页岩气开发地质理论创新与钻完井技术进步

页岩气的开采是全球能源史上里程碑式的进步。回顾美国页岩气从勘探到商业化生产的发展过程,可以证明页岩气的成功来自于地质理论认识的创新和先进的钻完井技术的完美结合。地质上将页岩从单纯作为烃源岩到可作为烃源岩,及对盖层和储层的认识,改变了人们对页岩气系统中页岩功能的认识。其他地质相关的理论进展,如页岩气来源、储集空间、在地质历史和构造沉积域的分布、岩相、地球化学、地球物理、矿物、岩石物理、岩石力学和原位页岩气储量等,使人们认识到超大规模页岩气储量的存在是开采该类非常规能源的基础。地质认识的进步、天然气需求的增加和高价的耦合,促进了钻井和压裂技术革新。工程技术上的革新,包括滑溜水/轻砂压裂、水平井多级压裂、重复压裂、同步和顺序压裂等,及页岩储层改造中压裂液配方选择和水力压裂设计等。详细的地质研究可以确定页岩气地质上的甜点,进一步结合详细的岩石物理、岩石力学、不同矿物脆性及和可压裂性的研究,才能找到页岩气开发首选的地质和工程相叠合的甜点区。地质和工程紧密结合是未来全球页岩气勘探和开发的趋势。      

页岩气水平井完井压裂技术综述

页岩气藏是一种超低渗透非常规储藏,水平井完井和压裂技术是页岩气获得工业性开发的关键。综述了几种页岩气水平井的完井方式,包括笼统压裂完井、限流压裂完井、套管固井多级压裂和裸眼多级压裂完井,揭示了裸眼井多级压裂具有更优的增产特性,介绍了减阻水压裂相关的液体体系、支撑剂和施工工艺,指出我国在今后的页岩气开发中应加强水平井裸眼多级压裂技术的研发。     

页岩气分段压裂完井工具初探

国外用于页岩气的水平井水力多段压裂技术比较成熟,采用其多段压裂工具勘探开发成本相对较高,而我国至今还没有形成成熟技术。简要介绍了国外具有代表性的威德福、哈利伯顿和贝克休斯公司用于页岩气井裸眼多级分段压裂相关工具及案例,并针对我国油气田的现状,设计了1趟管柱多级分段压裂系统方案。该方案采用自膨胀式封隔器+投球滑套的方式,管柱选用114.3 mm套管,此种完井方式相对于套管固井后再分段压裂的方式可大幅节约成本。试验结果表明,采用自膨胀封隔器完全可以满足国内页岩气开发的需求,多级分段压裂系统有望对国内页岩气水平井多段压裂的发展起到一定的促进作用。     

页岩气钻完井技术现状及难点分析

页岩气勘探开发在中国刚刚起步,缺乏相关技术经验。为此,介绍了国外页岩气钻完井技术现状及最新进展。国外页岩气开发先后经历了直井、单支水平井、多分支水平井、丛式井、丛式水平井钻井（PAD水平井）的发展历程;目前水平井已成为页岩气开发的主要钻井方式,页岩气水平井钻井要考虑其成本,垂直井段的深度不超过3 000 m,水平井段的长度介于500～2 500 m;PAD水平井钻井利用一个钻井平台作为钻井点,先后钻多口水平井,可以降低成本、节约时间,是比较新的页岩气钻井技术;页岩气固井主要采用泡沫水泥固井技术,完井方式以套管固井后射孔完井为主。在综合分析国外页岩气钻完井技术及钻完井难点的基础上,指出国内页岩气钻井应着力解决在保持井壁稳定、预防事故、降低钻井成本、研发配套仪器和优选钻井液配方等方面存在的问题。     

鄂西渝东建南构造页岩气钻完井关键技术

页岩气需要采用水平井+多级分段压裂技术才能实现商业开发,需要配套钻井液和固井技术。根据建南构造东岳庙段页岩气钻井实践,分析了页岩气钻完井技术应用情况,包括井身结构设计、油基钻井液性能,以及固井工艺技术。对存在的问题进行了分析,提出了解决方案。     

页岩气水平井钻完井关键技术分析

页岩气的开发是一个庞大的系统工程,水平井技术是开发页岩气的核心技术之一。从页岩气的储层特征入手,分析了水平井在开发页岩气中应用的巨大优势,包括能够充分利用页岩层天然裂缝、利于后期压裂增产、具有成本效益优势等。阐述了页岩气水平井方位优选、井身结构设计、轨迹控制、钻井液体系、完井技术和钻头优选等关键技术。通过对比国内外页岩气开发状况,认为开发我国页岩气,水平井应作为最优选择,并且由于页岩气藏的独特性,需要在学习借鉴的基础上,开发出一套适合国内各种储层的水平井技术。还对我国页岩气水平井钻井开发工程中可能遇到的问题和挑战,提出了具体建议。     

