張濤

摘要：裂縫性頁(yè)巖氣主要以吸附狀態(tài)和游離狀態(tài)兩種形式賦存于天然微裂縫發(fā)育的頁(yè)巖中。按照我國(guó)國(guó)土資源部2012年3月1日發(fā)布的數(shù)據(jù)，不含青藏地區(qū)，我國(guó)頁(yè)巖氣可采資源潛力為25.08萬(wàn)億立方米。當(dāng)前我國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)正處于生命周期的形成階段，作為一種新的產(chǎn)業(yè)形態(tài)，需要在關(guān)鍵技術(shù)方面獲得突破，同時(shí)投入巨量的資金和進(jìn)行制度創(chuàng)新。本文主要從中國(guó)頁(yè)巖氣資源現(xiàn)狀入手，對(duì)裂縫性頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：裂縫性 頁(yè)巖氣 勘探 技術(shù)

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，天然氣需求量一直呈上升態(tài)勢(shì)，而我國(guó)天然氣資源稟賦卻“先天不足”，無(wú)法滿足日益增長(zhǎng)的消費(fèi)需求，對(duì)外依存度連年攀升。為此，國(guó)家高度重視頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)，在市場(chǎng)需求和技術(shù)進(jìn)步的強(qiáng)力推動(dòng)下，頁(yè)巖氣作為常規(guī)天然氣資源的重要補(bǔ)充，已成為油氣資源勘探開(kāi)發(fā)的重要領(lǐng)域。

1 中國(guó)頁(yè)巖氣資源現(xiàn)狀

裂縫性頁(yè)巖氣產(chǎn)生于富含有機(jī)質(zhì)的泥頁(yè)巖中，是一種超低孔、超低滲的非常規(guī)天然氣。頁(yè)巖氣儲(chǔ)層具有特殊的微觀結(jié)構(gòu)和復(fù)雜的機(jī)理，一定情況下它以游離相存在在粒間孔隙和天然裂縫中，另外一種情況是以吸附在甘洛根或粘土顆粒表面，溶解于甘洛根和瀝青里，具有較高的經(jīng)濟(jì)開(kāi)采價(jià)值。當(dāng)前，我國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系尚未形成，工藝、裝備、技術(shù)標(biāo)淮和生產(chǎn)規(guī)范在內(nèi)的關(guān)鍵技術(shù)體系正處于摸索階段。此外，專業(yè)化的技術(shù)服務(wù)市場(chǎng)尚未建立，協(xié)同化的科研體系也沒(méi)有形成。

我國(guó)油氣開(kāi)發(fā)具有壟斷性質(zhì)，基本上掌握在三大石油公司中，新進(jìn)入頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)企業(yè)核心技術(shù)掌握較差，得到專業(yè)化技術(shù)服務(wù)還比較困難[1]。隨著清潔能源需求的不斷增長(zhǎng)，頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)被寄予厚望。并且頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)利用還可以帶動(dòng)鋼鐵、水泥、化工、裝備制造、工程建設(shè)等相關(guān)行業(yè)和領(lǐng)域的發(fā)展。我國(guó)頁(yè)巖氣儲(chǔ)量巨大，從近幾年頁(yè)巖氣的實(shí)際發(fā)展前景來(lái)看，雖然在部分地區(qū)獲得了較大的突破，但各頁(yè)巖氣區(qū)塊地質(zhì)條件相差較大，部分區(qū)塊地質(zhì)條件較為復(fù)雜，又沒(méi)有任何成熟經(jīng)驗(yàn)可供借鑒，想把它從沉睡中“喚醒”，并不是件容易的事。

2 裂縫性頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)

因?yàn)榈刭|(zhì)條件限制，導(dǎo)致了中國(guó)的頁(yè)巖氣開(kāi)采成本較高，與美國(guó)相比，約為同類頁(yè)巖氣活動(dòng)的3-5倍，在市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。雖然頁(yè)巖氣儲(chǔ)量位居世界前列，但是開(kāi)采難度大、成本高，已成為我國(guó)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)過(guò)程中的絆腳石，亟待勘探開(kāi)發(fā)相關(guān)技術(shù)的突破。目前我國(guó)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)區(qū)域主要位于南方海相地區(qū)，而海相頁(yè)巖埋深小于3000m的儲(chǔ)層少，部分頁(yè)巖儲(chǔ)層埋深可超過(guò)5000m，埋藏深度較大，而美國(guó)目前已開(kāi)發(fā)的頁(yè)巖氣藏埋深范圍主要在1000～3500m之間。鉆井成本與鉆井深度具有正相關(guān)性，即隨深度的增大而增大。為了解決此類問(wèn)題，降低開(kāi)發(fā)成本，則需要摒棄常規(guī)鉆井方法，研究新的勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)，從而控制投入和產(chǎn)出比。以國(guó)外頁(yè)巖氣區(qū)塊為例，頁(yè)巖氣儲(chǔ)層深度和鉆井成本之間的關(guān)系如表1所示。

