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页岩气开采的关键七种前沿技术

中国页岩气网讯：目前，开发页岩气的新技术主要有微地震压裂检测技术、水平井钻井技术、欠平衡钻井技术、射孔优化技术、压裂增产技术、废水处理或重复利用技术、超临界二氧化碳开采页岩气技术等。这些先进技术的成功应用，将大幅提高页岩气单井产量。

1、微地震压裂检测技术

微震监测的裂缝评价技术正发展成油层压裂生产过程中直接、可靠的技术，而微地震压裂检测技术是页岩气藏勘探领域中的一项重要新技术。近年来，胜利油田积极开展微地震压裂检测技术应用研究，并把它作为油田油气勘探开发的重要技术手段和技术储备。通过开展对国内外微地震压裂检测技术现状、微地震压裂检测采集方法、数据处理及裂缝预测方法、日前成熟的处理反演软件、微地震压裂检测技术应用实例分析等方面调查研究，全面了解和掌握微地震压裂检测技术的技术特点、技术关键和应用技术。目前，该技术已成为胜利油田实施非常规油气藏开发战略所具必须的重要的高新技术储备之一。

2、水平井钻井技术

同直井相比，水平井在页岩气开发中具有比较显著的优势：一是水平井成本为直井的1.5-2.5倍，但初始开采速度、控制储量和最终评价可采储量却是直井的3～4倍;二是水平井与页岩层中裂缝(主要为垂直裂缝)相交机会大，明显改善储层流体的流动状况。统计结果表明，水平段为200m或更长时，比直井钻遇裂缝的机会多几十倍;三是在直井收效甚微的地区，水平井开采效果良好。如在Barnett页岩气外围开采区内，水平井克服了Barnett组页岩上、下石灰岩层的限制，避免了Ellenburger组白云岩层的水侵，降低了压裂风险以及增产效果明显，在外围生产区得到广泛的运用。在水平钻井过程采用MWD(随钻测井)和自然伽马测井曲线在页岩段内定向控制和定位，应用对比井数据和地震数据避开已知有井漏问题和断层的区域。钻井作业采用泥浆系统、井下钻具以及定向设备等常规钻井技术。四是采用地质导向技术，确保在目标区内钻井，避免断层和其他复杂构造区，否则会导致钻穿目标区，或者发生井漏。如中石油西南油气田在威201-H1井采用水平井地质导向技术，不仅提高了气田储层的钻遇率，而且大幅度降低了水平井开发成本，为开发页岩气水平井提供了有效的技术支撑。

该技术有三大特点：一是无导眼水平井零组停，按设计成功中靶，靶前距误差率为2%，储层钻遇率达到100%;二是形成一套适合油气田水平井钻探的录井配套技术;三是建立了水平井综合录井地质导向技术操作规程，实现了该项技术的标准化应用。

3、欠平衡钻井技术

目前，欠平衡钻井技术按工艺分类可分为两种：即流钻欠平衡钻井和人工诱导欠平衡钻井。流钻欠平衡钻井是指使用普通钻井液的欠平衡钻井;人工诱导欠平衡钻井是指由于地层压力太低，必须采用特殊的钻井液和工艺才能建立欠平衡。创造欠平衡条件采用的常用先进技术有：边喷边钻;泥浆帽钻井;立管气体注入;环空气体注入;连续油管钻井技术等。该技术可有效解决了井漏、缩径、垮塌、地层出水和大井眼携岩等技术难题，可有效提高钻井速度。如中石油长宁、威远页岩气区块的宁201井等，采用充气钻井技术后，顺利钻达固井井深，成功解决了本井因恶性井漏导致下部钻井实施困难的问题，减少了因井漏造成的处理复杂时间，缩短了钻井时间，节约了钻井成本。实践证明，采用欠平衡钻井技术提速治漏，可以加快页岩气工程的开发进度。