页岩气长水平段水平井钻完井关键技术

针对长水平段水平井钻完井依然存在井壁稳定风险,钻进过程中摩阻、扭矩高,下套管载荷不足等问题。采用井身设计结构、轨道剖面优化设计,轨迹控制中提高复合钻进比列,结合油基钻井液、固完井工具等技术应用,实现3500m长水段水平井钻完井施工。     

辽河油田水平井钻完井技术

本文回顾了辽河油田水平井钻井技术的发展情况，总结了逐步形成的特色水平井钻完井工艺技术进展，指出了目前辽河油田水平井技术发展面临的新问题及制约水平井技术发展的瓶颈技术，提出了当前水平井钻完井技术急需解决的一些问题。     

焦页 2-5HF长水平井钻完井关键技术

长水平井提高单井产量是页岩气开发的发展趋势,涪陵页岩气田开发调整阶段将超长水平井作为增产提效的主要措施之一,在焦石坝主体区块焦页2平台进行了试验。钻井实践表明,随着水平段的延伸,同比常规水平井,超长水平井井眼摩阻扭矩增大、循环压耗升高以及井筒钻屑量增多,轨迹控制及套管下入难度增大,井眼防碰压力更大,易形成岩屑床,钻压传递困难,钻具易疲劳损坏。针对技术难题,通过低摩阻轨迹优化设计。井眼防碰扭描方法、导向技术优选及轨迹控制、井眼净化、钻具优选、套管下入等技术研究,解决了施工中的技术难题,焦页2-5HF长水平井顺利完井,水平段3065m,生产套管顺利下至预计井深,为国内超长水平井钻完井提供了经验。     

侧钻水平井分段压裂完井技术在气田的应用

经过多年的开发,苏里格气田部分老井产能逐渐衰减,通过对老井进行小井眼开窗侧钻分段压裂改造,能有效恢复老井的产能。介绍了适合苏里格气田小井眼开窗侧钻水平井分段压裂的完井方式、完井管柱、配套工具及施工程序。现场试验表明,小井眼开窗侧钻水平井裸眼分段压裂完井工艺技术是开采苏里格气田地层剩余储量的有效手段。     

水平井控水完井技术现状与发展趋势

近年来,水平井技术逐步大量应用,但水平井产量递减快,底水上升快,找水、堵水困难等问题也成为影响水平井长期稳产的关键问题。如何最大程度地保证水平段的各个部分能够均衡生产,实现控水已成为水平井开发中极其重要的课题之一。针对该问题,介绍了当前国内外现有的多种水平井控水完井技术,如分段变密度筛管控水完井、中心管控水完井、ICD控水完井、DWS控水完井、倾斜井筒控水完井等。智能化控水完井将成为水平井控水完井技术的发展趋势。     

随钻测井技术在页岩气钻井中的应用

我国页岩气钻井存在着较高的风险,主要问题是"甜点"钻遇率低、井壁坍塌问题严重、钻井周期长、经济效益差。利用随钻测井技术,可进行页岩岩石力学与油层物理特征分析、建立地层应力和三压力剖面、确定储层"甜点"、并指导地质导向作业,能减少页岩气钻井的井壁失稳问题、缩短钻井周期、降低钻井风险、提高钻井效率。文章总结了北美地区进行页岩气钻井时利用随钻测井技术解决页岩气钻井难题的方法,我国应借鉴北美经验,大力开展页岩气随钻测井技术和工具的研发,提高随钻测井技术在页岩气钻井中的应用程度,实现页岩气开发中的安全高效钻井。     

控制压力钻井技术现状和发展策略

面对日益衰竭的油气资源,控压钻井这种新型技术正受到越来越多的关注。但是国内对于对于这项技术的运用还不是很成熟,在现场应用上还存在诸多问题,因此,作者希望通过本文,使这项技术让更多的研究者知道并了解,进而对其做更深入的研究。介绍了控压钻井的技术特点,分析了国内外MPD技术的发展现状,论述了该技术在各大油田的应用效果.指出了MPD这种新兴技术广阔的市场前景及其所能带来的巨大经济效益.本文也从技术上分析了MPD技术在国内发展所面临的问题以及应对的办法。     

天然气提取氦气技术现状与发展

氦气是国防军工和高科技产业发展不可或缺的稀有战略性物资之一。含氦天然气迄今仍是工业化生产氦气的唯一来源。我国氦气资源相当贫乏, 含量很低，提取难度大,成本高。因此，在保护有限氦气资源的同时，研究开发先进的天然气提氦技术对于提高氦气生产的经济性、保障国家用氦安全和促进我国天然气提氦工业的发展具有重要意义。通过对目前提氦技术的分析介绍，低温冷凝法较为成熟，但能耗、成本较高；吸附法、吸收法和膜渗透法等其他提氦技术各具特点，但目前限于适用条件尚不能规模化工业应用。随着新材料、新技术的发展，天然气提氦技术不断改进创新，吸附法、膜渗透法等提氦工艺发展迅速，联产法、联合法工艺有着良好的应用前景，这些都为促进天然气提氦技术的发展提供了新的思路。     

