页岩气井长水平段压裂一体化动态评估——以长宁国家级页岩气示范区为例

四川盆地南部地区（以下简称川南地区）的长宁国家级页岩气示范区是四川盆地页岩气开发的主战场,为厘清页岩气井水平段及压裂长度增加带来的气井产能动态影响,以川南地区的长宁区块奥陶系五峰组—志留系龙马溪组的336口气井为研究对象,采用大数据分析方法,深入剖析影响气井效益开发的靶体、压裂、排采生产一体化动态因素。研究结果表明：(1)高产气井具有靶体钻遇率大于70%、钻遇长度大于1 200 m的特征,改进钻井工艺技术可保障高靶体钻遇率进而保障产量;(2)流体压力降和孔眼摩阻会削弱施工作业强度,严重影响压裂效果,采用低黏压裂液和差异化射孔工艺可有效克服该难题;(3)前序段“相对低排量+相对密簇距”、后序段“相对高排量+相对大簇距”可实现有效改造,并能解决邻井长期生产带来的影响;(4)跟端和趾端垂深差异较大易造成井底积液,严重影响前序压裂段簇效率和产量,跟趾端垂深差异在±300 m、斜率在±0.15内有利于气井高产。结论认为,长水平段压裂是气井一体化动态影响因素的综合反映,长宁区块最优水平段压裂长度为2 200 m左右,研究成果为后续川南地区页岩气规模效益开发提供了理论支撑。     

页岩岩相组合划分标准及其对缝网形成的影响——以四川盆地志留系龙马溪组页岩为例

页岩气储层需通过水力压裂实现经济产能,但不同页岩岩相组合类型具有不同的压裂改造效果。综合考虑矿物组分、储层物性、层理缝和层理对缝网形成的影响,结合露头、岩心发育特征和压裂改造特征,以四川盆地志留系龙马溪组页岩为研究对象,建立了Ⅰ型(FA1)、Ⅱ型(FA2)、Ⅲ型(FA3)和Ⅳ型(FA4)共4类页岩相组合划分标准。研究表明,FA1受明显成岩改造,胶结充填裂缝极为发育,压裂前期可优先激活形成缝网,但易发生压裂施工异常,导致裂缝扩展受限;FA2受沉积作用控制明显,易形成优势储集层与优势可压裂层的高密度交互;FA3和FA4受陆源物质影响较大,被改造能力较差,对缝网形成的促进作用不明显。总体上,FA1与FA2岩相组合是压裂施工的甜点。研究成果对储层压裂改造选井选层和压裂方案设计具有理论支撑和现场指导意义。     

提升川南地区深层页岩气储层压裂缝网改造效果的全生命周期对策

为了实现深层页岩气的规模高效开发,以四川盆地川南地区泸州—渝西区块上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组深层页岩气储层为研究对象,系统分析了涵盖井位部署、钻完井、排采生产阶段的页岩气井全生命周期中影响页岩气储层压裂缝网改造效果的地质和工程因素,进而提出了有针对性的技术对策及下一步的技术发展方向。研究结果表明:①应力状态和断裂体系是影响缝网扩展程度的首要因素,不等时靶体及其钻遇率是形成复杂缝网的先决条件,发育的天然弱面区带是诱导裂缝延伸的重要介质,优质页岩储层厚度是衡量资源纵向上能动性的地质依据;②液体携砂效率与密簇是提升水力裂缝复杂程度的工艺保障,精细分段射孔工艺是实现储层横向上充分动用的技术核心,一体化压裂方案设计是避免井下复杂情况产生、实现储层得到最大限度改造的创新流程,合理的焖井与排采制度是保证气井长期高位稳产的必要措施;③提升深层页岩气井压裂缝网改造效果的全生命周期对策的内涵包括确定适宜的储层纵横向动用模式以实现对优质储层的充分改造、有效识别断层与弱面以减少井下复杂情况的产生、优化簇间距和砂液体系以保证水力裂缝网络规模达到最大化、通过制订合理的生产制度以保证气井最大估算最终开采量(EUR)的获取;④开展长水平段气井精细压裂方案设计、持续优化砂液体系、簇间距与施工强度、研究多层立体压裂技术是深层页岩气储层缝网压裂技术下一步的发展方向。     

面向资源和环境的企业节能减排评价体系研究

资源浪费现象日趋严重,环境污染程度逐渐恶化,对此政府部门采取了制度保障、经济保障、法律保障、科技保障等手段加以改善。首先从改进生产设备、改进工艺流程2个方面介绍了科技创新对节能减排工作的促进作用,接着根据平衡记分卡(BSC)的思想构建了一个节能减排评价体系,以期给相关政府部门提供参考。     

四川盆地龙马溪组页岩气缝网压裂改造甜点识别新方法

压裂改造甜点的准确识别是页岩气储层水力压裂实现经济产能的关键之一。以四川盆地奥陶系五峰组—志留系龙马溪组一段页岩为研究对象,考虑储层成层性、脆性矿物和天然弱面发育特征等压裂改造关键影响因素,引入综合脆性指数、储层层理与裂缝指数和缝网扩展指数,整合为缝网压裂甜点指数,建立四川盆地龙马溪组页岩气缝网压裂改造甜点识别方法。研究表明：储层层理与裂缝指数介于0.5~0.6之间,综合脆性指数介于0.55~0.6之间,缝网扩展指数大于0.6,缝网压裂甜点指数大于0.55的储层,层理发育明显、基质碳酸盐矿物较多、天然裂缝发育适度且充填程度高的页岩可获得较好压裂改造效果,最具改造潜力,能有效改造储层实现缝网压裂,是体积压裂改造的甜点。研究成果与矿场微地震监测和产气剖面解释结果较为一致,对储层压裂改造的选层选段和压裂方案设计具有理论支撑和现场指导意义。     

深层页岩气水平井储层压裂改造技术

四川盆地南部深层页岩气资源量大,但由于埋藏深、构造复杂,适于3 500 m以浅页岩气储层的分段体积压裂主体工艺技术在3 500 m以深页岩气储层的压裂改造中出现了不适应性,难以形成复杂缝网。为此,借鉴埋深为3 500 m以浅的页岩气实现规模效益开发的压裂工艺技术,结合深层页岩的构造与储层特征,形成了一套适合于深层复杂构造页岩气水平井的储层改造技术,并在渝西地区深层页岩气井的压裂改造中进行了现场实践。研究结果表明:①天然裂缝综合预测技术实现了对天然裂缝带的精细刻画及天然裂缝发育强度的定量预测,为后续压裂施工优化提供了依据;②在页岩储层可压性评价参数中,脆性指数、缝网扩展能力指数及含气性指数越大,储层可改造潜力越大、气井增产效果越好;③采用大规模前置液工艺,"高强度注液、低孔数、低浓度段塞式加砂"工艺,以及实施暂堵转向的缝网复杂度提升工艺,单井储层增产改造体积(SRV)与产能得到了有效提升。结论认为,所形成的储层改造技术适用于深层页岩气储层的压裂改造作业,可以为同类型页岩气井的压裂施工提供借鉴。