4、射孔优化技术

射孔完井是水平井完井的主要方式，射孔参数是影响水平井入流速度剖面的主要因素。大量页岩气开发实践证明，先进的射孔优化技术有助于页岩气区块的开发，采用大孔径射孔优化技术可以有效减少井筒附近流动阻力，提高页岩气产量。而常规的全水平段均匀射孔方式存在入流剖面不均匀，边底水锥进严重的问题，通过水平井射孔参数分段组合优化，以水平井均衡生产为目标，以油藏-井筒流动耦合模型为约束条件，建立水平井射孔参数优化模型，调控水平井段牛产压降，实现水平段流动剖面的均匀推进。该技术能有效抑制了边底水油藏水淹现象的发生，且能较大幅度地提高单井产能。在定向射孔过程中，主要射开低应力区、高孔隙度区、石英富集区和富干酪根区，以利于增加页岩气产量。

5、压裂增产技术

压裂是油气井增产、水井增注的一项重要技术措施。而含气页岩储层的基质孔隙度和渗透率总体上非常低，除少数裂缝发育带可能具有较高的自然产能外，一般页岩气藏均需人工压裂改造之后才具有商业价值。目前页岩气压裂增产开采技术主要有多段连续压裂改造技术、清水压裂技术、重复压裂技术、同步压裂技术等压裂增产开发技术。随着水力压裂、重复压力及平行压裂等新技术的运用和推广，极大地改善了页岩气井的生产动态与增产作业效果，页岩气单井产量增长显著，极大地促进了页岩气的快速发展。

6、废水处理或重复利用技术

水力压裂法是页岩气开发中常用技术，它所使用的水包括地下水、地表水和饮用水，目前以地下水为主。开采一口页岩气井，需耗费4500m3～l3200m3的水，且压裂用水要求较高，要避免有腐蚀性，还要与压裂药剂相匹配。如果将油气生产中的废水不经过处理排放出去，不仅浪费资源，而且污染环境。为节约淡水，减少新鲜水的用量，降低作业成本，哈里伯顿采用废水处理或重复利用技术，推出CleanWave水处理技术创新解决方案。该技术解决了困扰作业公司多年的难题，处理或重复利用了油气生产中的废水，可有效地解决水资源缺乏地区页岩气开发过程中的环境保护问题。

7、超临界二氧化碳开采页岩气技术

超临界二氧化碳技术未来两三年进行推广。早在2000年，美国tempress公司做了先导性的超临界二氧化碳射流破岩实验，效果非常好，破岩门限压力远远小于水的破岩门限压力。当温度超过31.1摄氏度，压力超过7. 38兆帕，二氧化碳气体就会变成超临界态。

超临界流体既不同于气体也不同于液体，具有许多独特物理化学性：密度接近于水，能够为井下马达提供足够扭矩、溶剂化能力强;黏度非常低，接近于气体，易流动、摩阻系数低;扩散系数人于液体，具有良好的传质、传热性能;表面张力接近于零，可进入到任何大于超临界流体分子的空间。以超临界二氧化碳代替水做压裂液，几乎可以解决水力压裂带来的所有难题。

在技术层面上，利用超临界二氧化碳丌采页岩气，具有独特的优势：一是超临界二氧化碳破岩门限压力低、破岩速度快，能大大缩短建井周期;二是超临界二氧化碳流体既不含固相又不含水，对储层无任何损害和污染，非常适合于黏土含量较高的页岩气臧开发;三是超临界二氧化碳流体黏度低、表面张力为零、易流动，容易进入储层毛细孔隙中，驱替及置换甲烷，提高单井产量和采收率。从环保理念上讲，利用超临界二氧化碳流体作为介质，可替代大量的水资源，适合于我国国情。也可有效地利用二氧化碳，降低温室气体排放量。

尽管目前我国二氧化碳驱油技术已经比较成熟，在油田开发生产中得到了广泛应用，但利用超临界二氧化碳开采页岩气技术仍处于实验室研究和探索试验阶段，预计2～3年内该技术将在我国页岩气勘探开发中得到现场应用和推广。

(朱益飞/胜利油田孤东采油厂)

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