长北气田长水平井段裸眼钻井（完井）液技术

介绍了用于长水平井段配合裸眼完井工艺特点的无黏土低伤害暂堵钻井（完井）液体系及其现场应用情况。室内和现场实验结果表明，无黏土低伤害暂堵钻井（完井）液体系性能稳定、密度低、失水低、润滑防卡性能优良、暂堵效果好，能有效保护气层。在整个水平段长时间施工过程中，完全能够适应长水平段钻井，同时对气层暂堵好，井壁上形成的暂堵滤饼可以通过气层压力完成解堵，很大程度上简化了完井、投产作业。经过测试，该体系对地层的伤害与其他体系相比，更有利于保护地层，更有利于工程施工，在常温条件下对地层的伤害仅有4.6%~5.1%，在特殊模拟井下条件下，对地层的伤害仅有6%~14%，是一种新型高效的完井液体系。该体系应用于长北气田CB1-1井，裸眼完井并直接气举投产，获得无阻流量218×10⁴m³/d的高产气流，创长北地区气田产量之最。     

大牛地气田水平井压裂技术现状及展望

针对大牛地气田储层物性差,"3低2高"的特点,水平井已成为提高油气勘探开发综合效益的重要途径。文中研究了水平井的压裂增产机理以及裂缝起裂模式,通过对比分析不同压裂工艺在大牛地气田的应用情况可知,水力喷射操作简单,成本低,但受喷嘴质量的影响,压裂规模受到限制;而裸眼封隔器分段压裂虽然成功率高,但施工不能有效地控制裂缝的起裂点以及验证裸眼封隔器坐封,而且施工段数也受到井眼尺寸的制约。针对这些问题,文中提出了TAP完井多级分层压裂、连续油管分层压裂、快钻桥塞以及分支井、丛式井等压裂新技术,这将对大牛地气田压裂增产的下一步研究具有重要意义。     

稠油油藏氮气欠平衡钻完井技术研究与应用

氮气欠平衡钻完井技术可及时有效地保护和发现油气层,实现了对储层的零污染和零伤害,还能有效地提高机械钻速,因此氮气欠平衡钻完井技术越来越受到广泛的青睐。文章对氮气钻井的特点、适应性、软件模拟、参数优选、施工工艺、完井工艺等进行了研究,在吐哈油田西峡沟区块稠油油藏评价井马207井进行了现场试验,效果表明稠油氮气钻不仅能使单井产量大大提高,同时提速效果相当明显,取得了良好的经济效益和社会效益,展现了该技术良好的应用前景。     

天然气利用现状与展望

天然气作为一种清洁高效的能源,对优化目前燃料结构、提高终端用能效率、减少环境污染起着十分重要的作用。同时,天然气也是一种重要的化工原料,可生产多种化工产品,对国民经济具有重大的经济价值,天然气的加工及利用有着广阔的市场前景。为此,对２０世纪世界范围内天然气工业的发展和天然气的应用作了简要回顾与分析,同时阐述了天然气作为优质环保型燃料和化工原料在我国开发和利用方面的滞后原因及与世界上发达国家的差距,并展望了我国在２０１０年时的天然气加工利用前景。     

油气管道泄漏检测与定位技术的现状及展望

文章总结了油气管道泄漏检测和定位的主要方法,重点介绍了基于模型和信号处理的泄漏检测及定位方法,分析了各种管道泄漏检测方法的原理和各方法的优缺点。对管道泄漏检测的发展趋势做了探讨,指出使用软硬件结合方法进行输油管道泄漏检测、泄漏检测系统与SCADA结合、将分布式的光纤传感器应用于管道检测中将有良好的发展前景。     

松南气田火山岩气藏水平井钻完井关键技术研究

松南气田是中石化正在进行产能建设的重要气田,目前正采用水平井技术进行整体开发。该气田地质情况非常复杂,上部易缩径、掉块、垮塌并含有浅层气,下部地层坚硬、研磨性强、地温梯度高并含有水层;主力储层为火山岩,孔洞是主要的储集空间和储集类型,裂缝是沟通孔隙的渗流通道,易漏失、易污染并含二氧化碳。复杂的地质条件,给该气田施工水平井带来了钻井效率低、储层易污染、轨迹控制难度大、钻井液性能难维护、完井工艺复杂等难题。通过技术攻关,目前已成功钻成两口高产水平井。文章详细介绍了松南气田施工水平井的主要技术难点及关键技术。