2.1 地震勘探技術(shù)

地震勘探技術(shù)是當(dāng)前全球煤炭、天然氣、石油等地下天然礦產(chǎn)的主要勘探技術(shù)，它能夠?yàn)轫?yè)巖氣從勘探到開(kāi)發(fā)的整個(gè)過(guò)程提供技術(shù)支持。此外，對(duì)井位優(yōu)選也具有重要作用。地震勘探技術(shù)主要指的是，依照地震傳播速度同上下圍巖以及泥頁(yè)巖層速度的差異，如果存在裂縫，則地震發(fā)射中的特征產(chǎn)生改變。高分辨率中的地震勘探技術(shù)，可以在此原理上依照小同反射特征，控制在裂縫性頁(yè)巖氣的識(shí)別工作[2]。

2.2 儲(chǔ)層改造技術(shù)

儲(chǔ)層改造技術(shù)分為水力壓裂與酸化，儲(chǔ)層改造技術(shù)主要是在常規(guī)油管中開(kāi)展相應(yīng)的施工。因?yàn)轫?yè)巖氣有著獨(dú)特的成藏模式——原地聚集、連續(xù)成藏。儲(chǔ)層改造技術(shù)取決于壓裂施工的參數(shù)、水力裂縫的間距、水平井井筒方位、原地應(yīng)力各向異性的大小、裂縫的幾何尺寸和壓裂方式等。在實(shí)際的改造過(guò)程中，需要將大量活性水以及特殊添加劑注入。以實(shí)現(xiàn)對(duì)頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的改造，在頁(yè)巖氣儲(chǔ)層自身滲透率不斷提高的同時(shí)，也降低對(duì)儲(chǔ)層的傷害。同時(shí)，需要注意的是，支撐劑使用量和頁(yè)巖氣開(kāi)采回收率之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，很多頁(yè)巖氣鉆井缺少支撐劑情況下，也可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)采目標(biāo)[3]。

2.3 完井技術(shù)

一口頁(yè)巖氣井的投產(chǎn)能否成功，完井工藝是關(guān)鍵。水平井鉆完井和壓裂技術(shù)已成為頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的主流技術(shù)。頁(yè)巖氣水平井壓裂完井應(yīng)用較多的是固井射孔橋塞壓裂和裸眼多級(jí)滑套壓裂，后者一次可以處理20級(jí)以上，提高了作業(yè)效率，且長(zhǎng)期生產(chǎn)效果更佳。在實(shí)際開(kāi)采中，若頁(yè)巖儲(chǔ)層為水平裂縫，最好的開(kāi)采方法是采用垂直井；若頁(yè)巖儲(chǔ)層是垂直裂縫，最好使用水平井。主要的形式是魚(yú)骨狀水平井、單支、多分支等。需要注意的是，為了解決頁(yè)巖氣油藏中的孔隙度以及滲透率問(wèn)題，勘探開(kāi)采的時(shí)候要使用特殊固井以及完井工藝技術(shù)。

2.4 鉆井技術(shù)

鉆井技術(shù)主要有水平井和直井。直井主要用于頁(yè)巖氣勘探階段，可以對(duì)頁(yè)巖氣藏的特點(diǎn)進(jìn)行深入的了解，獲取生產(chǎn)相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)進(jìn)行鉆井方案的優(yōu)化。水平井在生產(chǎn)領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。主要包含羽狀水平井、多分支水平井及單支水平井等，能最大程度上得到儲(chǔ)層泄流而積，從而使頁(yè)巖氣產(chǎn)量得到提高。

3 結(jié)語(yǔ)

頁(yè)巖氣與常規(guī)天然氣是互補(bǔ)能源，雖然勘探開(kāi)發(fā)成本較高，但是頁(yè)巖氣資源潛力巨大，且與常規(guī)氣相比，是較為清潔的新型能源。因此，我們要清醒認(rèn)識(shí)到頁(yè)巖氣資源開(kāi)發(fā)的重要性與必要性，不斷研究頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)技術(shù)，加快配套設(shè)施的完善，實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)、綜合利用、裝備制造、天然氣化工等產(chǎn)業(yè)鏈的形成，才能加快我國(guó)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)進(jìn)程。

參考文獻(xiàn)：

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